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1957年10月4日,前苏联第一颗人造卫星上天,拉开了人类航天时代的序幕。前苏联宇航员、大名鼎鼎的加加林,于1961年4月12日,乘坐前苏联“东方号”飞船,环绕地球飞行了一圈,历时近两个小时,成为第一位进入太空的人。

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月球是距离地球最近的天体(约38万公里),是人类进行太空探险的第一站。前苏联1959年发射的月球2号探测器在月球着陆,这是人类的航天器第一次到达地球以外的天体。同年10月,月球3号飞越月球,发回第一批月球背面的照片。1970年发射的月球16号着陆于丰富海,把100克月球土壤送回了地球。

美国的“徘徊者”3-5号月球探测器。
“勘测者”月球探测器。
美国发射的月球轨道器
“阿波罗”11号的登月舱。
“阿波罗”11号宇航员阿尔德林迈出登月舱。
“阿波罗”11号宇航员阿尔德林在月球表面。
宇航员阿尔德林在美国国旗旁留影。
“阿波罗”11号宇航员在月球表面留下的足印。
“阿波罗”15号的月球车。
“阿波罗”17号的月球车在月球上行驶。
“克莱门汀”号无人驾驶飞船。
环绕月球飞行的“月球勘探者”探测器。

美国在20世纪60年代开始的雄心勃勃的“阿波罗”计划的目的就是将人类送上月球进行实地考察。在此之前的1961年到1967年间,9个“徘徊者”、7个“勘测者”探测器和5个月球轨道器先后对月球进行了考察。它们拍摄了月球的照片,并分析了月球的土壤,为登上月球做好了准备。随后美国便使用“土星”5号运载火箭先后向月球发射了17艘“阿波罗”飞船。其中“阿波罗”1-3号是试验飞船,4-6号是无人飞船,7号飞船载人绕地球飞行,8-10号载人绕月飞行,11号至17号是载人登月飞行。

1969年7月16日发射的“阿波罗”11号使人类首次登上了月球。执行该次任务的是阿姆斯特朗、阿尔德林和柯林斯。飞船抵达月球轨道后,柯林斯驾船绕月飞行,另两名宇航局驾驶登月舱于7月20日降落在月球表面的静海。阿姆斯特朗成为第一个登上月球的人。宇航员在月球表面进行了实地的科学考察,并把一块金属纪念牌和美国国旗插上了月球。此后又有5次成功的登月飞行,宇航员在月球上停留的时间总共约300小时。

此后对月球的考察几乎停滞,直到1994年,美国又发射了“克莱门汀”号无人驾驶飞船,对月球进行了新的地貌测绘,其目的是为在不久的将来建立月球基地和月基天文台作准备。1998年1月6日发射升空的“月球勘探者”携带有中子光谱仪探测氢原子。它发现在月球两极的盆地底部存在水。



金星的半径、质量、密度等与地球接近,是地球的姊妹行星。人们对它的兴趣很大,然而,地面观测所得的资料比较贫乏,对金星的研究充满了未知数。航天器可以使人们了解它更多的信息。虽然最初的几次探测器发射都失败了,但1962年美国发射的水手2号从距金星35000千米处飞过,成功地实现了航天器首次飞越行星,同时它发现金星表面温度高达400多度。1969年至1981年,前苏联的金星5号至14号探测器先后在金星表面着陆成功,执行了多项科学考察任务。美国1978年5月20日发射的先驱者-金星1号经过长距离飞行,于同年12月4日到达金星并围绕它飞行, 它用雷达探测了金星地形。先驱者-金星2号到达金星后向金星大气释放了4个探测器,探测器在向金星表面坠落的过程中,获得了金星大气、云层、磁场等各方面的数据。1989年美国发射的“麦哲伦号”探测器又运用综合孔径雷达对金星表面进行了探测。这些探测使我们了解到金星的磁场很弱,表面气压是地球海面气压的90倍。金星12号还探测到了闪电。

美国的“水手”1号,1962年7月发射,目的地是金星。
“水手”2号金星探测器,1962年8月发射。
1967年发射的金星探测器“水手”5号。
1973年发射的“水手”10号探测器。
1989年发射的“麦哲伦”号金星探测器。
“麦哲伦”号金星探测器。

美国发射的“水手10号”飞船在考察了金星之后,曾3次飞临水星。是它发现了水星的磁场和磁层,并探测出水星大气的主要成分是氦。飞船上的两个摄像机拍摄了多幅图象,揭示出水星地形是由大量的陨石坑和盆地组成的。



火星很像地球,有坚硬的表面和四季的交替。同时它还拥有随四季变化的极冠。在望远镜观测时代,人们还曾有认为火星上有人工的运河。人类对火星的兴趣一直是非常浓厚的,因此到现在已经20多艘飞船执行了探测火星的任务了。1962年前苏联发射了“火星1号” 、“宇宙21号”,美国发射了“水手3号”,但均遭到了失败。1964年1月28日发射的“水手4号”于1965年7月14日在距离火星的一万公里的高空成功掠过,获得了第一批火星的照片。1974年,前苏联发射的“火星5号”宇宙飞船首次拍摄了火星的彩色照片。随后两国又相继发射了多个绕火星飞行的轨道器,更加详细地了解了这颗行星的情况。

1976年,美国的海盗1号和海盗2号登陆器分别在火星上降落,并在降落的过程中,测量了大气温度的分布情况、火星大气压的情况。火星上有干涸的河床,有流水冲击的特征,这表明在过去有过大量的水。海盗号飞船的分析结果表明火星大气和表层物质中没有有机分子存在。摄像机监视结果也表明火星上没有生命活动的迹象。因此我们也许可以下结论说,火星表面现在可能没有生命,如果更严格的说,是没有与地球上类似的生命。人们不仅对火星感兴趣,也对火星的两个卫星感兴趣。在1988年,7月7日和7月12日,前苏联发射了火卫飞船1号和2号绕火卫一飞行并着陆。

1964年发射的“水手”4号探测器。
美国的“海盗”1-2号火星探测器。
“海盗”号的火星着陆器。
“海盗”号的着陆器在降落过程中打开降落伞。
“海盗”号着陆器在火星表面软着陆。
“海盗”1号拍摄的火星表面景色。

到最近几年,随着科技的飞速发展,人们可望在下世纪初直接登上火星进行实地考察,彻底弄清火星生命问题。因为它是太阳系中最有可能存在生命的星球。在人类踏上火星之前,将进行一系列的准备。

1993年美国“火星观察者”探测器在进入环绕火星的轨道之后,与地球失去联系,导致计划失败。1996年12月,美国又发射了“火星探路者”探测器,经过7个月的星际飞行,在火星的阿瑞斯平原着陆。火星探路者携带了一个六轮小车,可以在火星的表面漫游,因而叫做火星漫游者,价值2500万美元。它分析了火星岩石和土壤。照片证实了海盗号的结论,火星上曾发生过大洪水。

“火星观察者”探测器。
“火星探路者”降落后的想象图。
“探路车”携带的六轮小车机器人“漫游者”。
“探路者”用气囊作为缓冲降落在火星表面。
“探路者”成功降落后释放出六轮小机器人。
“探路者”拍摄的火星景色360度全景照片。
“火星全球探勘者”探测器。
“火星极地着陆者”探测器。
“火星气候观测者”探测器。
环绕火星飞行的“2001火星奥德赛”探测器。
欧洲空间局计划发射的“火星快车”的轨道器。
“火星快车”的着陆器。

1996年11月美国发射了“火星全球勘测者”,在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场的情况。它还向地球发射无线电波,经过火星大气后到达地球,由此了解火星大气的温度、引力和化学组成。 1999年1月3日,“火星极地着陆者”发射成功。然而,在飞行了11个月并登陆到火星上以后,就与地面失去了联系,宣告了这次航天活动的失败。此后发射的火星气候观测器也遭失败。2001年,美国又发射了“火星奥德赛”探测器,现已成功抵达火星并成功进入环火星轨道。

欧洲空间局计划于2003年发射“火星快车”探测器考察火星,这标志着欧洲空间局在行星探测方面跨入了新纪元。它将由轨道器和着陆器组成。轨道器上有一个着陆器通信包用于支持国际上在2003年至2007年间开展的火星探测活动。



美国的“先驱者”10号于1973年12月4日首次在掠过木星,并传回了木星和木卫的照片。它最后在1983年越过海王星轨道后成为飞出太阳系的第一个人造天体。接着“先驱者11号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”也相继飞越木星和木卫。

“先驱者”10号、11号各自携带了一块相同的镀金铝板,上面刻有人类男女的裸像,以及太阳与九大行星位置的示意图,还指明了它来自太阳系的第三颗行星。“旅行者”1号和2号探测器,则各自带有一套“地球之声”的光盘,唱片上有照片、60种语言的问候语、35种各类地球上的声音和音乐。包括了中国长城和中国人家宴的照片,粤语、厦门话和客家话的问候,和中国古曲“流水”。它们作为地球的名片希望有朝一日能被“外星人”收到。

美国的“先驱者”探测器。
“先驱号”号携带的镀金铝板。
“旅行者”号探测飞船。
“伽利略”号木星探测器,背景是巨大的木星。
飞越各大行星的“旅行者”号。
飞行中的“旅行者”号探测器。

从旅行者号拍摄的木星黑夜半球的图象上可以看到木星上有极光。有趣的是,木卫一上有一座正在喷发的火山,喷发的高度达到30公里,喷发速度是每秒几百米到1公里。“旅行者”飞船还发现了土星有射电辐射,频率在3千赫到1.2兆赫之间。1986年1月,“旅行者2号”飞船又测出天王星的自转轴和磁轴有很大的交角。飞船还拍摄了天王星卫星的照片,随后它又拜访了海王星,并发回了照片。

“伽利略”号的任务是观测木星系统,它观测了木星的大红斑,还向木星云层释放了一个探测器。这个探测器依靠降落伞进入木星大气,在它被巨大的木星大气压力摧毁前向地球传回了许多宝贵的资料。“伽利略”号对木卫二和木卫四的观测的结果还显示这两个木星卫星的表面之下可能有液态水海洋。有液态水存在就意味着可能有生命生存,这无疑是一个令人振奋的消息。

由航天飞机组装中的“伽利号”号探测飞船。
“伽利略”号探测器。
“伽利略”号探测器与狂暴的木星云层。
“伽利略”号释放的探测器进入木星大气。
飞行在木星轨道上的“伽利略”号。
组装中的“伽利略”号。
“伽利略”号飞越木卫一。
环绕木星飞行的“伽利略”号。
“伽利略”号对木卫一进行探测。
“伽利略”号与木卫一。
“伽利略”号木星探测器,背景是巨大的木星。
“卡西尼”号土星探测飞船。

美国于1997年10月15日发射了“卡西尼”号飞船,它是第一艘使用核动力电池的飞船。“卡西尼”号的主要任务是探测土星系统,并将向土星最大、最神秘的卫星——土卫六释放出一个名为“惠更斯”的探测器。土卫六是一个被浓厚的大气包裹着的星球,其环境与早期的地球有些类似,使用一般观测手段无法看清它的表面。“卡西尼”号将于2004年七月抵达土星系。

“卡西尼”号探测飞船。
“卡西尼”号穿越土星光环。
“卡西尼”号与巨大的土星光环。
“卡西尼”号与土卫上的冰悬崖。
“卡西尼”号与处于土星阴影中的土卫。
从一个土卫的冰悬崖下仰望土星和“卡西尼”号。
“卡西尼”号掠过金星。
“卡西尼”号掠过地球。
“卡西尼”从木星附近掠过。
土星巨大的光环与“卡西尼”号。
“卡西尼”号与一个有冰火山的土卫。
冰冻的土卫和“卡西尼”号。

此外美国宇航局还计划进行更多的行星探测计划,以便更多地了解我们生存的太阳系。其中包括向木卫二发射一个探测器,用以探测木卫二隐藏在冰层下的巨大液态水海洋。如果技术成熟,有可能向木卫二表面释放一个水下探测器,找寻可能存在的地外生命。

“卡西尼”号飞越土卫上的冰原。
“卡西尼”号释放的惠更斯探测器进入土卫六大气。
“惠更斯”依靠降落伞降落在土卫六。
降落在土卫六表面的“惠更斯”。
计划进行的对木卫二的探测。
进行中的“新地平线”冥王星-开普带探测计划。



宇宙飞船不仅仅用于对太阳系内的大行星及卫星进行近距离观察。1985-1986年哈雷彗星回归过程当中,有5艘飞船对它进行了近距离观测,有许多令人惊奇的发现。例如,哈雷彗星的核并非人们想象的球状,而是椭球状,气体和尘埃从核的表面几个活动区域喷出。

欧洲空间局的计划中,已经或即将开始对7个短周期彗星进行空间探测。它们是“深空1号”(DS1)计划、“星尘”计划、“等高线”计划、“罗塞塔”计划、“深空4号”(DS4)计划。其中DS1和DS4计划是与美国国家宇航局合作的。

于1998年10月发射的“深空1号”飞船,将飞越小行星3352号McAuliffe、火星、以及威尔逊-哈林顿彗星。飞船与彗星将于2000年6月相遇。DS1将以约15公里/秒的速度距彗核约500公里处飞过,对彗发、彗核进行观测。它首次采用了离子发动机。飞船于2010年5月将样品送回地球。

“深空1号”探测飞船。
对小行星进行考察的“深空1号”。
飞行中的“深空1号”。
着陆在彗星表面的“深空4”号。
“星尘”号探测器。
进行彗星样本采集的“星尘”号。

“星尘”在1999年2月发射,飞向怀尔德-2彗星,并将首次带回珍贵的彗星样品。

“罗塞塔”将于2003年发射,对Wirtanen彗星及其环境进行长达近两年的仔细研究。9年之后,飞船与彗星相遇,总重20公斤的仪器将降落在彗星表面。这些仪器将采掘彗星表面和近表面样品进行研究,并用声波法探测彗星内部结构,研究周围等离子体与太阳风相互作用等。

“深空4号”飞船将于2003年4月发射,于2005年12月进入环绕Tempel 1彗星的轨道,并于2006年4月将着陆器送上彗星表面作实验。最后,将彗星表面下不同深度的物质分装在3个不受外界影响的密封金属罐内,由着陆器的上半部将样品送回飞船。飞船于2010年5月将样品送回地球。



空间站是人类在太空进行各项科学研究活动的重要场所。1971年,前苏联发射了第一座空间站“礼炮”1号,由“联盟”号飞船负责运送宇航员和物资。1986年8月,最后一座“礼炮”7号停止载人飞行。1973年5月14日,美国发射了空间站“天空实验室”,由“阿波罗”号飞船运送宇航员和物资。1974年天空实验室封闭停用,并于1979年坠毁。

1986年2月20日,前苏联发射了“和平”号空间站。它全长超过13米,重21吨,设计寿命10年,由工作舱、过渡舱、非密封舱三个部分组成,有6个对接口,可与各类飞船、航天飞机对接,并与之组成一个庞大的轨道联合体。自“和平”号上天以来,宇航员们在它上面进行了大量的科学研究。还创造了太空长时间飞行的新纪录。“和平”号超期服役多年后于2001年3月19日坠入太平洋。1983年,欧洲空间局发射了“空间实验室”,它是一座随航天飞机一同飞行的空间站。

前苏联“礼炮”4号空间站。
对接在一起的前苏联“量子”号飞船与联盟号飞船。
美国的“天空实验室”空间站。
俄罗斯“和平”号空间站。
飞行中的“和平”号空间站。
俄罗斯“和平”号空间站。
在地球轨道运行的“和平”号。
建成后的国际空间站。
国际空间站建成后的外观。
建成后的国际空间站。
建设中的国际空间站照片。
建设中的国际空间站。

国际空间站是建造中的新一代空间站。它由美国和俄罗斯牵头,联合欧洲空间局11个成员国和日本、加拿大、巴西等16国共同建造运行。空间站从1994年开始分多个步骤建设安装,至2006年全部建成。建成后空间站将长110米,宽88米,质量超过400吨,将是有史以来规模最庞大、设施最先进的人造天体。可供6至7名宇航员同时在轨工作。

“哈勃”空间望远镜。
维护中的“哈勃”空间望远镜。
“哈勃”空间望远镜。
美国的“钱德拉”X射线空间望远镜。
“钱德拉”X射线空间望远镜。
欧洲空间局的“XMM”空间望远镜。
与“和平”号对接的阿特兰蒂斯号航天飞机。
返回地面的“哥伦比亚”号航天飞机。
等待发射的“发现”号航天飞机。
升空的“发现”号航天飞机。
升空的“奋进”号航天飞机。
返回地面的“奋进”号航天飞机。

1981年全世界第一颗红外天文卫星发射升空。而对于天文学上有重要意义的事件是1990年4月25日由美国“发现”号航天飞机送入太空的哈勃空间望远镜(HST)。它的目的是探测宇宙深空,了解宇宙起源和各种天体的性质和演化。HST耗资21亿美元,对天文学特别是天体物理学的推动是巨大的。在空间放置望远镜可以摆脱大气的干扰,没有大气消光的问题,同时因为没有大气,设计的望远镜可以达到衍射极限。它的镜面不受重力的影响,不会变形,望远镜有极高的分辨率。它是人类的千里眼,探索宇宙奥秘的利器。此后美国和欧空局又相继发射了“钱德拉”空间X射线望远镜和XMM空间天文台等。

美国的航天飞机是目前世界上唯一一种用于在地面和近地轨道之间运输人员物资,并可重复利用的航天器。它也可以在太空中进行各种科学实验活动。



中国1964年7月19日,成功发射了一枚生物火箭。1966年10月27日,导弹核武器发射试验成功。1970年4月24日在酒泉发射了我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”。1975年11月26日,发射了一颗返回式人造卫星。1980年远程运载火箭发射成功。2年以后,潜艇水下发射运载火箭获得成功。1984年4月8日,我国第一颗地球静止轨道试验通信卫星发射成功。1986年2月1日,我国发射了一颗实用通信广播卫星。1988年9月7日,中国发射了一颗试验气象卫星“风云1号”。1999年11月20日,在酒泉卫星发射中心用运载火箭成功发射了第一艘“神舟号”试验飞船。2003年10月15日9:00,中国发射了第一艘载人飞船“神舟5号”,飞船在太空中飞行了21小时,绕地球运行14周后,于16日清晨6:23安全返回地面。宇航员杨利伟成为第一个乘坐中国人自己的飞船进入太空的中国人。展望未来,在2010年以前,中国的宇宙飞船将访问月球。2020年左右,中国将建立自己的空间站。之后,中国将进一步开展月球探测、建设月球基地、探测火星、登陆火星等一系列航天活动。

中国第一颗人造地球卫星“东方红一号”。
“风云”2号气象卫星。
“长征”3号丙型运载火箭。
垂直组装厂房与神舟1号飞船。
“神舟”1号试验飞船发射升空。
飞行中的“神舟”1号飞船。
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