محیط ایستگاه فضایی بین‌المللی دقیقاً چیزی نیست که بتوانید آن را مناسب برای بدن انسان تلقی کنید. به دلیل شرایط ریزگرانش، فضانوردان به‌هنگام زندگی در فضا، مجموعه‌ای از تغییرات را در فیزیک و سلامت خود تجربه می‌کنند که با برخی از این تغییرات می‌توان از طریق ورزش روزانه و فعالیت‌های مشابه مقابله کرد. اما محیط فضا، فضانوردان را با وضعیت‌های دیگری نیز مواجه می‌کند که لزوماً امکان تغییر آن‌ها وود ندارد.
واقعیت آن است که بدن ما برای زندگی در فضا ساخته نشده است. طی چندین صدها و هزاران سال، انسان‌ها به تکامل رسیده‌اند و بنابراین بدن ما هم به زندگی با گرانش و زیر سقف اتمسفر زمین عادت کرده است. اما در مدار پایینی زمین، خبری از آن عناصری که سامانه‌های مختلف بدن به آن‌ها عادت کرده‌اند، نیست.
احتمالاً بزرگ‌ترین چالشی که فضانوردان با آن روبرو می‌شوند، از دست رفتن عضله و استخوان باشد. انسان‌های روی زمین صرفاً با راه رفتن و ایستادن در خلاف جهت گرانش، به کارکرد روزانه این سامانه‌ها کمک می‌کنند. اما بدون گرانش، استخوان‌ها تراکم مواد معدنی خود را از دست داده و عضلات تحلیل می‌روند؛ این چیزی است که فضانوردان دائماً برای جلوگیری از آن تلاش می‌کنند.
باب توییدی (Bob Tweedy)، مربی سامانه اقدام متقابل در مرکز فضایی جانسون (Johnson Space Center) ناسا، می‌گوید: «ما تلاش می‌کنیم این تغییرات را تا حد امکان کاهش دهیم.» برای تحقق این مهم، فضانوردان ساکن در ایستگاه فضایی، شش روز در هفته و هربار به مدت دو ساعت و نیم ورزش می‌کنند.
ایستگاه فضایی بین‌المللی به سه دستگاه مجهز است که به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند تا ورزش را برای تمام بدن فضانوردان امکان‌پذیر کنند؛ یک دوچرخه، یک تردمیل و یک دستگاه وزنه‌برداری به نام ARED. هر دستگاه به صورت خاص برای فضا طراحی شده، چون بدیهی است که تجهیزات عادی باشگاه‌های ورزشی در ریزگرانش ناکارآمد خواهند بود. برای مثال وزنه‌برداری در فضا کارایی چندانی ندارد، چون دمبل‌ها هیچ وزنی نخواهند داشت. بنابراین در عوض دستگاه ARED از دو محفظه استفاده می‌کند که مکش‌های کوچکی را ایجاد کرده و فضانوردان با قرار دادن یک میله روی شانه، به انجام حرکات ورزشی می‌پردازند.
به همین ترتیب، تردمیل ایستگاه فضایی نیز یک دستگاه عادی نیست. فضانوردان باید با کابل‌های بانجی (الاستیکی) به دستگاه متصل شوند، در غیر این صورت میان زمین و هوا شناور خواهند بود و اصلاً نمی‌توانند ورزش کنند. یک دوچرخه ثابت هم وجود دارد که به حرکات کششی برای پای فضانوردان کمک می‌کند اما زین ندارد، چرا که اصلاً امکان نشستن روی زین وجود ندارد. هنگام تمرین با این تجهیزات در زمین، درک کامل شرایط در فضا دشوار خواهد بود و دلیل آن گرانش زمین است.
اما استخوان‌ها و عضلات تنها دغدغه فضانوردان نیستند. مردم در فضا چیزی را تجربه می‌کنند که به آن جابه‌جایی مایعات گفته می‌شود. بدون وجود گرانش که مایعات بدن را به سمت پایین می‌کشد، مایعات به سمت سینه و سر حرکت خواهند کرد و مشکلاتی در سامانه گردش خون و حتی بینایی به وجود می‌آورند. البته اکثر این تغییرات موقتی هستند و معمولاً با بازگشت فضانورد به زمین از بین می‌روند.
گذشته از این‌ها، صرف حضور فضانوردان در فضایی بیرون از اتمسفر زمین به این معناست که آن‌ها در معرض خطراتی دیگر هم خواهند بود. یکی از آن خطرات، تشعشعات فضایی است. ذرات پرانرژی خورشید و ذراتی که از بیرون منظومه شمسی می‌آیند قادر به عبور از پوست و گوشت هستند و به مرور زمان، به بدن آسیب می‌زنند.
خوشبختانه فضانوردان حاضر در ایستگاه فضایی بین‌المللی به لطف میدان مغناطیسی زمین، که مانند لایه محافظی به دور کره خاکی ما کشیده شده، همچنان تا حدی در برابر تشعشعات فضایی در امان هستند. با این همه، ناسا سطح مشخصی از تشعشعات را برای فضانوردان تعیین کرده و میزان حضور آن‌ها در معرض تشعشعات فضایی دائماً پایش می‌شود تا از مقدار معینی فراتر نرود.
تشعشات فضایی برای فضانوردانی که مأموریت‌هایی در نقاط عمیق‌تر فضا دارند دغدغه بزرگتری خواهد بود، چرا که دیگر خبری از میدان مغناطیسی زمین نیست. پیتر گیدا (Peter Guida)، یک زیست‌شناس در آزمایشگاه تشعشعات فضایی (Space Radiation Lab) ناسا می‌گوید: «اگر شما بیشتر اوقات خود را در ایستگاه فضایی سپری کنید، در معرض سطح و کیفیت متفاوتی از تشعشعات نسبت به اعماق فضا خواهید بود. ممکن است بتوانید، به صورت تخمینی، به ازای هر مأموریت به اعماق فضا، قادر به انجام ۱۰ مأموریت در ایستگاه فضایی باشید. موضوع کاملاً نسبی است، اما چنین چیزهایی را با دقت بسیار اندازه‌گیری می‌کنیم.
ناسا تأثیرات تشعشعات فضایی را در آزمایشگاهی مخصوص در آزمایشگاه ملی بروکهیون (Brookhaven National Laboratory) بررسی می‌کند. در آنجا افرادی مانند گیدا و دیگر دانشمندان با استفاده از شتاب‌دهنده‌های ذرات، تشعشعات فضایی را شبیه‌سازی کرده و مشاهده می‌کنند که چه تأثیری روی نمونه‌های زیست‌شناختی می‌گذارند. گیدا می‌گوید: «به جای اینکه نمونه‌ها را سراغ تشعشعات ببریم، تشعشعات را به سراغ نمونه‌ها می‌آوریم. تحقیقات این آزمایشگاه به ناسا کمک می‌کند لایه‌های حفاظتی بهتری در برابر تشعشعات فضا بسازد و در نتیجه، فضانوردان قادر به سفر به بخش‌هایی عمیق‌تر از فضا خواهند.