Kosmoses on aineosakeste tihedus väga väike ja paljudes piirkondades valitseb peaaegu täielik vaakum. Inimkeha on kohanenud Maa atmosfäärirõhuga ja vajab normaalseks talitluseks piisavat hapniku osarõhku.

Kui inimene satub kaitsmata kujul vaakumisse, lakkab hingamine tavapärasel viisil toimimast, sest kopsudes ei ole väliskeskkonna rõhku, mille vastu hingamisliigutused töötaksid. Peamine kiire oht on hüpoksia ehk hapnikupuudus: inimene kaotab teadvuse tavaliselt mõnekümne sekundi jooksul. Samuti toimub väga madala rõhu korral ebullism, mille puhul organismi kudedes ja kehavedelikes võivad tekkida aurumullid ja kehavedelikud võivad madala rõhu tõttu osaliselt aurustuda.^[5]

Erinevalt mängufilmides sageli kujutatust ei lähe inimese veri vaakumis lihtsalt "keema", sest veresoonte ja kudede rõhk takistab vere täielikku aurustumist. Madala rõhu mõjul võivad aga kehas tekkida gaasimullid ja paljastatud niisked pinnad, näiteks sülg, võivad keema hakata.^[6]

Kosmose kiirguskeskkond erineb Maa pinnal valitsevast kiirguskeskkonnast. Kosmoses puutuvad astronaudid kokku muu hulgas Päikeselt lähtuvate suure energiaga osakeste, galaktilise kosmilise kiirguse ning Maa magnetvälja vangistatud suure energiaga osakestega. Galaktiline kosmiline kiirgus koosneb väga suure energiaga osakestest, sealhulgas prootonitest ja raskemate elementide tuumadest. Selle päritolu ei ole täielikult teada, kuid selle olulisteks allikateks peetakse muu hulgas supernoovade jäänuseid.^[7]

Maal kaitsevad organismi kosmilise ja Päikeselt lähtuva osakeste kiirguse eest peamiselt magnetosfäär ja atmosfäär. Maa-lähedasel orbiidil, sealhulgas Rahvusvahelise Kosmosejaama kõrgusel, on astronaudid suuresti Maa magnetosfääri kaitse all, kuigi nad saavad rohkem kiirgust kui Maa pinnal. Kuu ja Marsi keskkond pakub märksa vähem looduslikku kaitset: Kuul puudub globaalne magnetväli ja Marsi atmosfäär on Maa omast palju hõredam.^[8]

Kosmoselaeva kere pakub teatavat kaitset eelkõige Päikeselt lähtuvate suure energiaga osakeste eest. Galaktilise kosmilise kiirguse väga suure energia tõttu on selle varjestamine keerulisem: osakeste kokkupõrked varjestusmaterjaliga võivad tekitada ka sekundaarset kiirgust. Seetõttu uuritakse lisaks materjalipõhisele varjestusele ka muid kaitsemeetodeid, sealhulgas magnetilist ja aktiivset varjestust.^[9][10][11]

Suure energiaga ioniseeriv kiirgus võib kahjustada rakkude DNA-d ja suurendada pikaajalist vähiriski. Suured kiirgusdoosid võivad põhjustada ka ägedaid tervisekahjustusi, sealhulgas ägedat kiiritustõbe. Pikaajalise kosmoselennu korral uuritakse lisaks vähiriskile ka võimalikke mõjusid kesknärvisüsteemile, südame-veresoonkonnale ja teistele elundkondadele.^[12]

Kosmose vaakumile ei saa omistada kindlat temperatuuri samas mõttes nagu Maa atmosfäärile, sest osakesi on seal äärmiselt vähe. Kosmoses olevatel osakestel ja taevakehadel võib siiski olla temperatuur, mis kirjeldab nende osakeste keskmist kineetilist energiat.

Vaakumis ei saa soojus levida konvektsiooni teel ja keskkonna kaudu toimuv soojusjuhtivus on väga väike. Kosmose ja kosmoses oleva keha vahel toimub soojusülekanne peamiselt soojuskiirguse kaudu. Sellepärast sõltub kosmoselaeva või kosmoseskafandri temperatuur muu hulgas sellest, kui palju päikesekiirgust see neelab ja kui palju soojust kiirgusena ära annab.

Kosmoses ei kao gravitatsioon kuhugi. Näiteks Maa orbiidil olevale kosmoselaevale ja selles viibivatele inimestele mõjub Maa gravitatsioonijõud. Orbiidil liikumine tähendab aga pidevat vabalangemist Maa poole, kusjuures kosmoselaeva suur horisontaalne kiirus takistab Maa pinnale langemist. Sellepärast näib, et kosmoselaev ja selles olevad inimesed hõljuvad üksteise suhtes ja kogevad kaalutust ehk mikrogravitatsiooni.^[13]

Mikrogravitatsioonis muutub inimese vestibulaarsüsteemi ja propriotseptsiooni toimimine, sest puudub tavapärane gravitatsiooniline viide üles-alla suunale. Pikemaajaline mikrogravitatsioon põhjustab muu hulgas luukudee|luukoe]] massi ja lihasmassi vähenemist.^[14] Luu- ja lihasmassi vähenemise piiramiseks teevad astronaudid Rahvusvahelise Kosmosejaama pardal regulaarselt aeroobseid ja vastupanutreeninguid. Treeningule kulub keskmiselt umbes kaks tundi päevas.^[15]

Kosmoses on enamikus piirkondades aine nii hõre, et helilained ei saa tavapärasel viisil levida. Heli on mehaaniline laine, mis vajab levimiseks keskkonda, näiteks gaasi, vedelikku või tahket ainet. Seetõttu ei saa inimene kuulda heli, mis levib otse läbi peaaegu tühja kosmose.^[16]

Kosmoses leidub siiski piirkondi, kus ainet on piisavalt palju, et helilained saaksid levida. Üheks näiteks on galaktikaparvede kuum gaas. Perseuse galaktikaparve keskmes asuva ülimassiivse musta augu aktiivsus tekitab ümbritsevas kuumas gaasis rõhulainetena levivaid häireid. Chandra röntgenobservatooriumi andmetest tuvastatud lained vastavad helile, mille sagedus on umbes 57 oktavit allpool keskmist C-nooti ja jääb seetõttu inimese kuulmisulatusest väga kaugele.^[17]

NASA on need andmed heliks teisendanud, tõstes sagedust umbes 57–58 oktavi võrra.^[18] Astronoomiliste andmete, näiteks teleskoobikujutiste heleduse või asukoha teisendamist heliks nimetatakse sonifikatsiooniks. Sellisel juhul ei pruugi tegu olla tegeliku kosmoses leviva heliga, vaid vaatlusandmete esitamisega helivormis. Perseuse parve puhul põhineb sonifikatsioon siiski tegelikel gaasis levinud rõhulainetel, mille sagedus on inimkõrva jaoks liiga madal.^[19]