成功发射人造地球卫星
1957年10月4日早晨，前苏联在中亚的拜科努尔航天中心发射了世界上第一颗人造地球卫星“人造地球卫星1”号，这是人类历史的伟大事件，也是人类科学的伟大成就，整个世界都为之震惊和激奋。第一颗人造卫星的上天，标志着人类征服太空历史的新纪元。
世界上第一颗人造卫星—“人造地球卫星1”号，是在前苏联火箭和航天专家科罗廖夫博士领导下建造和发射的，科罗廖夫的思想是：既然火箭能发射任何物体到任何地方，那为什么不能发射一颗人造地球卫星上天呢？他提议在7枚火箭中的第五枚上安装一颗卫星。
这颗卫星是用铝合金做成的圆球，直径58厘米，重量836千克，圆球外有四根弹簧鞭状天线，一对长240厘米，另一对长290厘米，卫星内部装有两台无线电发射机，频率分别为20005兆赫和40002兆赫，第一颗人造卫星上天采用一般电报讯号形式，两个信号持续时间约03秒，间歇时间亦为03秒。此外还有一台磁强计、一台辐射计数器、测量卫星内部温度和压力的感应元件及作为电源用的化学电池。
探测神秘太空这颗人造卫星安装在三级火箭的最顶端，随着一声巨响，火箭载着卫星射向中亚上空，第一级火箭燃烧完了自动脱落，第二级火箭发动机推动其上升，第二级燃烧完了自动脱落，火箭变得更轻了，飞行速度更快了。随着速度的增加和空气阻力减小，它爬的越来越高，第三级火箭把卫星送到大气层以上，人造卫星从第三级火箭中弹出，达到第一宇宙速度（79千米／秒），进入环绕地球轨道独自在太空飞行。这颗卫星的远地点（离地面最远）为9641千米，近地点（离地面最近）为2285千米，是一条椭圆轨道。这条轨道平面与地球赤道平面的夹角（倾角）为65度。这颗卫星的飞行速度为每小时285651千米，是波音飞机速度的30倍。它环绕地球一周的时间是962分钟，比原来预计所需要的时间多用了1分20秒。
这颗人造地球卫星，在晴朗的夜空飞行，像一颗星星在天上移动，甚至可以用肉眼直接看到它。
世界上第一颗人造地球卫星，它在绕地球运转的过程中，搜集了很多有价值的资料。它用电子仪器测量了地球大气最高层的密度和压力，并通过无线电信号，把这些科学数据发射回苏联的地面雷达跟踪站。
卫星在天空运行392天，绕地球飞了1400圈，行程6000万千米，于1958年11月4日陨落。为了纪念人类进入宇宙空间的这一伟大创举，前苏联在莫斯科的列宁山上建立了一座纪念碑，碑顶安放着这颗人造天体的复制品。
随着前苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，人类利用人造天体研究和开发利用宇宙的时代开始了。紧接着又有一些国家发射了人造地球卫星：1958年2月1日，美国发射了第一颗人造卫星“探险者1”号；1965年11月26日，法国第一颗人造地球卫星“A-1”上天；1967年11月29日，澳大利亚把第一颗人造卫星“武器研究卫星-1”送入绕地球运转的轨道；1970年2月11日，日本的第一颗人造卫星“大隅”开始进入轨道；1970年4月24日，中国第一颗人造卫星“东方红”号发射成功；1971年10月28日，英国发射了第一颗人造地球卫星“普罗斯别洛”；加拿大从1962年起也开始发射地球卫星，还有印度等国也发射了人造地球卫星。到目前为止，全世界一共发射了4500多颗人造卫星，它们分别行使着各种职能，为人类服务。
宇宙速度
宇宙速度是指物体达到112千米/秒的运动速度时能摆脱地球引力束缚的一种速度。在摆脱地球束缚的过程中，在地球引力的作用下它并不是直线飞离地球，而是按抛物线飞行。脱离地球引力后在太阳引力作用下绕太阳运行。若要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系，物体的运动速度必须达到167千米/秒。那时将按双曲线轨迹飞离地球，而相对太阳来说它将沿抛物线飞离太阳。
“东方1”号宇宙飞船进入太空
1961年4月12日，前苏联宇航员尤里·加加林乘“东方1”号宇宙飞船进入太空，绕地球飞行一周后安全返回地面，成为遨游太空的第一人。这一天也是人类征服太空历史上的伟大日子，从而开始了载人宇航的新时代。加加林也成了开创人类太空旅行的宇航英雄。
早在1957年10月4日，前苏联就成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星“人造卫星1”号，在一个月之后，前苏联又发射了第二颗人造卫星“人造卫星2”号，并且在这颗卫星里运载了一条小狗，它的名字叫“莱卡”，小狗莱卡是世界上第一只进入太空做环球旅行的哺乳动物。实际上，前苏联早就计划把人送上太空，并为此做了各种充分准备。
1961年4月11日，拜科努尔太空中心和横跨前苏联国土遍布各地的40个雷达跟踪站，正在进行紧张的准备工作。在发射场，一些工程师在控制中心研究发射计划的具体细节；试验计算机和其他电子仪器的灵敏度；另外一些工程师则检查运载火箭和宇宙飞船关键部件是否正常；还有几百名士兵，执行着保卫任务。
两名宇航员加加林和蒂多夫在海滨一个小别墅轻松地度过了即将去太空旅行的前一天，加加林同蒂多夫打扑克，听音乐、聊天。晚上，他们早早就躺在床上就寝，而且觉睡得很香甜。
4月12日早，刚过5点钟，医生就把他们唤醒，仔细地复查了加加林的身体，结果健康状况非常好，没有发现任何问题，医生们很满意。接着两名宇航员共进早餐，他们吃牛肉和水果，喝的是咖啡。饭后，加加林穿好特制的宇航服，驾车直奔拜科努尔太空中心。
在拜科努尔，人们可以看到，“东方”号宇宙飞船和运载火箭耸入云天，准备起飞。火箭高375米，连它所带的燃料一起，总共有500吨重，而宇宙飞船本身重约45吨。
加加林在舱内加加林从容不迫地走向飞船，爬进座舱，一边检查舱内仪器，一边等待起飞的命令。一会儿，从无线电传来控制中心的声音，告诉加加林准备起飞。几分钟之后，拜科努尔发出一声巨大的呼啸，火箭射向天空。
加加林头戴一顶白色飞行帽，身穿一套笨重的增压服，外边是衣裤相连在一起的橘红色工作装，躺在弹射椅上。供给他座舱和呼吸的空气来自设备舱的氧气瓶和氮气瓶，其压力与地面正常大气压一样。生命保障系统的生活物质，可供宇航员用10个昼夜。这艘宇宙飞船有两套控制系统，既可以由地面控制中心自动控制，也可以由宇航员手动操纵。火箭顶着飞船，上升到320千米的高空，脱去最后一级（第三级）火箭，进入绕地球运转的轨道。
“东方1”号宇宙飞船的飞行速度为每小时282593千米，其轨道近地点为181千米，远地点为327千米，与地球赤道面夹角为6495度。
在这次太空旅行期间，遍布前苏联各地的40个雷达站，一直紧紧跟踪并报告宇宙飞船的位置；在控制中心，专家们注视着电视荧光屏和计算机，并通过无线电同加加林讲话。加加林向地面控制中心报告说：“飞行正常，经受失重状态良好。”没有发生任何故障，飞行完全成功。
加加林驾着“东方1”号宇宙飞船绕地球运行一圈，共飞行408674千米，用了一个半小时。当它完成轨道飞行任务时，点燃了一枚小型火箭，飞船便减慢了速度，脱离轨道而开始返回地球的归程。
回来的路仍然是非常危险的。因为宇宙飞船要从空气十分稀薄的外层空间重新返回浓密的大气层。这就涉及进入地球大气层的速度和角度问题。宇宙飞船在太空中以28000千米的时速飞行，那里几乎没有空气阻力，当然也就没有什么摩擦力。如果它以这样大的速度垂直进入大气层，所产生的巨大摩擦力会形成强烈的高温，就将烧毁飞船；另外一种危险是大气反弹，当宇宙飞船进入大气层的角度不对时，它就能被重新反弹出去，重新进入太空。在120千米高空进入地球大气层的宇宙飞船，只有与包围地球大气的球形切面成52～72度角时，才能安全返回地球（大于72度将被反弹，小于52度将烧毁）。为了避免这些可怕的危险，拜科努尔地面控制中心精确地控制宇宙飞船的飞行方向，以适当的角度进入地球大气层，并减低了速度。
尽管如此，“东方1”号宇宙飞船仍然受到大气阻力摩擦，使金属外壳被加热升温变成红色。“东方1”号宇宙飞船像个大火球一样，急速地向地面冲下来。
另一枚火箭点燃了，“东方1”号宇宙飞船继续放慢速度，在离地面7千米的高度时，先后打开了两个降落伞，靠强大的空气阻力拖住宇宙飞船，帮助它把速度迅速降低到每小时35千米，几乎像人骑自行车一样。最后，“东方1”号宇宙飞船悬在几个张开的大降落伞下面，徐徐下降，轻轻地落在莫斯科东南805千米的萨拉托夫——一个偏僻乡村的田野。
加加林乘“东方1”号宇宙飞船遨游太空，是人类进行的第一次太空旅行，他经受了人类历史上一次重要考验，没有受到任何伤害，从而证明了人体机能完全能承受火箭起飞时的超重负载，也能适应太空飞行中的失重环境，为人类进入太空征服宇宙开创了先例。
加加林乘“东方1”号宇宙飞船太空旅行的成功，使全世界都为之震动和高兴。每个国家都佩服前苏联科学家的智慧和加加林的勇敢。全世界几乎所有的报纸都及时报道了这一消息，并刊登加加林的照片。
对月球的探测和利用设想
月球是距地球最近的天体，也是除了地球人类至今唯一留有足迹的星球。人类对月球的研究可以追溯到上古时代，那时候就有了关于月食的记录和预测。经过古代、近代和现代科学家长期的研究，尤其是20世纪末的40年里，人类多次的登月活动，对月球土壤的取样和分析，以及用航天器对月球的逼近探测等等，结果证明，月球已经具备被人类开发利用的基本条件。
首先，月球上有丰富的物质资源。月球上有地球上所有的元素和60多种矿物，其中还有6种矿物是地球没有的。在月球的土壤中，氧的含量为40％，硅的含量为20％，还有丰富的钙、铝、铁等。
对月球岩石的样品进行分析，发现月球上的岩石主要有三种类型。第一种是富含铁或钛的月海玄武岩。暗色的月海玄武岩主要由单斜辉石、基性斜长石和钛铁矿组成，有时含橄榄石和磷灰石，或微星硫铁和金属铁等物相。登月已取回的岩石中共发现20多种玄武岩的类型。根据氧化钛的含量可将月海玄武岩分为高钛、低钛和极低钛。这些玄武岩特点是富钛富铁，无含水矿物，氧逸度低，无三价铁出现，具有多样的细粒至粗粒结构。第二种是斜长岩，富含钾、稀土和磷的岩类等。斜长岩由95％的斜长石及少量低钙辉石组成，主要分布在月球高地。第三种是由大小为01～1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩，是撞击作用的产物。角砾岩可分为破碎状斜长岩、部分熔融的角砾岩、复矿碎屑角砾岩和深变质的喷出岩。
用光谱分析鉴别出月岩中含有地壳里的全部元素和60种左右的矿物，其中有6种矿物是地球上所没有的。难熔元素约占月球质量的65％，富铁及难熔元素的残余液体凝结绢成250千米厚的月球外壳。在月球土壤中，氧占40％，它是推进剂和受控生态环境生命保障系统的供氧源；硅占20％，导是制作太阳电池阵的原材料。其他元素的比例是，铅6％～8％、镁3％～7％、铁5％～113％、钙8％～103％、钛5％～6％，钠、钾、锰含量占千分之几，锆、钡、钪、铌含量为万分之几。科学家们把月球土壤样品加热到2000摄氏度，发现有惰性气体从月壤中逸出，其中有氦、氩、氖、氙等放射性粒子。月球上还富含地球上少有的能源氦—3，它是核聚变反应堆的理想燃料。从月球岩石标本上还发现有一层很薄的无锈铁薄膜。起初科学家们推测，假如让这种铁处在地球条件下，定会立即氧化锈蚀，然而，经过试验的结果，这种铁不会被氧化，是通常所说的“纯铁”。纯铁对人类非常有用。据估计，在发达国家里，每年因金属腐蚀损失大约占国民经济收入的1／10。如果能在月球上生产纯铁，运回地球上使用，不仅填补了一项空白，而且会获得很大的经济效益，无疑是对人类的一大贡献。
开采月球的天然矿藏是十分有吸引力的，在月球基地上将材料加工成最终产品，供空间和地面使用，预计是一项高效益的产业，其前景非常诱人。
能源是人类生存、发展面临的最严重的问题之一。未来解决能源不足的出路有二：一是太阳能，二是核能。月球取样标本化验和分析、氦—3的发现，给月球研究和探测工作注入了新的兴奋剂，尤其受到了能源专家的重视。但是，月球氦—3的形成和分布特征、贮量和应用，仍是月球科学研究中亟待解决的问题，只有通过大量的探测和重返月球野外实地考察，才能获得较为满意的回答。
月球的表面土壤，由岩石碎屑、粉末，角砾岩，玻璃珠组成，结构松散且相当软。月海区的土壤一般厚4～5米，高地的土壤较厚，但也不过10米左右。月球土壤的粒度变化范围很宽，大的几厘米，小的只有1毫米或数十微米，这些细土一般称为月尘。月球土壤中大部分是细小的角砾岩及玻璃珠，约占70％左右，小颗粒状玄武岩及辉长岩约占13％。惰性气体在月球玄武岩和高地角砾岩中含量极低，大气中就更低，几乎为零。然而，月壤和角砾岩中亲气元素则相当丰富。这是由于太阳风的注入，太阳风实际上是太阳不断向外喷射出稳定的粒子流。1965年“维那3”号火箭对太阳风的化学组成进行了直接测定，结果表明，太阳风粒子主要由氢离子组成，其次是氦离子。由于外来物体对月球表面撞击，使月壤物质混合，在深达数十米范围内存在这些亲气元素。太阳离子注入物体暴露表面的深度，通常小于02微米。因此，这些元素在月壤最细颗粒中含量最高，大部分注入气体的粒子堆积粘合成月壤角砾岩或粘聚在玻璃珠的内部。
“阿波罗17”号拍摄的月球岩石研究表明，月壤中氦的含量为（1～63）／107，氦—3的含量为（04～15）／1010。氦大部分集中在小于50微米的富含钛铁矿的月壤中，估计整个月球可提供715000吨氦—3。人们为什么对氦—3感兴趣，因为氦—3是未来核聚变燃料的最佳选择。用氘和氦—3聚变生成氦，这种聚变反应是安全、干净、较易控制的核聚变。在地球上，天然气矿床中已知的氦—3资源只能维持一个500兆瓦规模发电厂数月的用量，而月壤中氦—3所能产生的电能，相当于1985年美国发电量的4万倍。考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本，氦—3能源偿还比估计可达250。这个偿还比和铀—235生产核燃料（偿还比约20）及地球上煤矿开采（偿还比约16）相比，是相当有利的。此外，从月壤中提取1吨氦—3，还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳。这些副产品对维持月球永久基地来说，也是必需的。
此外，还可在月球上建立核能源基地，将电能传输到静止轨道上的中继卫星，再传送到位于地球的接收站，然后再分配到各个地区，供用户使用。仅月球氦—3资源的开发利用这一点，就不难理解重返月球的深远意义。
科学家很早就开始了月球表土提取氧的方法研究。他们利用“阿波罗”飞船取回的月球沙土进行实验，在1000摄氏度的高温下，将月沙中的钛铁矿和氢接触生成水，再将水通过电解提取氧。研究表明，提取1吨氧，约需70吨的月球表土。考虑到在月球上生产的特殊情况，建议在月球基地建设的同时，应考虑配备一套小型的化学处理设备，利用太阳能作动力，每天大约可制备出100千克的液氧。具体流程是，利用月球岩石在高温下与甲烷发生反应，生成一氧化碳和氢。在温度较低的第二个反应器中，一氧化碳再与更多的氢发生反应，还原成甲烷和水；然后使水冷凝，再电解成氧和氢，把氧储存起来供使用，而氢则送入系统中再循环使用。据预测，月球制氧设备，最初是为给月面上的航天员提供氧气之用，但他们需要的氧气并不多，一个12人规模的基地，每月也只需要350千克氧气。而一套制氧设备连续工作后，可生产出相当数量的氧气。因此，在月球基地建设时，应同时建造一个永久性的液氧库，以便供给航天器作为低温推进剂燃料使用。
十分有意义的是，在制氧过程中，经过化学处理后得到的“矿渣”，却都成了上等的副产品。这是因为它含有丰富的游离硅和可供冶炼的金属氧化物，只要采用适当的工业方法便可继续冶炼，炼制出工业上极有使用价值的金属钛。科学家们提出的制钛工艺流程是，将“矿渣”通过机械粉碎、磁选，提取出钛氧化物，在1273摄氏度高温下加氢处理，生成氧化钛。再以硫酸置换出其中的铁，接着和碳混合，在700摄氏度的温度下通入氯气，经过化学反应后生成四氯化钛。然后在2000摄氏度高温下加热，投入镁以便脱氯，最终得到熔融态的钛。
铝的精制方法更为新颖，月面上的铝是由称之为斜长石的复杂结构所组成。科学家经过反复试验与研究，提出了一套炼铝的新工艺。具体做法是：将月岩粉碎，存1700摄氏度下加热熔化，然后在水中冷却至100％，制成多质的球，再经粉碎，在其中加入100摄氏度的硫酸，即可浸出铝。用离心分离法和过滤法除去硅化物后，再将它在900摄氏度的温度下进行热解反应，得到氧化铝和硫酸钠的混化物。随后洗去硫酸钠并进行干燥，再与碳混合加热的同时，加入氯气与之进行反应，生成了氯化铝，经过电解，获得最终产品——纯铝。
建筑业离不开玻璃，因此在月面上生产玻璃显得尤为重要。通常的玻璃由71％～73％的氧化硅，12％～14％的硫酸钠，12％～14％的氧化钙组成。月球土壤中含有40％～50％的氧化硅，在月面上制造玻璃是以氧化硅为主。其精制方法较为简单，在月球土壤中根据需要加入各种微量添加物，用硫酸溶解出一些无用的成分之后，在1500～1700摄氏度的温度下熔化，然后经过压延冷却，即可制成月球玻璃。
最令人振奋的是，1998年1月6日发射上天的美国“月球勘探者”发回的数据表明，在月球的两极存在10亿~100亿吨水冰。由于月球表面的大气压不到地球大气压的一万亿分之一，在月球上阳光照射到的地方，月面的温度可以达到130～150摄氏度，这对于沸点远低于100摄氏度的月球液态水来说，很容易沸腾蒸发。而且月球的质量小、引力薄弱，无力束缚住水蒸气，致使气态水在月球逃逸殆尽，不留踪迹。
但是，月球的两极非常特殊。例如，月球的南极有一个直径2500千米、深13千米的艾物肯盆地，该盆地被认为是陨星坠落月面所致，里面黑暗幽深，终日不见阳光，温度始终保持在零下150摄氏度以下，因而成为固态的水——冰的藏身之地。
那么，月球上的水是从哪儿来的呢？科学家们认为，月球经常受到彗星的撞击，而彗星的含水量约为30％～80％，彗尾中水蒸气的含水量高达90％。这些外来的水分在月面受到阳光照射而蒸发，而一部分水蒸气在月球两极那些温度极低的盆地底部凝结起来。所以，这些冰不是集中在一起的，而是与尘土混合的冰碴。
水是由氢氧两种元素组成的，今后，人类在月球上建立基地所需要的水和氧气，就无需依靠地球供给，可以在月球就地采用。在月球基地开采月球的自然资源，把原料加工成空间使用的最终产品，是极其诱人的事业。
其次，月球上的引力只是地球引力的1／6，月球上的逃逸速度只及地球的1／5。所以，月球的低重力，无大气的环境，十分有利于航天器的发射。在月球上建立组装、维修、补给的人类航天基地，将成为人类飞往其他星球的中转站。月球航天基地会使星际飞行的难度和费用大大降低，人类进人宇宙的深度和广度将大大增加。
再次，月球没有大气包围，声波无法传递，在月球背面没有来自地球的无线电干扰。所以月球的这种无大气干扰、无声波和电波干扰的极其寂静的环境，是一个非常理想的稳定的科学实验平台。当然，月球的低重力、真空无菌的环境又是材料科学和医药学的研究和生产的理想场所。
将来，随着科学技术的进步，月—地旅行将会更加安全、舒适和低成本。那么，到月球旅游和移民就会成为现实。月球将是人类开发的“第六大洲”。
“火星探路者”对火星的探测
在太阳系的八大行星中，火星和地球在许多地方十分相似：火星自转一周是2466小时，昼夜只比地球上的一天多40分钟；火星自转倾斜角也和地球相近，所以火星上也有春夏秋冬四季的气候变化；火星上还有大气层。
1877年，意大利天文学家斯基帕雷用望远镜发现火星上有许多细长的暗线和暗区，他把暗线称为“水道”。有人干脆把“水道”翻译成英语的“运河”，暗区就成了“湖泊”。有运河就有智慧生命的大规模活动。于是，一个世纪以来，有关这颗红色星球上的火星人和火星生命的传说、猜测和探测不断出现。眼见为实，只有对火星进行逼近观测，才能彻底解开这些谜。20世纪50年代后，人类就开始了利用航天技术探测火星的努力。
1957年，前苏联发射了第一颗人造地球卫星，使人们看到了摆脱地球引力和大气束缚登陆火星的希望。
1965年7月14日，美国人发射的“水手4”号从离火星不到1万千米的地方掠过，第一次对它进行了近距离考察，并拍摄了21张照片。“水手4”号的考察结果表明，火星的大气密度不足地球的1％。火星生命如果存在的话，生存环境看来要比地球上的艰难许多。
1969年2、3月间，“水手6”号和“水手7”号向火星进发，从距火星3200千米处传回了200帧照片。照片的清晰度大大增加，但运河仍然不见踪影。为了彻底弄清火星的全貌，1971年11月13日，“水手9”号驶入了环火星轨道，成为第一颗环绕另一颗行星的人造天体。
然而就在“水手9”号驶向火星的过程中，火星上发生了大规模的尘暴，这场持续了几个月的尘暴扼杀了随后赶到的两颗前苏联火星探测器“火星2”号和“火星3”号。它们在1971年11月27日和12月2日投下的装置在工作了20秒之后就音信全无，仅仅传回了半张灰蒙蒙的照片。
“水手9”号躲过了火星尘暴的灾难。1971年12月，它传回来的第一幅火星照片就给持“运河说”的人以致命的一击：火星上根本不存在什么运河，人们看到的——如果他们真的看到了的话，只是火星风形成的沙粒带状条纹，就如同我们在沙漠里看到的一样。
令那些支持“火星生命说”的人松了一口气的是，“水手9”号在火星上发现了许多干涸的河床，其中有的长达1500千米，宽2130千米，这证明在火星上可能曾经存在过液态的水。只要有液态水，火星上的生命就有希望。
1976年7月和9月，“海盗1”号和“海盗2”号的探测器先后在火星着陆。在那里，它们确定了火星的大气成分，分析了火星土壤的样品，发布了火星上第一份气象报告，并探测到了火星的“地震”。“海盗”号着重研究了火星上的生命痕迹，得出的结论却并不清晰。最后美国国家科学院用标准的科学语言总结了这些实验：它减小了火星上存在生命的可能性。
1996年8月6日，美国宇航局宣称，科学家们从一块来自火星的陨石上发现了可证明火星上曾经存在生命的化学物质。部分专家认为，在这块来自火星、年龄40亿～45亿年的陨石ALH84001上，含有某些与生命现象有关的特殊化学物质。此举在全球引起了轩然大波，各国学者议论纷纷，各抒己见，连诺贝尔奖金获得者德迪韦也参加了这一世界性大辩论，他说：“仅仅是从一块被认为可能来自火星的陨石中发现有机物并不能证明火星上曾存在生命。”英国天文学家希尔甚至怀疑这块石头是否真的来自火星，他说：“只有当飞船在火星上着陆取回试样并发现生命的踪迹后，才能得出正确的结论。”我国科学家也参加了这一大讨论，并且意见不一。
火星上尼克尔森陨石坑中央峰的透视图1996年11月，美国发射“火星全球勘探者”飞船。“火星全球勘探者”在1997年9月进入火星轨道，这是人类成功地送入火星的第一个轨道器。
“火星全球勘探者”探测器将在环绕火星的轨道上飞行时勘探其地质特征，这也许能帮助人们找到ALH84001陨石的地理渊源。它需经过10个月的旅行抵达绕火星飞行的轨道，将绘制火星地形图、分析火星大气成分和记录火星大气变化的情况，完成1992年升空的“火星观察者”探测器未完成的任务。“火星观察者”探测器原定1993年8月24自到达火星轨道，但1993年8月21日突然与地面失去联系。
从“海盗”号登上火星之后，人类的火星探测已经不是去寻找“火星人”之类的高等生物了。
1996年12月，美国发射“火星探路者”探测器。“探路者”号的4个主要目的是：了解地形特征，选好人类登临的“火星探路者”着陆点，观测火星上的各种变迁，仔细探寻生命的痕迹。
1997年7月4日，“火星探路者”经过7个月的旅行，行程494亿千米，终于来到火星，并成功地在火星上的阿瑞斯平原着陆。这是自“海盗”号以后，人类再次把航天器送入火星表面，也是美国宇航局跨世纪的一连串火星轨道和着陆探测计划的开始。
“探路者”号登陆的场面非常热闹，而且从那样高的地方投下去，探测器受到的冲击力仅为50克，的确令人叹服。但大家应更多地关注火星车。这个60厘米×45厘米×30厘米的小家伙里包括1台计算机、70个传感器、5个激光测距仪和由3套摄像机组成的立体视镜系统，带有自动导航和前后轮独立转向系统，同时还有发动机、X射线仪和其他分析仪器，其精巧程度可见一斑。它要迈上一定的坡度，跨过岩石和深沟，还要屏蔽火星土壤的强磁性干扰。在背向地球时，它必须有能力独立使用X光分析仪和测距仪。这一切的难度都非常高。而为达到这些要求所做的工作，都是在航天器预算削减了近1／4的情况下完成的。
“火星探路者”携带了一辆六轮小跑车，称为“漫游者”。“漫游者”在着陆器着陆后的第二天走下着陆器，开始对选定的目标进行研究。在以后的90天里，“火星探路者”共向人类发回了16万张照片。
从“火星探路者”发回的16万张照片中科学家发现，几十亿年前，火星的阿瑞斯平原曾发生过大洪水，而现在的火星可能与地球一样有晨雾，说明火星上有水，有水就可能有生命。而“漫游者”的研究结果，证实地球上的一块编号为“ALH84001”的陨星，可能来自火星，而美国航天局的科学家宣布，他们在这块陨星中发现了可能存在原始生命的证据。
1998年春天，美国宇航局又提出一种载人火星飞行方案。首先要研制出一种能发射895吨有效载荷的运载火箭。用这种火箭将载人火星飞船和其他设备发射到地球低轨道上，从低轨道又上升到高轨道，然后再从高轨道飞往火星。从地球到低轨道的发射要进行三次。计划在2011年发射。载人火星飞船能乘坐4人，飞往火星时间200天，在火星上停留580天，返回地球时间190天，总飞行时间970天。
1999年，美国火星学会与加州理工学院合作，提出一种更加安全的载人火星飞行方案。按照该方案，除了载人火星飞船以外，还要设计一种火星上升飞行器（MAV），用于将人员从火星表面发射到火星轨道上；一种返回地球飞行器（ERV），用于将人员从火星轨道送回地球；一个火星表面居住舱，供火星探险队在火星表面生活和工作。火星飞船能乘坐5人，飞往火星时间134天，在火星表面停留时间570天，返回地球时间146天，总飞行时间850天。计划于2011年开始实施。
2000年12月，俄罗斯提出“火星载人轨道站”计划。所谓“火星载人轨道站”实际上就是一艘巨型载人火星飞船，重400吨，用俄罗斯的重型火箭将结构件发射到地球低轨道上，一共发射4次，在低轨道上组装起来。飞船乘坐6人，长600米，最大直径6米，到达火星表面的重量仅有35吨。飞船飞往火星时间415天，在火星表面停留时间30天，返回地球时间285天，总飞行时间730天。计划于2017年发射。
火星探测是我国首次开展的地外行星空间环境探测活动，2007年4月，中、俄两国总理举行会晤，签署了火星探测项目合作相关文件。按照任务分工，中国火星探测器由上海航天局负责总研制。
火星的大气层
与地球外层笼罩着大气层一样，在火星的周围也笼罩着大气层。火星大气层的主要成分是二氧化碳，其次是氮、氩，此外还有少量的氧和水蒸气。火星大气的密度很低，还不到地球大气密度的百分之一，表面大气压约500～700毫帕。最近研究人员发现，在火星大气层中存在甲烷气体，研究人员怀疑甲烷是来自火星上的微生物，由此开始了火星上有无生命存在的考证。
“麦哲伦”号对金星的探测
最早探索金星的是前苏联的“金星1”号，这是人类历史上发射的第一艘金星探测飞船，于1961年2月12日升空，但并不成功。
首度成功观测金星的是美国的“水手2”号，于1962年8月27日升空，同年12月14日，通过了距离金星34830千米的地方探测金星。
首次在金星大气中直接测量的是前苏联的“金星4”号，于1967年10月18日，打开降落伞，降落于金星大气中。
首次软着陆成功的是前苏联的“金星7”号，它于1970年12月15日，降落于金星表面，送回各种观测资料。
前苏联从1961年开始，直至1983年，共发射飞船16艘，除少数几艘失败外，大多数都按原计划发回不少重要资料。
浓云覆盖下的金星美国在1962年发射“水手2”号以后，又在1978年5月20日和8月8日先后发射“先驱者金星1”号和2号，其中“先驱者金星2”号的探测器软着陆成功。至此，美国也先后有6个探测金星的飞船上天。
金星的天空是橙黄色的。金星的高空有着巨大的圆顶状的云，它们离金星地面48千米以上，这些浓云悬挂在空中反射着太阳光。这些橙黄色的云是什么呢？原来竟是具有强烈腐蚀作用的浓硫酸雾，厚度有20～30千米。因此，金星上若也下雨的话，下的便全是硫酸雨，恐怕也没有几种动植物能经得住酸雨的洗礼。金星是个不毛之地。
金星的大气又厚又重。金星的大气不仅有可怕的硫酸，还有惊人的压力。我们地球的大气压只有一个大气压左右，在金星的固定表面，大气压是95个大气压，几乎是地球大气的100倍，相当于地球海洋深处1000米的水压。人的身体是承受不起这么大的压力的，肯定在一瞬间被压扁。
金星的大气中主要是二氧化碳。二氧化碳占了气体总量的96％，而氧气仅占04％，这与地球上大气的结构刚好相反，金星的二氧化碳比地球上的二氧化碳多出1万倍，人在金星上会喘不过气来，一准会被闷死。这里常常电闪雷鸣，几乎每时每刻都有雷电发生，让你掩耳抱头，避之不及。
金星是真正的“火炉”。地球上40摄氏度的高温已经让人受不了，但金星表面的温度高得吓人，竟然高达460摄氏度，足以把动植物烤焦，而且在黑夜并不冰冻，夜间的岩石也像通了电的电炉丝发出暗红色光。金星怎么会有这么恐怖的高温呢？这也是二氧化碳的“功劳”。白天，在强烈阳光照射下，金星地表很热，二氧化碳具有温室效应，就是说大气吸收的太阳能一旦变成了热能，便跑不出金星大气，而被大气挡了回来，二氧化碳活像厚厚的“被子”，把金星捂得严密不透风，酷热异常。再加上金星的一个白天相当于地球上58天半，吸收的热量更是越聚越多，热量只进不出，从而达到了460摄氏度的高温，比最靠近太阳的水星白昼的温度还要高（水星约430摄氏度）。
金星上直径达25千米的巨大圆盖温室效应使金星昼夜几乎没有温差，冬夏没有季节变化。因而金星上无四季之分。
金星上如此恶劣的环境，是以前的人们不曾想到过的，这位曾经是地球“孪生姐妹”的金星，一旦面纱撩开，即刻让人们对金星上存在生命的幻想破灭了。
金星有很少量的水，仅为地球上水的十万分之一。这些水分布在哪里呢？由“金星13”号和“金星14”号探测表明，在硫酸雾的低层，水汽含量比较大，为002％，而在金星表面大气里有002%。金星表面找不到一滴水，整个金星表面就是一个特大的沙漠，在每日的大风中尘沙铺天盖地，到处昏昏沉沉。
金星地表与地球有几分相似。金星因为有大气保护，环形山没有水星、月球那么多，地球相对比较平坦，但是有高山。山的高度的最大落差与地球相似，也有高大的火山，延伸范围广达30万平方千米。大部分金星表面看起来像地球陆地。不过，地球陆地只有3/10，其余7/10为广大海面。金星陆地占5/6，剩下的1/6是小块无水的低地。至今金星表面还没有水。
“哈勃”太空望远镜拍摄的金星紫外光照片金星自转是卫星中最独特的。自转与公转方向相反，是逆向自转。换句话说，从金星上看太阳，太阳是从西方升起，在东方落下。
金星逆向自转，是科学家用雷达探测金星表面根据反射器回来的雷达波发现的，还知道金星自转非常缓慢。每243天自转一周，如果我们在金星上观看星星，每过243天，才能在天空看到同一幅恒星图景，如我们以太阳为基准测量金星自转周期，仅仅是1168个地球日。因为，在这段时间，金星沿公转轨道前进了很大一段距离，在这243天中，可以看到两次日出和日落。所以，一个金星日是1168个地球日，金星上的一天等于地球上116天多。
为了在探测金星方面取得更大的成就，美国宇航局决定要利用其在雷达探测技术方面的先进设备，透过金星浓密的云层，详细勘察金星的全貌和地质构造。1989年5月4日，“亚特兰蒂斯”号航天飞机将“麦哲伦”号金星探测器带上太空，并于第二天把它送入金星的航程。“麦哲伦”号金星探测器重量达3365千克，造价达413亿美元。后来的事实说明，“麦哲伦”号是迄今最先进最为成功的金星探测器。“麦哲伦”号装有一套先进的电视摄像雷达系统，可透过厚厚的云层测绘出金星表面上小如足球场的物体图像，其清晰度胜过迄今所获金星图像的10倍！它装载的高分辨率综合孔径雷达，其发射、接收天线与著名的“旅行者”号探测器定向天线相似，也是365米直径的抛物面形天线，但其性能比前者提高了许多，它在金星赤道附近250千米高空时，分辨率也可达到270米。“麦哲伦”的中心任务是对金星作地质学和地球物理学探测研究，通过先进的雷达探测技术，研究金星是否具有与河床和海洋构造，因前苏联有科学家推测，大约40亿年前金星上有过汪洋大海。
“麦哲伦”经过15个月的航行，于1990年8月10日点燃反向制动火箭，使其速度由每小时396万千米减至279万千米，进入围绕金星的轨道。“麦哲伦”探测器运行中沿金星子午线绕一圈约需要189分钟，扫描宽度为20～25千米；从北极区域到南纬60度计划进行37分钟的观测，行程约15万千米。8月16日“麦哲伦”发回第一批进行照片。
“麦哲伦”拍摄到金星上一个40千米×80千米大的熔岩平原，雷达的测绘图像非常清晰，可以清楚地辨认出火山熔岩流、火山口、高山、活火山、地壳断层、峡谷和岩石坑。金星火山数以千计，火山周围常有因陨石撞击而形成的沉积物，像白色花朵。“麦哲伦”发现金星上的尘土细微而轻盈，较易于被吹动，探测表明金星表面确实是有风的，很可能像“季风”那样，时刮时停，有时还会发生大风暴。金星表面温度高达280～540摄氏度。它没有天然卫星，没有水滴，其磁场强度也很小，大气主要以二氧化碳为主，一句话，它不适宜生命存活。它的表面70％左右是极为古老的玄武岩平原，20％是低洼地，高原大约占了金星表面的10％，金星上最高的山是麦克斯韦火山，高达12000米。在金星赤道附近面积达25万平方千米的平原上，有3个直径为37～48千米的火山口。金星上环绕山极不规则，总共约有900个，而且痕迹都非常年轻。
“麦哲伦”拍摄了金星绝大部分地区的雷达图像，它的许多图像与前苏联“金星15”号和“金星16”号探测器所摄雷达照片经常可以重合拼接起来，使判读专家得以相互印证，从而使得人们对金星有进一步的了解。“麦哲伦”号从1990年8月10日至1994年12月12日一直围绕金星进行探测，最后在金星大气中焚毁。1990年2月飞往木星的“伽利略”号探测器途径金星，成功地拍摄金星的紫外，红外波段的图像，照片上显示金星大气顶部的硫酸云雾透过紫外光非常突出。
虽说金星空间探测硕果累累，但仍然有许多待解之谜。譬如说，金星上确曾有过海吗？金星上的温室效应是在什么时候、怎样发生的？目前金星表面是经过大规模的火山活动而重新形成的吗？金星大气的精确化学成分是什么？等等。
“卡西尼”号对土星的探测
土星有一个美丽的光环，这使得它在太阳系中十分引人注目。土星的大气成分复杂，赤道附近的风速超过500米／秒。土星有20多颗天然卫星，人们最感兴趣的是土卫六，它是土星最大的一颗卫星，还有一个名字叫“泰坦”（希腊神话中的大力神）。“泰坦”的引人注意之处不仅因为它的个头大，更重要的是它是太阳系中除了地球之外唯一具有稠密氮气大气层的天体。科学家猜测，“泰坦”上有海洋，海洋中含有有机物质，和原始的地球十分相似。如果能探测到“泰坦”上存在合成大分子有机物，就可以推测地球生命的诞生过程。
人类探测土星的使命，交给了“卡西尼”号土星探测器。1997年10月15日，美国成功发射了“卡西尼”号大型行星探测器，这是20世纪人类耗资最大的空间计划之一。
由于土星距离地球非常遥远，有82～102天文单位（1个天文单位约合15亿千米），所以，即使使用当时推力最大的火箭，也无法把质量为64吨的“卡西尼”号加速到直飞土星的速度。
于是，科学家巧妙地为“卡西尼”号设计了借助金星、地球和木星之间的引力，接力加速奔向土星的旅程。这样一来，“卡西尼”号的行程将增加到32亿千米，历时7年。1998年4月，“卡西尼”号绕过金星，在金星引力的作用下，加速并改变方向；1999年6月，它再次飞过金星，利用金星引力进一步加速，向地球奔来；1999年8月，“卡西尼”号掠过地球，借助地球引力加速飞向木星；2001年1月，“卡西尼”号从木星那里进行最后一次借力加速后，直奔土星。两次金星借力，一次地球借力，一次木星借力，这样的飞行轨道安排就是著名的“VVEJ飞行”，这里的“V”、“E”、“J”分别是金星、地球、木星英文单词的首写字母。“VVEJ飞行”可以使“卡西尼”号的土星之旅节省77吨燃料，这相当于“卡西尼”号总质量的10倍。
1997年10月15日，美国肯尼迪航天中心，探测器“卡西尼”号由“大力神-4B”火箭托举，呼啸着向太空飞去，开始了历时7年、行程35亿千米的土星之旅。
在此之前，“先驱者11”号和“旅行者1”号和“2”号曾于20世纪70年代和80年代在土星附近飞过，它们拍到了土星表面及土星环的情况。“哈勃”望远镜也提供过出色的土星图像。但它们都只是浮光掠影，对土星没有细致地进行考察，更未能揭示出人们最感兴趣的土星卫星6云层下的世界。因此，美国宇航局与欧空局和意大利航天局联手，研制了这艘迄今最大、最先进的行星际探测器，“卡西尼”号抵达土星并且将之命名为“卡西尼”号，以纪念发现了土星环之间最宽黑缝的天文学家卡西尼。
“卡西尼”号高约2层楼，直径约27米，总重6吨，比昔日辉煌的“旅行者”号探测器重2～3倍。它由轨道器和“惠更斯”子探测器组成，上面共有18台科学仪器，其中轨道器上12台，子探测器上6台。这些仪器包括可提供50万张土星、土星环及土星卫星照片的照相设备，可透过土星卫星6大气层的扫描雷达，监视土星大气和土星风的监测器“卡西尼”无人驾驶太空船在土星环外侧几乎与其在同一平面时拍摄的图像，以及磁场探测器和宇宙尘埃探测器等。
2004年7月，“卡西尼”号抵达土星轨道后，轨道器将环绕土星考察4年，总共将飞行74圈，并有45次飞近土星卫星6。而几个月后“惠更斯”探测器从轨道器分离出去，进入土星卫星6进行探测。“惠更斯”子探测器是一个直径27米的碟形物体，质量为343千克，它利用降落伞在土星卫星6表面着陆。在25小时的降落过程中，将用所带仪器分析土星卫星6大气成分，测量风速和探测大气层内的悬浮粒子，并在着陆后维持工作状态1小时。所搜集到的数据及拍摄的图片将通过“卡西尼”轨道器传送回地球。
“卡西尼”号宇宙飞船飞过
“泰坦”时拍摄的由于路途迢迢，“卡西尼”探测器携带的主燃料罐装有3000千克的燃料，以满足两台二元推进主发动机的需要，另有142千克的燃料供给16个小型反作用力推进器。这些小推进器用于控制航天器的飞行方向和微调飞行路线。另外，“卡西尼”号需考察土星4年，为了保证各种科学仪器的能量供给，“卡西尼”号上还载有327千克的钚-238核燃料，是迄今携带核燃料最多的航天器。因为钚-238具有高放射性，许多科学家曾担心一旦发射失败，它会对地面造成严重的核污染。
“卡西尼”号土星探测器上实现了环绕土星运行轨道飞行的计划，并发回了一组关于土卫6“泰坦”号的最新、最清晰的照片。科学家们对此进行了研究。
科学家们发现，除了一片特别炫目的云外，“泰坦”号的天空几乎没有一丝云的痕迹。这片特别炫目的云面积跟美国的亚利桑那州大小差不多，位于“泰坦”号的南极，在土星的夏季，这里一天都可以得到光线的照射。这块罕见的云需要四五个小时才能形成，类似于地球上夏季出现的堆积云。但“泰坦”号上的云层主要由甲烷组成，而不是主要水组成。
“卡西尼”号探测器还通过分光计拍到了“泰坦”号的一些照片，分光计的波长从可见到红外线光不等。照片显示，土星卫星6表面到处分布着冰块和碳氢化合物。
科学家们还发现，位于土星光环之间的“卡西尼缝”充满了灰尘，这是迄今所发现的土星的最外层光环。就是这层光环，每秒可引发680次土星物质间的碰撞，也就是说，每秒可给土星留下10万个左右的大小土坑。
土星光环
土星的外表犹如一顶草帽，在圆球形的星体周围有一圈很宽的“帽檐”，那就是土星光环，又称土星环。土星光环由无数形状、大小不等，直径在76厘米～9米的冰块组成。土星光环以很快的速度围绕土星运转，在太阳光的照耀下呈现出各种颜色，其直径可达27万千米，厚度为10千米左右。根据地面观测和空间探测，把土星环划分为7层。距土星最近的是D环，亮度最暗；其次是C环，透明度最高；B环最亮；最后是A环。在A环之外有E、F、G三个环，最外层的是E环，十分稀薄和宽广。
“伽利略”号对木星的探测
木星是太阳系中最大的一颗行星，其质量相当于地球的317倍，其体积为地球的1316倍。木星自转一周仅需10小时，而环绕太阳公转一周大约需要12年，数百年来人类一直关注着木星，长期的观测使人们对木星有了一些初步了解：如木星是个椭球体，其表面有与赤道平行的或明或暗的条纹，没有高山和陆地，只是液态氢的“海洋”；环绕木星有光环，但远不如土星那样美丽；在木星周围有4颗大的卫星等等。尽管如此，还是有许多疑点得不到解答，如云为什么是黄色的？木星大气层的成分是什么？木星雷电的成因是否与地球雷电的成因相同？作为行星的木星为什么会从其内部发出能量？著名的木星大红斑的本质是什么？为什么木星卫星1有那么活跃的火山爆发？
为了使人类进一步了解木星，近几十年来人类已向木星发射了“先驱者10”号（1973年）、“先驱者11”号（1974年）、“旅行者1”号和“旅行者2”号（1979年）共4颗航天器。它们从木星周围飞过，考察了木星和它的卫星，发回了许多宝贵的图像和测量资料。但由于木星大气层的掩盖，有关它的许多问题仍是个谜。要想回答这些问题，必须进入木星大气层内进行探测。为了对木星有更深入的了解，获得更丰富的资料，美国宇航局（NASA）研制了更先进的“伽利略”探测器，它由轨道飞行器和木星大气探测器两大部分组成。
耗费135亿美元的“伽利略”号探测器计划开始于1977年，经过12年的开发研制，终于在1989年10月由“亚特兰蒂斯”号航天飞机将“伽利略”号探测器送入太空。“伽利略”号探测器在到达木星前对其他星球进行了大量的探测活动。包括对地球和月球的大量探测。按原计划，该探测器将直接飞往木星，行程只需两年，后来因故改变了计划。“伽利略”号探测器离开地球后，首先向太阳飞去，1990年与金星相遇，被加速后沿更大的绕日轨道飞行，同年12月首次飞过地球，受地球重力影响，其飞行速度增加到14万千米／小时以上。在这期间，“伽利略”号探测器拍摄了金星、地球、月球的图像。在随后飞往木星的途中，于1991年10月和1993年8月分别从95号小行星“伽斯帕拉”和243号小行星“艾达”附近飞过，距离“伽斯帕拉”星是1800千米，距离“艾达”星是2400千米，首次取得小行星的特写图像，并发现小行星“艾达”也有自己的卫星。1994年7月，“伽利略”号探测器直接观测了“苏梅由航天飞机组装中的“伽利略”号探测飞船克—列维9”号彗星撞击木星的情况，并把它记录了下来。1995年1月，“伽利略”号探测器发回了完整的“苏梅克—列维9”号彗星的观测图像，其中包括W碎片冲击的部分时序图像，这一冲击持续了26秒。地面工作人员还收到了从光偏振辐射仪、红外测试仪、紫外测试仪得到的R碎片冲击数据，并对此加以了分析。
“伽利略”号探测器在经过大约36亿千米和长达6年多的空间旅行后，于1995年7月到达木星轨道，随后释放的木星大气探测器以预定的角度进入木星大气层，顺利完成了飞向木星的艰难任务，同时，轨道飞行器开始了对木星为期两年的探测活动。
“伽利略”号探测器向木星发射的木星大气探测器重339千克，于1995年12月7日飞进环境恶劣、飞速旋转的木星大气层，执行一次有去无回的探测任务，首次实现了人类对外太阳系大行星的实地大气测量。木星大气探测器以高于每小时170000千米的速度冲入木星大气层，减速度力相当于地球重力强度的230倍。在减速过程中，一个热防护罩保护了探测器的科学仪器，其后，一个巨大的降落伞打开以保障探测器缓慢而受控下降。虽然大气探测器在木星云端下方130～160千米运行，但仅能探测到木星大气层上部很小一部分。该探测器的任务是探测稀薄而炽热的大气层的1／5。在木星大气层更深处，温度和压力变化太大，影响仪器的正常工作。在130千米的深处，大气压力超过地球压力的20倍，尽管仪器设计得很先进，但不得不向恶劣环境屈服。美国宇航局证实，该探测器在向“伽利略”号宇宙飞船发回的木卫1木星大气层内下降约640千米，在被20倍于地球大气压力的木星大气压力摧毁之前，向地球传送了大约57分钟的数据（比预计的时间缩短了18分钟）。首先它把获得的数据传送到位于其上方20多万千米的轨道飞行器上储存，然后传送回地球。与此同时，轨道飞行器已进入环绕木星的椭圆轨道。
美国宇航局的科学家们在1995年12月10日收到“伽利略”号轨道飞行器从37亿千米以外的太空发回的第一批木星数据，使人类第一次有机会看到庞大的木星的特写照片。科学家们根据发回的数据首次测定这颗巨大星球的大气层特性，如大气构成、气候和大气形式等。“伽利略”号轨道飞行器第一次向地球发回总共57分钟的探测数据，这些数据的传输一直持续到1995年12月13日。57分钟的数据，地面接收站直到1996年2月才全部收回。
“伽利略”号飞船向木星释放
一个探测器经过对“伽利略”号轨道飞行器发回的最初数据进行的初步分析表明，木星大气结构与过去科学家们预想的有很大不同，它已经提供了一系列新的发现，这些最初的发现正在促使科学家们重新考虑他们的木星形成理论和行星演变过程的特性。这些新发现包括：
（1）探测器经过的木星大气层区域比预想的要干燥，与1979年从木星飞过的“旅行者”号航天器发回的数据所作的推测相比，水含量要少得多。
（2）探测器的仪器发现，虽然个别雷电的能量比地球上类似的雷电能量大10倍，但总的来说，在木星上的雷电量是地球上同样大小区域发生雷电量的1／10。
（3）探测器对木星南端的大气层进行了探测，并未发现多数研究者一直认定的三层云结构，而仅仅是有一个特殊的云层（按地球的标准说就是稀薄的云层）被观察到。该云层可能是含氨和硫化氢的云层。过去曾推测它由三个云层组成，上层是氨晶体层、中层是氨和硫化氢层、下层是水和冰的晶体组成的薄层。
（4）最有意义的是，在木星大气层中氦和氢的含量比例已和太阳相当，这说明，自木星数十亿年前形成以来，基本成分没有改变。在行星演化理论中，氦与氢质量之比是一个关键要素。对太阳而言，氦值约为25％，对探测器氦含量监测仪得到的结果进行的更全面的分析，已经把木星的这一数值提高到24％。“伽利略”号探测器项目科学家里查德·扬说，被改变的氦含量意味着，重力引起的朝向内部的氦沉积并不像在土星上发生的那样快。对土星氦氢质量比的估计值为6％，于是可以确定，木星的温度比土星的温度要高得多。
（5）木星大气探测器在穿过稠密的木星大气层时探测到极强的风和强烈的湍流，木星风的位置始终比探测到的云层要低得多。这就为科学家们提供了证据，说明驱动木星大量的有特色的环流现象的能源可能来自这颗行星内部释放的热流，而不是像过去预想的是照射木星上层大气的阳光，或者是位于木星大气层中部的水蒸气引起的化学反应产生的热能。据科学家分析，在木星上，天气的影响范围也许不上在木星表面，在热力驱动下，风从这颗行星的云端一直刮到它充满气体、翻滚搅动的表面下16000千米处。木星风即使在云层下161千米处（这是探测器所能探测的最深处）速度也超过每小时644千米。
（6）探测器还发现了一个新的强辐射带，大约在木星云层上方5万多千米没有雷电的地方。在探测器高速进入木星大气层阶段，对大气层上部进行的测量结果显示，大气密度比期望的要大，相应的温度也比预先估计的要高。
“伽利略”号轨道飞行器于1997年12月7日向地球发回最后的信号，然后飞进木星大气层烧毁，而“伽利略”号探测器也于2003年9月按程序坠毁在木星。
美国宇航局最近宣布，将于2011年8月发射一个新的木星探测器“朱诺”，来展开对木星的深入探测。
预计到2016年，“朱诺”将飞抵绕木星运行的轨道上。它每年大约可绕木星运转32圈，通过它的探测，科学家希望了解木星这颗巨行星的形成、进化和结构等。
木星的卫星
木星已确认的卫星有13个。其中木卫1、木卫2、木卫3、木卫4是意大利天文学家伽利略在1610年用自制的望远镜发现的，这四个卫星后被称为伽利略卫星。木星的13个卫星分成三群。其中最靠近木星的一群——木卫五和四个伽利略卫星的轨道偏心率都非常小，轨道面和木星赤道面的交角也都很小，它们都在木星的赤道面上沿圆形轨道运动属于规则卫星。其他卫星属于不规则卫星，但又可分为两群。离木星稍远的一群卫星为一群，有木卫13、木卫6、木卫10、木卫7。离木星最远的一群有：木卫12、木卫11、木卫8、木卫9。
对彗星的研究和探测
太阳系里的彗星，大部分在远离太阳的极其寒冷的地方出没。彗星上保存着太阳系形成早期的最原始的物质，展开的“星尘”号探测器
可是，彗星究竟是由什么物质组成的，我们对此只有猜测而不能定论。
由于有着与众不同的奇特外形，彗星自古以来吸引着天文学家和公众的注意。从古人对彗星的极度恐惧，到300多年前天文学家正确认识彗星的本质，直至2005年人类用空间探测器首次对彗星主动实施撞击，经历了几千年的漫长时光，其间许多科学家，甚至天文爱好者和普通人为之付出了辛勤的劳动，体现了人类智慧的力量和坚持不懈追求真理的科学精神。
古人因缺乏科学常识，对于彗星为什么会偶尔出现，形状又如此奇特且变化无常，可谓是一无所知，于是，常把彗星看成是神秘可怕的天象和不祥之物，甚至认为彗星乃天神派来之使者，是灾难来临之先兆，并因此而恐慌不已。
在西方，著名学者亚里士多德曾认为，彗星不是天体，而只是一种大气现象。这种观念曾在欧洲长期流行。也许正是受这种错误观点的影响，长时间内欧洲人对彗星的位置和运动状况没有留下任何有价值的记载。1577年出现了一颗大彗星，丹麦天文学家第谷首次试图通过实测的方法来确定它与地球之间的距离，这可算是对彗星进行科学探索的尝试。由于观测条件的限制，第谷没能测出彗星的距离，但他已正确判断出彗星在空间运动，并断言它离地球的距离至少比月球远6倍，而且它应该是一种天体，而不可能是大气现象，更不是什么怪物。嗣后，德国天文学家开普勒经过长期的观测和研究，同样认定彗星不是大气现象。当时一些天文学家推测，彗星的运动轨道有可能是封闭的，因而同一颗彗星可能多次运动到地球附近而为人们所看到。从此，欧洲人开始注意测定彗星的精确位置。
1680年有一颗彗星出现，当时万有引力定律已经问世。牛顿根据观测资料，正确算出了彗星绕太阳运动的轨道。1682年又出现了一颗彗星，英国天文学家哈雷与牛顿合作，对彗星轨道进行了计算。哈雷可算是第一个全力从事彗星轨道计算的天文学家，他根据史书记载的观测资料，计算了1337年到1698年间所观测到的24颗彗星的轨道，并把这些轨道进行仔细的比较。哈雷发现，1682年出现的彗星的轨道与1531年和1607年彗星的轨道非常相似，于是他大胆推断，这三次彗星的出现是同一颗彗星的三次回归，回归周期为75~76年，由此他预言，该彗星将在1758年底或1759年初再度出现。哈雷未能亲眼验证他的预言就与世长辞了。1758年圣诞之夜，这颗彗星果然如期而至，使哈雷的科学预言得到了证实。为了纪念哈雷，这颗彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星周期性回归的确认，充分说明了彗星是太阳系内天体，它们绕太阳公转，可以根据万有引力定律预报它们回归的日期、亮度和位置。当1835年哈雷彗星再次出现时，人们已是怀着好奇心，而不是恐惧心理争相观看这颗大彗星了。
哈雷彗星最近一次回归是在1986年，遗憾的是，彗星在远离地球的地方度过了它最光辉的时刻，而当4月10日到达近地点时却已经很暗了，令业余爱好者们大失所望。不过专业观测并没有因此而有所懈怠，天文学家动用了各种地面观测设备，并且首次发射专用的乔托号探测器对彗星进行了近距离观测，取得不少重要的研究成果。哈雷彗星将在2061年再度回归，到那时人类的科学技术必将大大超过目前的水平，也许届时宇航员和科学家们将搭乘飞船对彗星作实地考察。
彗尾密度极低，只有地面大气密度的十亿亿分之一。彗星的运动情况与行星大不一样，绝大部分彗星的运动轨道都是很扁的椭圆，或者是接近抛物线的双曲线。沿椭圆轨道运行的彗星每经过一段时间会再度来到地球附近而为人们所观测到，这就是周期彗星，其中周期长于200年的称为长周期彗星，周期最长的可达上万年；短于200年的是短周期彗星。沿双曲线轨道运行的彗星只是一些来去匆匆的过客，即使能经过地球附近，人们也只能观测到一次。
关于彗星的起源，比较流行的说法是由荷兰天文学家奥尔特于1950年代提出的原云假说。这种假说认为，距太阳10万天文单位处有一个“彗星仓库”，即彗星云，其中约有1000亿颗彗星。由于受到某种外力（比如太阳系附近一颗恒星的引力）的扰动，彗星云内的部分彗星改变了运行轨道，并经过几百万年时间到达太阳系内部。这些彗星由于受到大行星（特别是木星）的引力扰动成为短周期彗星，当它们来到地球附近时就为人们所看到。另一种看法认为，在海王星轨道外还存在着另一个彗星带，称为柯伊伯带（Kuiper Belt）。目前已经发现了几百个柯伊伯带天体，但这些天体是否就是彗星尚有争议。
彗星是在太阳系的外围部分诞生的。根据开普勒定律，彗星离太阳越远，运动速度越慢，因此周期彗星的绝大部分生涯是在远离太阳的漫漫太空中度过的。由于那里的温度极低，因此，太阳系形成之初的物质的原始状态可以在彗星中长久保存。另一方面，生命起源的外源说认为，形成生命所需的许多复杂有机分子早已存在于星际空间或行星际空间，它们附着在太阳系内的小天体（如小行星、彗星或流星体）上，这些小天体或它们的碎片和微粒经常会闯入地球，从而为地球带来形成原始生命所需要的胚种——有机化合物。
鉴于上述原因，1980年代以来彗星研究便成为空间探测的一个重要方面。1973年5月4日，美国发射了空间站“天空实验室”，站上的宇航员对科胡特克彗星进行了成功的观测。1985~1986年哈雷彗星回归，美国等国家共发射了六个探测器对它进行近距离探测，其中欧洲空间局发射的“乔托”号探测器于1985年7月2日发射，次年3月到达距哈雷彗星彗核500千米位置上，获得了大量珍贵的观测资料。美国宇航局在1998年10月24日发射的“深空1”号探测了博雷利短周期彗星，1999年2月7日升空的“星尘”号飞船于2004年1月到达“怀尔德2”号彗星，用于收集彗星的尘埃，并发回了72张高清晰度照片。令人遗憾的是，2002年7月3日发射的彗核旅行探测器升空不久即失去了联系，价值6000万美元的设备就此一去不归。欧洲空间局于2004年3月2日发射的“罗塞塔”探测器将于2014年到达67P/C-G彗星附近，成为该彗星的人造卫星，对其作近距离考察，并将在同年11月释放“菲莱”登陆舱登陆彗星表面，用钻头深入彗核内部，以采集不同深度的物质样品。
由于周期彗星多次回归太阳后，彗星表面只剩下不易挥发的物质，所以，目前的彗核表面物质不能完全代表太阳系的原初物质，只有内部深处的物质才可能保留了太阳系形成之初的原始形态和原初组成，因此，必须深入到彗核的内部，这就是对彗星实施深度撞击的科学理由。
此次被美国宇航局作为撞击目标的“坦普尔1”号彗星是在1867年4月3日由法国天文学家坦普尔首先发现的。该彗星的运动周期为574年，彗核外形不规则，尺度为11千米×5千米。该彗核有自转，周期约为42小时。选择“坦普尔1”号作为深度撞击对象的主要原因是：（1）对这颗彗星已经有100多年的观测历史，运动状况比较熟悉；（2）该彗星正处于中年时期，彗核深处蕴含的物质具有代表性；（3）该彗星可以飞到离地球比较近的地方，撞击后适宜从地球上进行观测；（4）所处的位置相对合适，撞击器能在较短时间内击中目标，而探测器可在一段时间内对撞击地点进行跟踪观测。
这项计划的实施前后经历了10多年时间。用人造飞行器撞击彗星的思想最早出现于1978年，到1996年两位美国科学家正式向宇航局提出了撞击方案。这一近乎异想天开的提议最初很快被美国宇航局评审委员会的专家们所拒绝。后来方案几经调整，加上项目科学家们的积极游说，宇航局终于在2000年5月批准了该方案。该项计划共耗资3亿多美元，发射的探测器重650千克，撞击器重372千克，主要由铜和铝组成。
2005年1月12日深度撞击探测器于美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。7月3日北京时间13时52分，探测器在成功地进行了四次轨道调整后，与撞击器成功分离，此时探测器距彗星864万千米。7月4日13时50分，撞击器在经过三次自动轨道调整后，成功击中“坦普尔1”号彗星。
从地球出发到撞击“坦普尔1”号彗星，探测器飞行了约431亿千米，历时173天，撞击发生时探测器距离地球约132亿千米。这次撞击从准确程度上来说非常成功。据报道，与计划相比，撞击的发生时间提前了2分钟，而位置上的误差仅为1米。尽管有人对撞击位置的精度表示怀疑，但飞行器能在经过4亿多千米的长途跋涉后命中10千米左右大小的目标实属不易。撞击过程历时约37秒，撞击发生时撞击器与彗星的相对运动速度约为102千米/秒，倾角为25度，撞击威力相当于45吨TNT炸药，撞击发生后彗星约增亮5～8倍（约2个星等）。撞击坑的大小估计比足球场还大，深达数十米。释放出撞击器之后，探测器在约500千米远处飞越彗核，同时拍摄了撞击前后数千幅彗核照片。
美国宇航局的一个科学家小组在分析了夏威夷10米口径凯克望远镜所获得的观测资料后认为，“坦普尔1”号彗星的诞生地很可能在天王星与海王星轨道之间。此外，“坦普尔1”号彗星的化学成分类似于奥尔特云彗星，说明一些柯伊伯带彗星和奥尔特云彗星有可能是在同样的地方形成的。
对观测资料的初步分析表明，在撞出物质中尘粒较多，水冰较少，而且物质的颗粒很细，不像沙粒，更像滑石粉，这似乎对原有的理论提出了挑战，说明彗核不像原先认为的是个“大冰坨”。彗核表层物质如此细小，说明它在漫长的太空旅程中没有受到太大的外界扰动。撞出物质中，除了硅酸盐等彗星中常见的化合物外，还出乎意外地探测到了诸如泥土、碳酸盐之类的成分，而通常认为这类成分必须在存在液态水的条件下才能生成。撞出物质中甚至还有含铁的成分和芳香族碳氢化合物。对这些观测结果人们还没有给出令人满意的解释。
因撞击造成的喷发物以大约5千米/秒的速度向外扩散，产生的尘埃量约为平时的16倍。在一天时间内尘埃的平均温度从撞击前的280开升高到了330开，说明撞击赋予的能量并没有全部为彗核所吸收，而是有很大一部分通过辐射或扩散过程带入了行星际空间。
撞击后的测量表明，撞击后彗星表面水分释放率不到250千克/秒，与撞击前相近，低于撞击前数周内彗星若干次自然喷发时的水分释放率。气体（如氢等）产生率同样很低，以致探测仪器只能测出其上限。但是，撞击后彗核周围乙烷的含量明显比撞击前高，说明彗星表面与内层的物质组成确实有所不同。
寻找宇宙反物质、暗物质
由诺贝尔物理奖得主、美籍华裔著名物理学家丁肇中发起，美国、中国、俄罗斯、德国、意大利、法国等10个国家和地区的近200位物理学家和工程技术人员参与研制的阿尔法磁谱仪，于1998年6月3日搭乘“发现”号航天飞机发射上空，揭开了人类探测宇宙中反物质和暗物质的序幕。
根据大量的天文观测和天体物理实验，天文学家提出了宇宙大爆炸理论，即宇宙起源于150亿年前的一次大爆炸。大爆炸后，宇宙不断地膨胀，形成了现在包括人类居住的地球在内的物质世界。我们知道，所有物质是由原子组成的。原子的中心是原子核，原子核由质子和中子组成，带正电；原子核的周围是带负电的电子，它们围绕着原子核作高速旋转。然而，根据粒子物理理论，大爆炸在产生大量物质的同时，还应该产生相同数量的反物质。反物质的原子核由“反质子”和“反中子”组成，带负电；围绕着反物质原子核旋转的则应该是带正电的“正电子”。1932年，人们已经在实验中证实了“正电子”的存在。1997年，欧洲核子中心利用氙原子与反质子相撞产生了反氢原子。物质和反物质相遇时会产生强光，化作巨大的能量，同时，物质和反物质会“湮灭”而消失。“湮灭”产生的能量比我们知道的原子核裂变或原子核聚变产生的能量还要大许多倍。
因此，寻找反物质不仅能了解宇宙的起源，而且可以为人类找到另一种潜在的能源。它的意义不亚于当初人类发现原子能。
宇宙中还存在不发光、也不反射光，但具有万有引力的暗物质。暗物质不能用天文光学方法直接看到，但科学家相信，暗物质大约占宇宙物质总量的90％。暗物质到底是以什么形式存在的？这也是科学家孜孜以求的一个梦想。
阿尔法磁谱仪的任务就是去寻找宇宙中的反物质和暗物质。阿尔法磁谱仪的探测装置的主要部分是由中国研制的。到2002年，阿尔法磁谱仪被航天飞机送上国际空间站安置，在那里探寻宇宙中反物质和暗物质的踪迹。
暗物质的探察
暗物质是宇宙研究中最具挑战性的课题之一。暗物质是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。由于目前无法直接观测到，科学家只能通过引力产生的效应（暗物质能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到）得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。
“地球名片”送向太空
拜访或跟人联系，初次见面时，呈上自己的名片显得很自然，也很有礼貌。地球的“名片”是送给谁的呢？上面又写些什么呢？
“地球名片”是送给“外星人”的。科学家认为，“外星人”是可能存在的，或者把他们叫做高等智慧生物吧。茫茫宇宙中有那么多的星球，只要某颗星球上具备了像地球这样的环境和条件，以及有利于生物发展的其他条件，生命就会产生和发展起来。地球上的人类不是也绝不可能是宇宙间的孤独者。尽管直到今天，我们还没有找到“外星人”的可靠线索，我们不妨在继续寻找的同时，对外发布消息，宣告人类的存在。也许“外星人”也正在宇宙的某个“角落”，向周围张望，寻找我们呢！
1972年3月和1973年4月，美国先后成功发射了“先驱者10”号和“先驱者11”号探测器，它们携带着两张完全一样的“地球名片”，飞离太阳系，在茫茫宇宙中寻找“外星人”。
给外星人的地球名片“地球名片”上写着什么呢？它是一块225厘米长、15厘米宽的镀金铝板。“名片”的左半部从上到下是：氢原子的结构，氢是宇宙间最丰富的化学元素，哪儿的科学家都懂得这一点；放射线代表离地球最近的一些脉冲星的位置；最下面的一个大圆圈和九个小圆圈分别代表太阳和当时认为的九大行星，探测器则是从第三颗行星——地球发射出去的。名片的右半部分主要是一男一女的画像，代表地球上的人类。尽管“外星人”的形态可能与我们有很大差别，科学家们相信人类的形象不大可能被误解，尤其是男的，正举手致意。
1977年8月和9月，人类又成功发射了“旅行者1”号和“旅行者2”号探测器，再次向“外星人”作了更详细的“自我介绍”。这次，它们各自携带了一张称为“地球之音”的唱片，上面录制了丰富的地球信息：这两张唱片都是镀金铜质的，直径为305厘米。唱片上录有115幅照片和图表，35种各类声音，近60种语言的问候语和27首世界著名乐曲等。
115幅照片中包括我国八达岭长城，以及中国人围坐在圆桌旁吃筵席的情景。此外还有太阳系、太阳在银河系中的位置和银河系大小等示意图，卫星、火箭、望远镜等仪器设备和各种交通工具的图片等等；35种声音包括风、雨、雷电声，火箭起飞和交通工具行驶时的声音，以及成人的脚步声和婴幼儿的哭笑声；60种问候语中有3种是我国南方的方言，即广东话、厦门话和客家话；27首著名乐曲中有贝多芬的交响曲，脍炙人口的圆舞曲，以及用古琴演奏的中国乐曲《流水》等等。
两张唱片将在何时、被哪颗星球上的智慧生物捡拾到呢？我们不得而知。从它们现在飞行的方向来看，公元4万年时，“旅行者1”号将从一颗很暗的星（AC+793888）附近飞过，而“旅行者2”号将在公元358万年时飞越天狼星。如果在这些星及其附近空间存在智慧生物的话，它们有可能被截获。
那些肩负重任的探测器，在宇宙中与“外星人”相遇的机会少得可怜，它们有。它们有可能要在茫茫宇宙中遨游几十万年、几百万年甚至上亿年。为了保护这些地球信息不受损坏，完好地到达宇宙深处可能存在的智慧生物手里，唱片外面还包了一层特制的铝套，可使唱片保存10亿年而不毁坏。
地球人自我介绍的这两张“名片”，究竟会在何年何月到达哪个天体上哪位“外星人”的手中，谁都无法说清楚了。
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