1.太空翱翔需先知
到底宇宙有何奥秘？许多自然现象如何解释？银河系、太阳系究竟是怎么回事？这些都是始终萦绕人心的疑难问题。远的先不说，人类至少总该先了解地球自己周围行星的基本情况吧。过去数千年来，即使是发明天文望远镜的400年来，观测了解的太阳系情况，还是有很大局限性的。因为仅在地面上凭望远镜去观察空间星球，终归只能得到些粗略的印象，许多星球实质性的性质和形状是难以获得的。因此，人类渴望能凭借航天技术，由浅到深、由简到繁、由无人飞船到载人飞船去亲眼考察太阳系的九大行星，从而了解它们，认识它们，并为开发利用它们奠定基础。
人类探索宇宙奥秘的愿望日益强烈，特别是在人造卫星发射成功的鼓舞下，就确定了更长远的发展目标——即发射大量的探测器来了解宇宙。要去探测太阳系各行星乃至外层空间——即飞出太阳系到银河系寻觅“外星人”，这是何等宽阔的胸怀和远大的理想啊！
当然，在具体实施上仍是严格按照实际条件逐步落实的，而且是本着稳扎稳打、循序渐进的原则，要投石问路，首先去“看望”太阳系地球的各兄弟行星，这正是空间探测初级阶段的另一个目标群，到20世纪末，行星间的探索成为人类宇宙活动的重点课题之一。
从20世纪60年代开始，苏美两国率先开展了空间星际探测活动。30年来，经历千难万险，终于取得极其宝贵的信息资料。可以说，对太阳系的科学考察所获得的知识，大大超过了人类数千年来所获有关知识总和的千万倍，并为21世纪进一步探索宇宙开创了新纪元。人类要“征服整个太阳系”的预言，即将实现了。
30多年来，前苏联、美、欧空局以及日本等国先后发射了一系列行星际探测器，除向月球外，还向金星、水星、火星、木星、土星、海王星和天王星等各大行星发射了众多探测器。截至1988年底，共计113颗，其中前苏联60颗、美国50颗、欧空局1颗、日本2颗。
美国和前苏联两国先后都向金星发射了探测器，其中，仅前苏联从1961年2月12日到1983年6月止，就发射了16个金星探测器，“金星3”号还于1966年3月1日在金星表面硬着陆。美国的“先驱者——金星2”号也于1978年在金星表面软着陆，以后又进行了多次探测，最后证明，金星表面气温始终处于450℃左右，是个高温世界，大气压力为地球表面的20～140倍，不适于生命物质的生存。
前苏联、美两国发射火星探测器后，初步察明：火星上没有生命，更没有“火星人”。对土星、水星、木星、和天王星以及海王星，也都进行了详细探测。美国NASA还发射了“先驱者-10”号和“先驱者-11”号，以及“旅行者”1号和2号，共同执行探索太阳系边界的使命。“旅行者-2”号于1986年飞向天王星，1989年与海王星相遇后，又向太阳系边陲飞去。这样，太阳系九大行星除冥王星外，其余行星就都探测到了。
这些空间探测器的探测活动，为人类深入了解太阳系，立下了丰功伟绩。
迄今为止，人类已发射了数以千计的探测器，每个都给予详细的介绍也不太可能，下面仅从我们已掌握的材料，对几个有特殊意义的探测器加以介绍。
2.金星探测器大检阅
金星是离地球最近的内行星，是太阳系的第二颗行星。金星在地球人类眼里是最耀眼的一颗星，它经常出现在黄昏时的西方天空（称长庚星）和黎明时的东方天空（又称启明星）。自古关于金星的传说和观测记载就较多，曾被道学家排为五行之一。关于金星的奥秘一直是人们探索的主题，以前用天文望远镜观测探知了金星的运行轨道以及盈亏规律等。但是关于金星上的大气情况、成分和压力等以及金星隐藏在大气之下的金星表面及组成和生命情况，尚一无所知或知之甚少。为了尽早能彻底揭开金星的神秘面纱，前苏联和美国自60年代起就开始向金星发射探测器，这些探测器逐渐撩起了金星的面纱，渐渐揭露了金星的本来面目。
（1）前苏联“金星号”——金星探测器
为了探测金星，自60年代和70年代，前苏联首先向金星发射了一系列“金星号”探测器，下面看一下这些探测器概貌。
①“金星1号”
1961年2月12日，前苏联发射了第一个金星探测器“金星1号”，重643.5千克，装两块太阳能电池板和一根直径2米的折叠式抛物面天线。它经过1个半月的飞行，3月27日在距离地球756万公里时无线电通信中断了，又经过2个月的飞行，于5月19日飞到距金星10万公里的地方，但无法得到它的探测结果，虽然“金星1号”徒劳无功，但在宇航事业上开辟了先河。
②“金星2号”、“3号”
1965年11月12日和15日发射的“金星2号”和“3号”探测器，都因通信系统发生故障而未把对金星的观测数据传回来。两次探测受挫。
③“金星4号”
1967年6月12日发射了“金星4号”，它重达1060千克。经过大约35000万公里的飞行，进入金星大气层。然后着陆舱与探测器分离，降落在金星表面白昼黑夜交界线1500公里的地方。“金星4号”的着陆舱直径1米，重383千克，外表包着一层很厚的耐高温壳体。由于金星大气的压力和温度要比预想的高得多，所以着陆舱降落到金星表面时损坏了，未能发回金星上探测到的情况。尽管“金星4号”没发回数据，但在宇航技术上又更上了一层楼，令人鼓舞。“金星5号、6号”情况不明。
④“金星7号”
前苏联探测金星发射成功的探测器是“金星7号”，是1970年8月17日发射的。“金星7号”首次向地球发回了金星表面温度等数据。“金星7号”探测器在同年12月15日实现在金星软着陆，这时地球与金星之间的距离为6060万公里。它的着陆舱重约500千克，测得金星表面的温度为摄氏447度，气压为90个大气压，大气密度大约为地球的100倍。“金星7号”是第一个到达金星实地考察的使者，此后前苏联又相继发射了9个“金星号”探测器。
⑤“金星9号～16号”
继“金星7号”之后，前苏联相继又发射了9个金星探测器。其中8号、11号、12号由于种种原因没能到达金星。其他几个金星探测器的发射时间和情况如下：1975年6月8日和14日发射的“金星9号”和“10号”，在金星表面各拍摄了一张金星全景照片，首次向人们展露出金星的容颜。1981年10月30日和11月4日发射的“金星13号”和“14号”，又拍得4张金星表面彩色照片。从这些照片上发现，金星表面覆盖着褐色的砂土，岩石结构像光滑的层状板块。1983年6月2日和7日升空的“金星15号”和“16号”，均未携带着陆舱，而是历经130个昼夜，飞行3亿多公里，分别于同年10月10日和14日进入金星和卫星轨道运行。通过雷达对金星表面进行了连续综合考察，获得许多宝贵资料，人们对金星的了解更加丰富了。
（2）美国“水手号”——金星探测器
为了探测金星并与前苏联人争夺宇宙优势，美国人总共发射了10个“水手号”金星和火星探测器——“水手1号”～“水手10号”。以后又发射了其他型号的金星探测器——“先锋金星号”、“麦哲伦号”。下面分别介绍。
①“水手号”金星探测器
继前苏联之后，美国相继发射了10个“水手号”探测器，其发射时间，探测情况如下：
1962年7月22日发射的第一个“水手1号”重202千克，带两块太阳能电池板，但因火箭偏离轨道，发射失败。一个月后的8月27日，“水手2号”发射成功。到12月14日从距金星34800公里处飞过，探测了金星的大气温度，从而揭开了人类探测金星的序幕。1967年6月14日起飞的“水手5号”，飞到离金星的距离只有4000公里的地方。最后一个“水手10号”探测器，是1973年11月3日发射的，它重503千克，携带有紫外线分光仪、磁力计、粒子计数器，电视摄像机等。1974年2月5日飞经距金星5760公里的地方，拍摄了几千张金星云层照片。美国水手号系列探测器飞越金星只能算作“走马观花”的考察。以后又发射了更为先进的探测器，获得了更多的关于金星的情况。
②“先锋金星号”探测器
为彻底揭开金星面纱，继“水手号”金星探测器之后，美国NASA又于1978年5月20日和8月8日，先后发射两个“先锋金星号”探测器，第一个进入金星轨道，最近距离只有150公里，不断向地面传回观测到的情况；第二个则有4个子探测器在金星上着陆，其中一个撞击金星后未损坏，继续在灼热的金星表面上工作了68分钟，取得了实地考察数据。探测结果表明，金星表面犹如一个巨大的温室，几乎没有风，由于它周围有着厚厚的二氧化碳大气层，温度高达摄氏470度，金星与地球的物理参数相似，有充足的二氧化碳，但无水，上面不可能存在生命。尽管金星现在不可能存在生命，但在古代金星是否存在生命？这还需探考。因为其他探测器发现金星上有20000多个城市遗址，如果这是真实的话，说明金星在远古时期曾经有过人类生命体，是什么原因使之灭绝？目前尚无定论。
③“麦哲伦号”金星探测器
继“先锋金星号”之后，美国又发射了“麦哲伦号”金星探测器。1989年5月5日，美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机，将一个以16世纪葡萄牙航海家麦哲伦命名的探测器带上太空，并在5月6日把它送上飞向金星的旅途。“麦哲伦号”探测器重3365千克，装有一套先进的电视摄像雷达系统，能透过厚实的云层测绘出金星上一个足球场大小的物体图像。它经过462天的太空飞行，于1990年8月10日，飞临离地球2.54亿公里的地方对金星考察，每隔40分钟向地球传回测得的数据和拍摄的照片。首次获得第一张完整的金星地图，对研究认识金星上的地质地貌提供了形象的资料。“麦哲伦号”探测器的飞行将进一步揭开金星的面纱。
3.身怀绝技的探险家：“旅行者”
“旅行者”号是由美国喷气推进实验室负责设计和研制的行星探测飞船。当时，一起研制了两艘，命名为“旅行者-1”号和“旅行者-2”号。二者的外貌完全相同，结构也不无二致，携带的探测仪器也都一样精致科学。
“旅行者”号的主舱是个环状棱柱体，舱内存贮着推进剂燃料和电子设备，两侧伸出的两个支架安装着12种科学仪器，这些仪器按其性能分为三类：第一类是摄像设备，主要包括广角和窄角电视摄像机各一架、红外线干涉频谱仪和紫外线分光计各一台，以及偏振计等；第二类是空间环境探测设备，包括宇宙线和等离子体探测器，以及磁强计等；第三类是行星射电天文接收机、通信发射机、传真机和鞭状天线，用来研究行星及其卫星的大气特点等。
飞船主体部分装着16台小型火箭发动机，用以调整飞船的飞行轨道和航行方向，它们的体重是825公斤，由6.5万件零件组成，是十分精密而灵巧的动力设备。
飞船的通信联络主要靠一个位于主舱头部对地球定向的大型抛物面高增益定向天线，直径达3.65米，通过它来与地球指挥中心保持联系，一方面接收来自地球的指令，另一方面又可向指挥中心发回探测所得的视频和数字信息。还有检测行星电波和等离子体波的天文学用天线。
飞船上还安装着计算机指令系统、飞行数据处理和姿态控制系统等一整套自动化操纵系统，可以自动修正航向、航速和驾驶技术。
飞船上还装有1500毫米焦距的望远镜窄角电视摄像机和200毫米焦距的广角电视摄像机，13米长的可伸缩杆和端部处装两台磁强计、宇宙射线和等离子体测量装置、姿控发动机、燃料贮箱、紫外线频谱仪、红外干涉频谱仪和散热器等。
飞船的能源主要由放射性同位素原子能热电发电机提供。由于“旅行者”要飞离太阳几十亿公里以外的行星际考察，太阳光很微弱，温度又低，一般的太阳能电池已不可能满足使用要求。电源燃料是利用钚239同位素衰变所释放的热能转变成电能的，这样就可保证为“旅行者”长期提供足够能源。这样的同位素发电机有3台，其中两台工作，一台备用，在飞船发射上天后几小时内，发电机的平均功率即可达到423瓦。而船载发射机所需功率约为8瓦，发电机功率损失为每年6～7瓦。
“旅行者”飞船的发射重量为2016公斤。飞船使用了许多特殊材料和特种构件，自适应、自保护性能很高，可以承受高温高压，外部坚固性也很好，“旅行者”的设计总寿命为10亿年。
美国考虑到“旅行者”航行距离很远，为保证能与之保持联系，在地面通信系统上也采取了一些重要改装措施。比如，“旅行者”飞离地球的距离将超过距离土星的两倍以上，而其传输信息的无线电波强度即将减弱1/4.为提高接收机灵敏度，美国NASA在1985年时就开始把位于澳大利亚堪培拉的64米天线与澳大利亚帕克斯天文台的64米天线联机工作，从而提高了整个太空跟踪网的接收能力。
“旅行者”在太空探测中已取得了巨大成就，它们还将为寻找“外星人”继续对银河系进行探索，为人类探测宇宙的历史留下了不可磨灭的功绩。
4.“太空天文台”：“哈勃”
用20世纪20年代著名的天文学家哈勃命名的“哈勃”号太空望远镜，是迄今发射上天直径最大的望远镜，它总长12.8米，镜筒直径4.28米，主镜直径2.4米（连外壳孔径为3米），总重11.5吨，是由美国NASA组织研制、耗资15亿美元建成的，是一座完整的“太空天文台”。它包括全部自动化仪器设备、口径2.4米的主镜、口径0.3米的副镜、成像系统、计算机处理系统、中心消光圈、主镜消光圈、副镜消光圈、控制操纵系统和图像发送系统、以及由两个长11.8米、宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳能电池板、两部与地面通信的抛物面天线等。它的心脏部分是光学部分，它采用卡塞克伦式反射系统，由两个双曲面反射镜组成，即主镜和副镜，副镜在前，主镜在后，相距4.5米，经反射后聚焦。
“哈勃”号除光学部分外，另一重要组成部分就是8台科学仪器设备，包括：
——宽视场行星照相机。它灵敏度高，观测波段极宽，从紫外一直到近红外。它不仅可观测太阳系行星，还可对银河系和河外星系进行观测。它发回的行星照片，就像探测器飞到行星跟前所拍摄的一样清晰。
——暗弱天体照相机。它是两个既独立又相似的完整天体和探测系统，它能探测到暗至23～29等的星星。
——暗弱天体摄谱仪。既可以从紫外到近红外波段的辐射进行光谱分析，又可测自它们的偏振。
——高分辨率摄谱仪。它能对紫外面进行分光观测，能观测到比“暗弱天体照相机”所探测的暗星还要暗弱，还要遥远得多的天体。
——高速光度计。它可在可见光波段和紫外波段范围内，对天体作精确测量，既可确定恒星目标的光度标准，又可进一步识别过去人们已观测到的天体情况。
——精密制导遥感器。三台其中有两台用于望远镜定向系统；一台用于天体位置精密测量定位。
按原设计指标，这台太空望远镜的性能之好是史无前例的。比如，美国一台口径为5米的“海尔”地面望远镜，其观测能力可称世界之最，它可观测到20亿光年之外的天体，但与“哈勃”号太空望远镜相比，则是小巫见大巫了。“哈勃”号可观测到140亿光年之外的天体，比“海尔”号远7倍，能探测到模糊50倍的物体，而清晰度却大10倍。所能探测到的宇宙空间范围则是“海尔”号的350倍。
再比如，“海尔”号只能观测到23等星，即相当于能看到3公里之外一支蜡烛的亮度；而“哈勃”号能看到29等星，即相当于可看到500公里之外一支蜡烛的光。
再比如，“哈勃”号能观测的光谱范围之宽广，是地面任何一台望远镜都不能比拟的；它所提供的图像清晰度是地面观测的10倍；它所提供的分辨率也是地面观测的10倍，即地面观测最高为1角秒量极，而“哈勃”号却可达0.1角秒量级。
还比如，观测时间之长，也是比地面观测站要好得多。“哈勃”号每天平均为10个小时，每年就有3650小时；而地面观测站条件最好的也不过如此，如果遇上气候不佳，则会大大减少，而“哈勃”号却不存在这种问题。
综上所述，“哈勃”号太空望远镜这个无与伦比的太空巨眼，既是当代高技术群体的结晶，又是赋有空前重大历史使命的“天之骄子”。
