人類探測器的歷史

豌豆皮

最早的啟程，拜訪月亮

人類的空間時代，毋庸置疑是從1957年10月4日開始的。“斯普特尼克1號”衛星在這一天發射升空，向地面發回單調的聲音信號，隨即拉開了以美蘇爭霸為基調的太空競賽的序幕。第一個成功的空間探測器也是蘇聯發射的，1959年9月14日，“月球2號”探測器準確地撞上月面，成為第一個抵達月球的人造物體;三周后，“月球3號”飛掠過月球，發回第一張月背的照片，人類得以目睹月球背面的真容。

遠征太陽系

在探索月球的同時，飛往太陽和其他行星的探測器也——踏上征途。奔月軌道實際上是一個相當扁的圍繞地球的軌道，只是遠地點的距離超過月球;而去往其他行星則需要達到宙速度，不再繞著地球運行。在前往行星際目標的空間探索上，美國取得領先：“先鋒5號”“水手2號”和“水手4號”分別成為第一個成功飛往太陽、金星和火星的探測器。

在載人前往另一個天體之前，一些動物為宇航員打過前站，包括猴子、狗、烏龜和一些昆蟲。美國的阿波羅8號率先完成載人的奔月行動，飛船環繞月球飛行，隨后返回地球。接下來是阿波羅11號史無前例的登月壯舉，從它開始，共有6個登月艙、12名宇航員踏上了月球表面。阿波羅系列行動至今仍是載人空間探測的最高峰，在它之后，人們的注意力轉向其他星球。兩艘“海盜號”在火星取得巨大成功，“水手 10號”拍下了水星表面的大部分地圖。“先鋒1號”成為第一個穿越小行星帶的探測器，它在拜訪木星后向太陽系外飛去，是第一個達到太陽系逃逸速度的人造物體。

1979年，由于行星排列恰好來到極其有利的位置，兩艘“旅行者號”開始了利用行星引力加速的“大巡游”，它們拜訪了太陽系外側的幾顆巨大行星，發回史無前例的照片。“旅行者1號”至今仍能與地球保持聯系，它已經離開太陽風的范圍，進入恒星際氣體，成為距離地球最遠的人造物體，正向遙遠的奧爾特云飛去。

第二宇宙速度

航天器最小發射速度是第一宇宙速度，指物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，按照力學理論可以計算出v₁=7.9 km/s。當航天器超過第一宇宙速度v₁達到一定值時，它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星，這個速度就叫作第二宇宙速度，亦稱脫離速度。按照力學理論可以計算出第二宇宙速度v2=11.2km/s。

太陽系逃逸速度

就是第三宇宙速度，指的是從地球表面發射航天器，飛出太陽系，到浩瀚的銀河系中漫游所需要的最小速度，按照力學理論可以計算出v₃=16.7km/s。需要注意的是，這是選擇航天器入軌速度與地球公轉速度切線方向一致時計算出的v₃值。如果方向不一致，所需速度就要大于16.7 km/s了。可以說，如今火箭可以突破該宇宙速度。

那些被近距離窺探的天體

從20世紀末起，更多的國家加入了空間探索的行列。同時，更多的天體成為探測目標。新的推進方式和飛行路線也得到了嘗試。“信使號”描繪出了水星表面的全部地圖;“麥哲倫號”用雷達測繪出金星的表面地形;“伽利略號”仔細研究了木星系統;“卡西尼-惠更斯號”探訪土星家族，并窺探了土衛六濃密大氣下的真面目;“新地平線號”成為發射時速度最快的探測器，首次近距離飛過冥王星，為這顆此前一直只是個模糊光點的矮行星拍下清晰照片。“喬托號”沖進哈雷彗星的彗發，拍下了它的彗核;“星塵號”采集了彗發和星際塵埃;“隼鳥號”從小行星取樣返回;“起源號”采集了太陽風中的粒子，而我國的“嫦娥”系列也開始了對月球的探索……如今，還有多個空間探測器活躍在太陽系的各個角落，其中大部分在火星：加上2018年11月26日剛剛抵達火星的“洞察號”，在火星周圍和表面一共有9個探測器還在工作。“破曉號”正在研究金星大氣，“朱諾號”在極地軌道上觀察木星，“黎明號”才剛剛從對灶神星和谷神星的任務中退休。新一輪空間探測的熱潮正在掀起，還有更多前往太陽系其他天體的飛行器蓄勢待發，將為我們帶回更多的消息。

立足地球，仰望太空

除了飛往其他天體的探測器之外，還有另一類特殊的空間探測器，那就是空間天文臺和各類天文衛星。在大氣層外，空間天文臺能夠在會被大氣吸收和遮擋的紫外、紅外波段工作，也能在光學波段獲得更為精美的圖像。哈勃空間望遠鏡從1990年升空到現在，已經工作了28年，幫助天文學的各個領域做出突破性的發現。它的繼任者是詹姆斯·韋伯空間望遠鏡，將會圍繞日地第二拉格朗日點飛行，在紅外和光學波段繼續拓展前輩的觀測成就。