Первые фантазии о создании орбитальных станций с живущими на них людьми появились давно, когда о космических полетах еще только мечтали.
В 1869–1870 гг. в американском журнале «Атлантика» был опубликован фантастический роман Эдварда Хейла «Кирпичная Луна». В нем впервые прозвучала мысль о возможности создания искусственной Луны – околоземной обитаемой станции. «Кирпичной Луной» именовался огромный спутник, населенный землянами. Через девять лет знаменитый Жюль Верн в романе «500 миллионов бегумы» также высказал идею орбитальной станции.
Мысль об устройстве поселений вне атмосферы была высказана Константином Эдуардовичем Циолковским еще в 1887 году в рукописи «Свободное пространство». Ученый выдвинул ряд идей, которые нашли применение в современном ракетостроении. Эти идеи заложены в макете ракеты Циолковского для межпланетных путешествий, выполненной по его чертежам и описаниям. Наиболее полное описание такой ракеты Константин Эдуардович дал в статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 год). С появлением этой статьи родилось понятие теоретической (научной) космонавтики, потому что в ней содержались не только теоретические основы реактивного движения и космических полетов, но и концепция управляемых ракет на жидком топливе, а также философско-идейное обоснование возможности освоения космического пространства человечеством.
Первый проект орбитальной станции около Земли предложил Константин Эдуардович Циолковский. Удивительно, как основоположник теоретической космонавтики, смог так опередить свое время, нарисовав фантастическую, даже для сегодняшнего дня, картину поселений в космосе. По его предположению поблизости от нашей планеты будут созданы огромные орбитальные города, с оранжреями и силой тяжести, создаваемой вращением станции. Отдельные «эфирные поселения-модули», по мысли ученого, свяжутся в целые ожерелья, протянувшись на миллионы километров вокруг Солнца. Для их строительства Циолковский предлагал использовать материал планет и астероидов. Отдельные элементы такой станции должны изготавливаться на Земле, а потом грузовыми ракетами доставляться на орбиту для окончательной сборки.
В 1920 г. в Калуге вышла в свет большая научно-фантастическая повесть К.Э. Циолковского «Вне Земли». В ней была изложена, по сути дела, строго обоснованная научная программа работ по подготовке проникновения человека в космос. Циолковский в повести проводит мысль, что эту великую задачу наиболее целесообразно решить путем организации международного коллектива ученых, инженеров и изобретателей. Такой воображаемый международный экипаж, в который входят русский, американец, англичанин и француз. Циолковский рисует, как шаг за шагом разрабатывают эти ученые технический проект ракеты – космического корабля, на котором они сначала совершают полет на околоземной орбите – прообразе орбитальной станции будущего. Красочно описаны полные приключений первые космические путешествия, к которым было приковано внимание всего человечества.
В 1929 г. австрийский теоретик космонавтики Герман Ноордунг-Поточник выпустил в Берлине книгу «Проблема путешествия в мировое пространство». Он был одним из самых активных единомышленников Циолковского. Ноордунг предлагал создать над Землей орбитальную обсерваторию для изучения космоса, а также базу для межпланетных экспедиций. Оба мечтателя (австрийский и калужский) порой удивительно сходятся в описании деталей космического быта. Но в книге Ноордунга есть некоторые очень точные замечания, которых нет у других пионеров космонавтики. Например, он пишет о том, как трудно будет людям на станции умываться: «Возможно только обтирание при помощи губок, мокрых полотенец, простыней». Как известно, именно увлажненные салфетки и полотенца употребляли экипажи советских и американских орбитальных станций, а сейчас – МКС. Предсказывал Ноордунг и необходимость ежедневно упражняться на тренажерах, чтобы мускулы не ослабли в условиях невесомости. Сейчас космонавты пользуются такими тренажерами.
Оценивая наследие великого русского ученого Главный конструктор академик С.П. Королёв сказал: «О ракетах знали… задолго до Циолковского. Однако только Циолковский предложил реактивный прибор, подобный жидкостной ракете, как новое и единственное техническое средство для достижения невиданных скоростей и высот полета и вылета в безграничный мир космоса. В этом величие таланта Циолковского, его исключительная самобытность и оригинальность. Циолковский расширил границы человеческого знания, и его идеи о проникновении на ракете в мировое пространство только в наши дни начинают познаваться во всей их грандиозности».
В 1936 г. советский писатель-фантаст Александр Беляев опубликовал в журнале «Вокруг света» роман «Звезда КЭЦ», в котором он популяризировал идею орбитальной станции К.Э. Циолковского (инициалы стали названием станции). В романе живо описано создание, жизнь и работа людей на станции.
В 1940-х – 1950-х годах выдвигаются множество проектов «эфирных поселений», среди них попадались и технически обоснованные. Англичане Смит и Росс впервые спроектировали станцию, снабженную огромным зеркалом – солнечной электростанцией. Советский пионер космонавтики Ари Штернфельд предложил собирать станцию на орбите из частей ракет. В США появилось несколько проектов, их авторы: Эрике, фон Браун, Дербин, Ромик. Представляет интерес большая станция-бублик на 300 человек Вернера фон Брауна, отличающаяся серьезностью подхода и тщательной продуманностью этапов запуска ракет и сборки станции на орбите.
Первые робкие шаги человечества в освоении космоса показали, что скоро появятся и орбитальные пилотируемые станции. Между СССР и США развернулась космическая гонка, тогда станциям отводилась роль военного форпоста.