遨游太空的“信鴿”

自20世紀五六十年代開始，美國和蘇聯就著手對宇宙的開發。迄今為止，人類共向外星發射了15種型號的各類探測器近百個，為人類認識宇宙、了解宇宙作出了貢獻。

遨游太空的載人航天探測器

從1961年初人類首次乘載人航天器進入太空到今天，人類進入太空工具主要有以下三種：一是載人飛船。它是一種用火箭發射到地球軌道上作短期飛行，在完成特定的任務后再返回地球的載人航天器，蘇聯載人航天初期也曾稱之為“衛星式飛船”。前蘇聯發射的載人飛船有三個型號。首發的型號稱東方號飛船，內乘1人，共發射6艘，其第1艘就是人類首次進入太空的載人航天器。第二個型號叫上升號飛船，共發射2艘，能乘2~3人。第三個型號叫聯盟號，在發展中有兩次改型，稱聯盟－T和聯盟－TM。聯盟號飛船共發射了40艘，聯盟－T飛船共發射16艘，聯盟－TM飛船已發射30艘，且目前仍在服役。美國的載人飛船也有三個型號。美國第一個型號飛船叫水星號，乘載1人，共發射6艘。第二個型號飛船叫雙子星座號，乘載2人，共發射10艘。第三個型號飛船叫阿波羅號，乘載3人，在登月時有2人登月，登月的阿波羅號飛船共發射7艘（其中1艘因故障未能登月）。二是載人空間站。目前，世界現已發射9個，其中蘇聯發射的短期使用的空間站有5個，即禮炮1、2、3、4、5號，美國發射了一個天空實驗室；蘇聯還發射了2個較長期使用的禮炮6和7號空間站和1個和平號空間站。目前，美俄等16個國家正在組裝國際空間站。三是航天飛機。它屬短期在太空飛行的載人航天器。目前，美國已研制出5架，其中有4架仍在使用，另1架已失事爆炸。蘇聯發射過一架無人的航天飛機暴風雪號。1999年中國進行了神舟載人飛船無人狀態的飛行試驗。無人飛船雖然不載人，但它為了試驗目的，可以乘載高等動物，如狗、猴、猩猩之類來代替人，也可以用假人來代替人的位置，模擬人體對于座艙環境的負荷量，驗證飛船環控生保系統的性能，特別是對于座艙壓力、氣體成分、溫度、濕度的控制能力。無人飛船的發射目的就是要保障和試驗載人航天器的工作性能和可靠性，保障未來上天的航天員的生命安全，保障天地之間聯絡系統的可靠，以及發射、軌道飛行和再入大氣層等技術的可靠，從而最后進行載人飛行。

遨游太空的無人航天探測器

無人航天探測器指的是目前世界上研制與發射的空間探測器。載人航天探測器與無人航天探測器的結構不同，載人航天探測器中必須要有人活動的較大空間，要有人所需要的一套環境控制系統和生命保障系統，結構密封性能一定要好；還要有返回地球所需要的裝備，即返回再入系統。無人航天探測器就沒有這些設計要求，艙體不一定要密封，也不需要有大的自由空間，有的只是載有探測儀器或設備，沒有乘員活動空間的要求，其結構與載人航天探測器相比是很簡單的。在完成航天任務方面，無人航天探測器比較單一，而載人航天探測器所要完成的航天任務就多得多，而且復雜。

中國實施“嫦娥工程”探測計劃。中國于2004年2月25日宣布正式實施繞月探測工程，并命名為“嫦娥工程”。嫦娥1號月球探測器采用三軸穩定方式對月定向工作。據報道，一顆價值超過20億元的衛星已被列入發射計劃，這顆被稱為“太陽空間望遠鏡”的衛星，將用于預報太陽磁場的變化和“太陽風暴”等“空間天氣”情況，它是中國最昂貴的空間探測器。空間天氣不同于氣象學家作出的大氣層內的天氣預報，它針對大氣層外至太陽這一空間。衛星失效和發生故障40%與空間天氣有關。中國的大規模空間天氣研究開始于20世紀90年代后期，目前正在準備中的“子午線工程”和“太陽空間望遠鏡”計劃將為進入太空的人們提供準確的“天外”預報。

日本實施建造永久太空基地計劃。2005年1月，日本宇宙航空研究開發機構公布了未來20年的太空開發遠景規劃草案，主要目標是：建設無人月球基地、通過國際合作開展載人航天活動、建設作為小行星探測中轉站的深空港。大型繞月探測器“月女神”將于2007年升空。此后將發射的月球-A（Lunar-A）探測器在進入月球軌道后向月面投放2~3個用于研究月震及其它亞地表現象的穿透器，據稱它們發回的數據和信息的精確度將是“阿波羅”飛船的5倍。2009~2010年將要進行“月女神”B計劃，包括月球車、月球望遠鏡研制計劃以及在月球表面建立科學設備網絡。2010~2020年建造月球天文臺。

美國實施研制多種空間探測器計劃。

一是“先驅者”號探測器。它的主要任務是探測地-月空間以及金星、木星、土星等行星和行星際空間，系統觀測月球環境、行星際空間輻射、磁場、太陽活動等。1960年3月11日發射的“先驅者”-5首次獲得了3600萬公里遠距離通信的成功，并于1960年7月19日到達金星附近。1972年3月2日發射的“先驅者”-10是世界上第一個考察木星的“使者”。它穿過危險的小行星帶和木星周圍的強輻射區，經1年零9個月，行程10億公里，于1973年12月飛臨木星，向地球發回300幅木星和木衛照片。之后，“先驅者”-10又借力飛向土星，并借助土星引力加速，攜帶訪問地外文明的鍍金鋁牌，飛過冥王星軌道，于1983年飛離太陽系，進入恒星際空間，成為第一個飛出太陽系的航天器。

“水手”號探測器。其主要任務是探測金星和火星及其周圍空間。1964年11月28日發射的“水手”4號是第一個飛臨火星的探測器，首次發回21張火星詳查照片。1971年5月30日發射的“水手”9號是第一個繞火星運行的人造衛星。它用高分辨率相機拍攝了火星的表面，發現了太陽系已知的最大火山口，并首次拍攝了火衛一、火衛二的照片。1973年11月3日發射的“水手”10號是第一個探測金星和水星兩個行星的探測器。它于1974年2月5日到達距金星5760公里處后，借金星引力場加速，于3月29日與水星交會。

“旅行者”號探測器。其主要任務是詳細觀測木星、木星衛星、土星、土星衛星和土星環。借助土星引力場，“旅行者”2號成為第一個探測天王星和海王星的探測器，有許多重大發現。1977年9月5日發射的“旅行者”1號于1979年3月5日飛近木星，1980年11月12日飛近土星。1989年10月，當“旅行者”2號同海王星交會時，美國宇航局正式把“旅行者計劃”更名為“旅行者恒星際使命”。目前，這兩個探測器仍在繼續高速飛行。它們已成為迄今為止飛離地球最遠的航天器。截至1998年底，“旅行者”2號已離地球86億公里，“旅行者”1號離地球110億公里，“旅行者”1號和2號還各帶一張鍍金銅版聲像片和一枚金剛石唱針，用以訪問地外文明。

“月球軌道器”探測器。它是美國為“阿波羅”載人飛船登月作準備而發射的，自1966年8月10日至1967年8月1日共發射5個。其中，“月球軌道器”1~3號圍繞月球赤道飛行，而4號、5號運行于月球極軌道。它們拍攝了高分辨率的月球表面照片。1966年11月6日發射的“月球軌道器”2號進入近月點39公里的繞月軌道，拍攝到月球赤道以北枯海地區的清晰照片412張，其中幾幅近景照片有較高的科學價值。

“勘測者”號探測器。它們主要用于進行月面軟著陸試驗。1966年5月30日發射的“勘測者”1號是美國第一個實現月球軟著陸的探測器，著陸點在風暴洋地區。它向地球發回1.115萬張黑白月面照片。1967年4月17日發射的“勘測者”3號是美國第一個裝備月球取樣設備的探測器。它按地面指令在月面掘出巖樣，供給月壤分析器分析，同時發回6300張照片。1967年9月8日發射的“勘測者”5號為美國首次測定了月壤的化學成分，獲得月壤化學性質的電視圖片。

“克萊門汀”探測器。它是美國“阿波羅”登月計劃結束后20多年來發射的第一個新型月球探測器。其主要任務是試驗先進的輕型軍用成像敏感器等共23項新技術，繪制月球表面數字地形圖以及對近地小行星——地理星進行科學考察。“克萊門汀”探測器于1994年1月25日發射，2月6日進入環月軌道，最終運行于月球極軌道，從而對月球全球進行測繪。探測器共發回了180萬幅圖片。

“伽利略”探測器。它是用來執行美國經過10年精心準備的最重要的木星探測計劃。“伽利略”號發射后，不停地朝向太陽軌道飛行了兩年，于1990年2月通過金星，于1990年12月首次通過地球軌道，再以12.71萬公里/小時的速度，于1992年12月第二次通過地球軌道和地－月交會軌道，并對它們都“順便”進行紅外觀測，最后以14.03萬公里/小時的速度，于1995年12月7日到達木星。

八是“卡西尼”號探測器。它是美國宇航局和歐洲空間局合作的土星探測器，主要用于探測土星及其最大的衛星——土衛六，1997年10月15日用“大力神”4B火箭發射升空。“卡西尼”號探測器包括軌道器和“惠更斯”號子探測器兩部分。它們的主要任務有：研究土星光環的三維結構和動力學狀態，研究土星衛星的表面成分和地質史等。“卡西尼”號探測器采用借助于金星-地球-木星引力的借力飛行軌道。進入土星軌道后不久，“惠更斯”號探測器將與“卡西尼”號軌道器分離，并開始進入土衛六的大氣層。

“海盜”號探測器。它是美國早期發射的火星探測器。1975年8月20日和9月9日，美國分別發射了“海盜”1號、“海盜”2號探測器，主要任務是探測火星上是否存在生命。“海盜”號探測器分軌道艙和著陸艙兩部分。軌道艙從空間對火星空間環境、火星地表以及火衛一、火衛二進行觀測。著陸艙在火星地表實施軟著陸，帶有生物化學實驗箱、測量挖掘設備、兩臺電視錄像機、氣象遙感器、機械手及其它探測裝置，進行尋找生物實驗，并通過軌道艙向地球發回圖像和數據。

歐洲各國也十分重視月球開發。歐洲空間局1994年提出了建立月球基地計劃，目前正在進行的關于月球的探測技術研究有兩項。第一項是稱為“環月探測器”（Moro）的月球極軌衛星，目的是確定月球表面全球特性和研究月球內部，它們攜帶了立體成像相機、紅外與紫外光譜儀、微波儀、γ射線光譜儀等4種儀器，可獲三維高分辨率圖像，測量重力場，為研究月球的形成和演化提供數據。第二項是不載人月球著陸器計劃，稱為“月球歐洲演示器”(LEDA)。該演示器起飛質量3.3噸，帶有漫游車的著陸器，裝備有月面巡視車、機械臂、土壤處理試驗裝置以及用于現場測量的儀器。計劃在月球南極區域降落，目的是掌握月面軟著陸技術和月面移動能力，考察月球南極地區的地形、地貌，為未來建立月球基地積累數據資料。2003年9月，歐洲第一個月球探測器——智慧1號（SMART-1）月球探測器發射升空飛向月球，它是世界上第一個采用太陽能電推進系統的空間探測器，飛向月球的軌跡十分復雜和漫長。SMART-1將繞月球運行，利用SIR分光儀分析月球表面的化學成分，并收集月球上是否存在水的證據，從而為人類是否要在月球上建立永久性基地提供各種數據資料。2004年2月3日，歐洲空間局宣布了先載人登上月球、再載人飛火星的“曙光女神”（Aurora）計劃，目標是2011~2014年發射一個火星探測器，將火星巖石標本帶回地球分析；在2020~2025年實現載人登月；在2030~2035年發射載人火星探測器，將歐洲航天員送上火星，尋找生命的跡象。這份計劃比美國龐大的“空間探索新計劃”更為細致。

印度將實施“月球飛船”1號探測計劃。2003年11月，印度空間研究組織宣布，將于2008年發射“月球飛船”1號探測器。該探測器重525公斤，它將進入月球軌道，拍攝可見光、近紅外及X射線月球圖像。印度計劃于2015年前向月球發送航天員。印度的登月計劃將與俄羅斯合作。

俄羅斯實施月球旅游探測計劃。2006年4月，俄羅斯公布了一項宏偉的計劃，2015年前實現登月，希望于2020年在月球建立一個永久的基地，包括一個核電廠機器設備，開發月球上的氦-3作為能源以滿足地球的能源需要，在2020~2030年實現向火星發射載人航天器。“月球”號是蘇聯早期的無人月球探測器，自1959年1月2日至1976年8月9日共發射了24個。其中，1966年1月31日發射的“月球”-9首次在月面軟著陸成功，并向地球發回了一些月球表面的中等分辨率照片以及月面輻射水平的數據。1966年10月22日發射的“月球”-12在繞月飛行的軌道上成功地發回了關于月球表面的電視圖像。1970年9月12日發射的“月球”-16第一次完成了月球土壤自動取樣返回飛行。1970年11月10日發射的“月球”-17在月面著陸后，第一次采用了一種8個輪子的月球車。月球車由地球上進行無線電控制，在月球表面工作了10個半月，行駛距離達10.5公里。月球車上的相機拍攝了兩萬多幅月面圖像。1973年1月8日發射的“月球”-21采用了第二輛月球車-2。它在月面行駛了37公里，工作時間為4個月。

意大利實施空間探測器4小時前預警地震計劃。意大利科學家最近研制出一種新的地震預測空間探測器。科學家希望它能在地震發生前4~5小時發出預警信息，以減少地震造成的損失。按計劃，這一探測器將于今年2月28日被送往國際空間站。4月15日，意大利宇航員羅伯特·維托里將抵達國際空間站，對探測器進行安裝調試。

進入太空獻身的空間探測器

為了進入太空探測，許多空間探測器都獻出了自己的生命。20世紀60年代初期發射的幾個美國“漫游者”系列探測器都以撞擊月球的方式結束了一生，在撞擊月球前它們發回了1萬多張清晰的月球照片。與此次擊中月球的“智能1號”不同的是，“撞月”是“漫游者”們接近并考察月球的主要方式，而“智能1號”撞擊月球屬于“發揮余熱”。1970年發射的蘇聯“月球”-16探測器，在航天史上首次實現在月球上著陸、采集月巖樣品并返回地球，這一成果當時大大豐富了人類對月球的認識。1972年升空的這個“先驅者”率先穿越小行星帶，成功到達木星附近并獲取其圖像。2003年9月，俄羅斯“進步M1-10”貨運飛船與國際空間站分離后，作為探測衛星對地球上出現自然災害的地區進行拍攝，并將影像數據傳回地面控制中心。在如此工作約一個月后，該飛船墜入地球稠密大氣，在摩擦燃燒中大部分化為灰燼，其殘片落入太平洋指定水域。以美國“先驅者10號”探測器為例，2003年已飛出太陽系的這個人造天體中斷了與地球的聯系，開始“漂泊”，不知動向。2004年1月先后以軟著陸方式登上火星的美國“勇氣”號和“機遇”號火星車，空前廣泛、細致地實地考察了火星。待其工作能力消耗殆盡后，兩輛火星車將永遠佇立在火星上度過余生。