尽管充满挑战和风险，尽管曾经遭遇失败，但人类探测深空的脚步不仅没有停止，反而在不断迈进，而且步伐还将越来越快。在行星际探测方面，过去40年里，美国、前苏联、欧洲航天局及日本等先后发射了100多个行星际探测器，既有发向月球的，也有发向金星、水星、火星、木星、土星、海王星和天王星等各大行星的，还有把“镜头”指向我们地球及周边环境的。
通过这些深空探测活动所得到的关于太阳系的认识是人类数千年来所获有关知识总和的千万倍。当然，所有这些成就都离不开火箭的发展。
奔月之路
探索浩瀚的宇宙，是人类千百年来的美好梦想。而月球，更是引发了人类无尽的想象。我国在远古时就有“嫦娥奔月”的神话。外国也有许多有关月亮的美好传说。
月球是距离地球最近的天体，但是月球表面的引力只有地球表面的六分之一，上面没有大气，日出、日落的一昼夜相当于地球上的近30天，白天表面温度高达120℃以上，夜晚的最低温度又降到-183℃，在这样严酷的自然环境里，人类根本没有办法生存下去。
飞向宇宙更深处随着航天科技的进步和发展，人们发现月球是科学研究的好地方，是进行天文观测的理想基地，还可以作为深空探测的中继站，因此世界各国在航天计划中都把月球探测作为一个重点。
20世纪60年代，国际上曾经掀起过一次探月热潮，美国的阿波罗登月计划就是在这次热潮中实施的。近年来科学研究表明，月球极区可能有水冰存在，月壤中蕴藏着丰富的核能材料“He-3”，如果真能够开发出来加以利用，那么它可以作为新的能源供我们使用。因此，世界范围内再次掀起第二次探月的热潮。
怎样摆脱地球引力的束缚把月球探测装置送入太空呢？火箭在人类飞向月球的过程中肩负着不可替代的重任。无论是飞近月球进行观察的探测器的运送还是登月载人飞船的运载，都需要首先研制出具有足够运载能力、性能优良的运载火箭。
根据多年来的观测和探测分析，人类已经掌握了大量有关月球的数据和探索技术。月球是地球唯一一颗天然卫星，和人造地球卫星一样，月球围绕地球运动的轨道也是椭圆形轨道，但是由于受到太阳和其他星体吸引力的影响，这个椭圆轨道也在不停变化。月球除了围绕地球公转，还围绕自转轴自转，自转一周需要的时间与它围绕地球公转一圈的时间相同，所以月球对着地球的一面总是面向着地球，背着地球一面的也总是背对地球，我们看不到月球的另一面，这更增加了它的神秘感。
通过对月球的精确观测，人们发现，月球半径约为1738千米，不到地球半径的1/3，体积约为地球的1/49，质量约为地球的1/81.3，月球表面的引力加速度是1.62米/秒2，约为地球表面引力加速度的1/6。
月面山岭起伏，还有洋、海、湾、湖等各种特定名称。月面的地形主要有：环形山、月海、月陆和山脉、月面辐射纹、月谷（月隙）。其实月面上并没有水。环形山是碗状凹坑结构。直径大于1千米的环形山有33000多个。许多环形山的中央有中央峰或峰群。肉眼所看到的月面上的暗淡黑斑叫月海，是广阔的平原。月海有22个，最大的是风暴洋，面积500万平方千米。
实现从地球到月球这样一个远距离发射，在火箭、轨道设计等技术层面要实现重重突破，才能圆满地完成这次任务。难点主要有四个方面：
第一个问题是轨道设计，这样的轨道我们第一次飞。第二个问题是控制问题，在飞行中有火箭的控制，有卫星的控制。火箭与卫星在飞行当中必须有一个参考系，就像船在大海航行，必须有个灯塔指令航程，所以飞行过程中需要很多的参考机制，这些都是控制上的问题。第三个问题是环境适应。因为它从地球出发要经过大气层，还有电离层，深空中还要考虑太阳辐射等等，这些环境过去没有遇到过。第四个问题是构造远距离测控，远距离测量。火箭发射也好，卫星飞行也好，我们地面的人都必须要知道它飞到哪儿，所以必须要测量。还要和飞行器保持联络，火箭和卫星要把信号传输下来，我们的遥控指令要传输上去，这些都是需要进行通讯的。这么长的距离，过去我们没有实验过。
怎样飞往月球
根据探测任务的需要和探月飞行器可能达到的控制水平，可以采用多种飞向月球的方式。最简单的方式是瞄准月球后直接撞击月球，不行就从月球附近飞过。这种方式的探月飞行器在进入奔月轨道后，完全在地球、月球、太阳等天体的吸引力作用下飞行，不需要强大的地面测量控制，也不需要强大的地面测量控制站。探月飞行器设计简单，对运载火箭控制精度要求也不是很高，仅需要必要的远距离通信手段。事先设计好瞄准月球的奔月轨道，如入轨偏差小就撞上月球，入轨偏差大就从月球附近飞过，只要能将所获得的月面资料传回地面即可。但是采用这种飞行方式，撞击月球前或从月球附近飞过的时间都比较短，难以对月球进行长时间细致的观测，获得的月面资料也比较少，属早期技术水平较低的一种飞行方式。“长征三号甲”火箭首次试验发射，就想采用这种飞行方式来实现我国首次奔月飞行；“长征二号F”火箭的第一次飞行也曾设想采用这种飞行方式。
第二种探月飞行方式，是在到达月面附近后实施轨道机动，使探月飞行器进入环绕月球的卫星轨道。这种飞行方式要求在奔月飞行中探测器到达近月点附近时，适时进行一次或多次轨道机动，使探测器进入探测所要求的环月球卫星轨道。为了获得更全面地对月球观测资料，这个环月轨道最好是通过月球两极上空的极轨道。另外，在对月观测期间，还必须不断控制探测器环绕月球运行的轨道，避免它在月球引力异常等因素干扰下过多偏离要求轨道，甚至撞上月球。这些轨道控制都需要探测器在地面测探站的配合下完成。这不但对探测器的设计提出了很高的要求，还需要建立测探能力强大、测量控制精度足够的地面站。另外，为了将获得的大量探测资料传回地面，还需要强大通信设备，用以解决高速率的数据通信问题。因此，如果在技术上没有达到一定水平，这种飞行方式是难以实施的。
第三种探月飞行方式，是在到达月面附近后多次实施轨道机动，使探月飞行器实现月面软着陆。可以设计一种直接撞击月面的奔月轨道，在与月面撞击前距离月面一定距离时，控制探测器进行制动，通过多次制动实现月面软着陆。也可以先以第二种方式飞行，控制探测器进入所需求的环月轨道，在这个轨道上对探测器的轨道进行长时间的测量和控制，最后再选择适当时机，控制探测器多次进行制动，使探测器在月面软着陆，对月面进行定点详细勘测。探测器还可以携带月球车，在月面软着陆后释放出来，让月球车在月面实施巡回勘测，同时将探测器的定点勘测资料和月球车的巡回勘测资料传回地面，供有关人员进行研究。当然，第三种飞行方式对探测器的设计、对探测器和地面测控通信的要求更高。
第四种飞行方式，是让探测器携带返回火箭实现月面软着陆后，自动采集月面地质样本，然后选择恰当时机控制返回火箭从月面起飞，将所采集的月面地质样本带回地面。返回火箭从月面起飞后，可以直接进入返回地球的轨道，也可以先进入一个环月轨道，在这个环月轨道上对返回火箭的轨道进行测量和控制，最后再选择适当时机控制返回火箭加速，进入返回地球的轨道。返回火箭带有回收舱，在到达地球附近进入地球稠密大气层之前，回收舱与返回火箭分离，回收舱以大于10千米/秒的速度进入稠密大气层，在数千摄氏度的高温下，通过大气阻力减速，最后打开降落伞，落回地面。这种飞行方式除了要实现月面软着陆外，还要控制返回火箭进入返回地球的轨道，接着进入返回地球大气层的再入走廊，回收舱要解决在大气层内高速运动时的空气动力以及烧蚀和防热问题，技术难度很大。
第五种探月飞行方式，就是实现载人登月。这相当于第四种飞行方式要在载人的情况下完成。这种飞行方式要求系统能保证人的生存，提供人的生活、工作条件，并要求系统有很高的可靠性。如果像美国“阿波罗”登月计划那样，三人同行，两人乘登月舱登月，一个操纵指令服务舱在环月轨道上等待，则登月舱从月面起飞后，还要实现与指令服务舱在环月轨道上对接。
我们都知道，要使物体绕地球作圆周运动，其速度必须达到7.9千米/秒的第一宇宙速度；要使物体摆脱地球引力束缚，飞离地球，其速度必须达到11.2千米/秒的第二宇宙速度；而要使物体摆脱太阳引力束缚，飞出太阳系，其速度必须达到16.7千米/秒的第三宇宙速度。
要使月球探测卫星进入月球轨道，其速度应该达到多少呢？有人可能认为应达到第二宇宙速度，实际上只要使初始速度大于10.9千米/秒，月球探测卫星就可飞向月球。这是由于月球本身处在地球引力范围内，当月球探测卫星的飞行轨道在离月球6.6万千米之外时，主要受地球引力作用，是相对地球的椭圆轨道；在离月球6.6万千米之内时，主要受月球引力作用，是相对于月球的双曲线轨道。
把月球探测卫星从地面发射到月球轨道也有多种方式，常用的有四种：第一种是用运载火箭先将月球探测卫星送入近地球的圆轨道上，然后靠月球探测卫星自行加速进入地月转移轨道到达月球；第二种是用运载火箭将月球探测卫星送入环地球飞行的大椭圆轨道，然后通过月球探测卫星在椭圆轨道的近地点处加速来进入地月转移轨道，最终到达月球；第三种是用运载火箭将月球探测卫星送入地月引力平衡点处，然后在地月引力平衡点处使月球探测卫星加速进入月球轨道；第四种是用运载火箭把月球探测卫星直接送入地月转移轨道从而飞向月球。
我国的探月飞行计划，规划为三步：绕、落、回。第一步是发射“嫦娥一号”探月卫星，进入通过月球两极上空的椭圆形月轨道，轨道高度约为200千米，在这个环月轨道上对月球进行约1年的长期观测，这一步已经成功实现。第二步是发射月球探测飞行器，通过环月轨道，实现在月面上的软着陆，并对月面进行定点详细勘测，同时携带月球车，实施巡回勘测。第三步，发射月球探测火箭，实现月面软着陆，采集月面地质样本，再从月面起飞返回地球。
我国的绕月探测工程——“嫦娥工程”
发射人造地球卫星、载人航天和深空探测是人类航天活动的三大领域。重返月球、开发月球资源、建立月球基地已成为世界航天活动的必然趋势和竞争热点。开展月球探测工作是我国迈出航天深空探测第一步的重大举措。实现月球探测将是我国航天深空探测零的突破。月球已成为未来航天大国争夺战略资源的焦点。
月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源，月球上特有的矿产和能源，是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展产生深远影响。绕月探测工程是我国自主对月球的探索和观察，又叫做嫦娥工程。国务院正式批准绕月探测工程立项后，绕月探测工程领导小组将工程命名为“嫦娥工程”，将第一颗绕月卫星命名为“嫦娥一号”。“嫦娥一号”卫星由中国空间技术研究院承担研制，主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有关物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。
月球着陆探测器模型我国绕月探测工程将完成以下四大科学目标：
1.获取月球表面三维影像。划分月球表面的基本地貌构造单元，初步编制月球地质与构造纲要图，为后续优选软着陆提供参考依据。
2.分析月球表面有用元素含量和物质类型的分布特点。对月球表面有用元素进行探测，初步编制各元素的月面分布图。
3.探测月壤特性。探测并评估月球表面月壤层的厚度、月壤中氦-3的资源量。
4.探测地月空间环境。记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地月空间环境的影响。
据专家介绍，由月球探测卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统组成的绕月探测工程系统，届时将实现以下五项工程目标：
（1）研制和发射我国第一个月球探测卫星；
（2）初步掌握绕月探测基本技术；
（3）首次开展月球科学探测；
（4）初步构建月球探测航天工程系统；
（5）为月球探测后续工程积累经验。
早在1994年，我国航天科技工作者就已经进行了探月活动的必要性和可行性研究，1996年完成了探月卫星的技术方案研究，1998年完成了卫星关键技术研究，以后又开展了深化论证工作。
经过10年的探讨和论证，最终确定我国整个探月工程分为“绕”、“落”、“回”三个阶段。
第一步为“绕”，即发射我国第一颗月球探测卫星，突破至地外天体的飞行技术，实现月球探测卫星绕月飞行，通过遥感探测，获取月球表面三维影像，探测月球表面有用元素含量和物质类型，探测月壤特性，并在月球探测卫星奔月飞行过程中探测地月空间环境。名为“嫦娥一号”的第一颗月球探测卫星已于2007年10月24日成功发射。
第二步为“落”，时间定为2007年至2010年。即发射月球软着陆器，突破地外天体的着陆技术，并携带月球巡视勘察器，进行月球软着陆和自动巡视勘测，探测着陆区的地形地貌、地质构造、岩石的化学与矿物成分和月表的环境，进行月岩的现场探测和采样分析，进行日—地—月空间环境监测与月基天文观测。具体方案是用安全降落在月面上的巡视车、自动机器人探测着陆区岩石与矿物成分，测定着陆点的热流和周围环境，进行高分辨率摄影和月岩的现场探测或采样分析，为以后建立月球基地的选址提供月面的化学与物理参数。
第三步为“回”，时间定在2011至2020年。即发射月球软着陆器，突破自地外天体返回地球的技术，进行月球样品自动取样并返回地球，在地球上对取样进行分析研究，深化对地月系统的起源和演化的认识。目标是月面巡视勘察与采样返回。
月球着陆器
月球探测三期工程主要包括以下5个科学目标：
1.探测区月貌与月质背景的调查与研究。
利用着陆器机器人携带的原位探测分析仪器，获取探测区形貌信息，实测月表选定区域的矿物化学成分和物理特性，分析探测区月质构造背景，为样品研究提供系统的区域背景资料，并建立起实验室数据与月表就位探测数据之间的联系，深化和扩展月球探测数据的研究。探测区月貌与月质背景的调查与研究任务的主要内容包括：
（1）探测区的月表形貌探测与月质构造分析；
（2）探测区的月壤特性、结构与厚度以及月球岩石层浅部（1～3km）的结构探测；
（3）探测区矿物/化学组成的就地分析。
2.月壤和月岩样品的采集并返回地面。
月球表面覆盖了一层月壤。月壤包含了各种月球岩石和矿物碎屑，并记录了月表遭受撞击和太阳活动的历史；月球岩石和矿物是研究月球资源、物质组成与形成演化的主要信息来源。采集月壤剖面样品和月球岩石样品，对月表资源调查、月球物质组成、月球物理研究和月球表面过程及太阳活动历史等方面都具有重要意义。月壤岩芯明岩样品的采集并返回地面的任务的主要内容包括：
1）在区域形貌和月质学调查的基础上，利用着陆器上的钻孔采样装置钻取月壤岩芯；
2）利用着陆器上的机械臂采集月岩／月壤样品；
3）在现场成分分析的基础上，采样装置选择采集月球样品；
4）着陆器和月球车都进行选择性采样，月球车可在更多区域选择采集多类型样品，最后送回返回舱。
3.月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估。
月壤与月岩样品的实验室系统研究与某些重要资源利用前景的评估任务的主要内容包括：
（1）对返回地球的月球样品，组织全国各相关领域的实验室进行系统研究，如物质成分（岩石、矿物、化学组成、微量元素、同位素与年龄测定）、物理性质（力学、电学、光学、声学、磁学等）、材料科学、核科学等相关学科的实验室分析研究；
（2）月球蕴含丰富的能源和矿产资源，进行重要资源利用前景的评估，是人类利用月球资源的前导性工作，可以为月球资源的开发利用以及人类未来月球基地建设进行必要的准备；根据月球蕴含资源的特征，测定月球样品中He-3、H、钛铁矿等重要资源的含量，研究其贮存形式；
（3）开展He-3等太阳风粒子的吸附机理和钛铁矿富集成矿的成因机理研究；
（4）开展He-3、H等气体资源提取的实验室模拟研究。
4.月壤和月壳的形成与演化研究。
月壤的形成是月球表面最重要的过程之一，是研究大时间尺度太阳活动的窗口。月球演化在31亿年前基本停止，因此月表岩石和矿物的形成与演化可反映月壳早期发展历史；月球表面撞击坑的大小、分布、密度与年龄记录了小天体撞击月球的完整历史，是对比研究地球早期演化和灾变事件的最佳信息载体。
5.月基空间环境和空间天气探测。
太阳活动是诱发空间环境与空间天气变化的主要因素，对人类的航天等活动有重大影响。在月球探测三期工程中，空间环境与空间天气探测包括以下内容：
（1）空间环境探测器：
记录宇宙线、太阳高能粒子和低能粒子的通量和能谱，分析与研究太阳活动和地月空间环境的变化；探测太阳风的成分与通量，为月壤成熟度和He-3资源量的估算提供依据。
（2）甚低频射电观测：
在月面安置由两个天线单元组成的甚低频干涉观测阵，长期进行太阳和行星际空间的成图和时变研究，建立世界上第一个能够观测甚低频电磁辐射的长久设施。
当“绕、落、回”三步走完后，中国的无人探月技术将趋于成熟，中国人登月的日子也将不再遥远。
绕月探测工程是我国月球探测的第一期工程，即研制和发射第一颗月球探测卫星。该星将环绕月球运行，并将获得的探测数据资料传回地面。该工程由探月卫星、运载火箭、发射场、测控和地面应用五大系统组成。现已确定探月卫星主要利用“东方红三号”卫星平台，运载火箭采用“长征三号甲”火箭，发射场选用西昌卫星发射中心，探测系统利用现有航天测控网，地面应用系统由中国科学院负责开发。
具体计划是：“长征三号甲”火箭从西昌发射中心起飞，将“嫦娥一号”卫星送入地球同步转移轨道后实现星箭分离，卫星最后进入环绕月球南北极的圆形轨道运行，并对月球进行探测，轨道距离月面的高度为200千米。
设计寿命为1年的“嫦娥一号”卫星，携带立体相机、成像光谱仪、激光高度计、微波辐射计、太阳宇宙射线检测器和低能离子探测器等多种科学仪器，对月球进行探测。它在环月飞行执行任务期间，主要获取月面的三维影像，分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点，探测月球土壤厚度，检测地月空间环境。其中前三项是国外没有进行过的项目，第四项是我国首次获取8万千米以外的空间环境参数。此外，美国曾对月球上的5种资源进行探测，我国将探测14种，其中重要的目标是月球上的He-3资源。He-3是一种安全高效而又清洁无污染的重要燃料，据统计，月球上的He-3可以满足人类1万年以上的供电需求。月球土壤中的He-3含量可达500万吨。
“嫦娥工程”是我国完全自主创新的工程，也是我国实施的第一次探月活动。工程自2004年1月立项以来，已经完成了“嫦娥一号”卫星和“长征三号甲”运载火箭产品的研制和发射场、测控、地面应用系统的建设。2007年10月24日，“嫦娥一号”卫星在西昌卫星发射中心成功发射升空。
“嫦娥一号”
“嫦娥一号”传回的数据
嫦娥，美貌非凡，是后羿的妻子。相传后羿是尧帝手下的神射手。后羿从西王母处求来不死之药，嫦娥偷吃了这颗灵药，变成了神仙，身不由己飘飘然地飞往月球。这个“嫦娥奔月”的古老传说流传了几千年，表达了我们人类对月球的无限向往和好奇。中国自主研制、发射的第一个月球探测器就被命名为“嫦娥一号”。
中国月球探测工程“嫦娥一号”月球探测卫星由中国空间技术研究院承担研制。“嫦娥一号”卫星主要用于获取月球表面三维影像、分析月球表面有用物质元素的分布特点、探测月壤厚度、探测地月空间环境等。整个“奔月”过程大概需要8~9天。“嫦娥一号”在距月球表面200千米的圆形极轨道上运行。随着“嫦娥一号”发射成功，中国成为世界第五个发射月球探测器的国家。
“嫦娥一号”是中国的首颗绕月人造卫星。“嫦娥一号”平台以中国已成熟的“东方红三号卫星”平台为基础，充分继承“中国资源二号卫星”、“中巴地球资源卫星”等现有成熟技术和产品，进行了适应性改造。该卫星平台利用“东方红三号卫星”平台技术研制，对结构、推进、电源、测控和数传等8个分系统分别进行了适应性修改。“嫦娥一号”卫星星体为一个2×1.72×2.2米的长方体，“嫦娥一号”月球探测器两侧各有一个太阳能电池帆板，完全展开后最大跨度可达18.1米，重2350千克。有效载荷包括CCD立体相机、成像光谱仪、太阳宇宙射线监测器和低能粒子探测器等科学探测仪器。
2007年10月24日，“嫦娥一号”月球探测卫星在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空，并运行在距月球表面200千米的圆形极轨道上执行科学探测任务。“嫦娥一号”探月卫星的成功发射为我国未来实现载人登月奠定了基础，为我国航天事业掀开了新的一页。
2009年3月1日16时13分10秒，嫦娥一号卫星在北京航天飞行控制中心科技人员的精确控制下，准确受控撞击在月球东经52.36度、南纬1.50度的月球丰富海区域，为我国探月一期工程画上圆满的句号。
知识点光谱仪
光谱仪，又称分光仪。以光电倍增管等光探测器在不同波长位置，测量谱线强度的装置。其构造由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上（或扫描某一波段）进行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。追逐火星的“萤火”
中国火星探测计划是中国第一个火星探测计划，中国航天局将会与俄罗斯联邦航天局合作共同探索火星。2009年发射的“萤火一号”将会是该计划中的首颗火星探测器。
整个计划共分四个阶段：
阶段一：（2008年到2009年）会对第一次任务进行充足准备，包括订探测目标、技术研发和寻求国际合作。
阶段二：（2009年后）已发射的卫星将探测火星环境，所得的数据以备火星软着陆之用。
阶段三：发射火星着陆器并携带一辆火星车，在火星上软着陆。
阶段四：成立火星表面观察站，发展飞行器穿梭地球与火星，并且建立火星基地供机械探测器进入。此阶段的最终目标是为将来人类登陆火星打下基础，使人类可在火星观察站中观察火星。
根据2007年6月27日中俄签署的双边合作协议，两国将于2009年联合开展火星探测项目。届时，中国的“萤火一号”将和俄罗斯的“福布斯”探测器一起搭乘俄罗斯的运载火箭飞向火星。“萤火一号”火星探测器，将在近火星点800千米、远火星点8万千米的椭圆形轨道上运行，绕着火星探测，以期完成三大主要任务：探测火星的空间环境，探测研究火星表面水的消失机制，揭示类地行星的空间环境演化特征。
目前完成研制的“四颗星”分别是两颗“结构星”，一颗“电性星”和一颗“鉴定星”。“结构星”主攻机械对接、双星分离及其力学实验，“电性星”司职电性能综合测试；而综合了各项技术攻关成果的“鉴定星”则是“萤火一号”的蓝本，未来发射的正样星就将在其基础上精益求精。有关专家介绍说，一颗“结构星”和一颗“电性星”已于2008年9月29日运抵俄罗斯，等候联合实验。
火星探测是我国首次开展的地外行星空间环境探测活动，“神舟”飞船是飞上几百千米的太空，“嫦娥”飞船要飞38.4万千米到月球，而“萤火一号”遥远的火星之旅却得走完整整3.5亿千米的漫长路程，这是我国深度空间技术和航天器研制水平的飞跃。
舒展起宛如长臂般的蓝色太阳帆板，六面体的白色身躯上布有摄像头，2008年5月21日，中国首个火星探测器“萤火一号”在上海闵行区博物馆第一次揭开神秘的“面纱”。
在展示“萤火一号”模型的同时，其设计方上海航天局有关人士还透露了2009年我国首次探测火星的发射计划、使命任务以及“萤火一号”身上的奇妙特性。
作为位于地球外侧最近的一颗行星，火星和地球的最近距离有5670万千米，最远距离则有4亿千米，现在认为它有稀薄的大气，也有四季交替的气候变化，但它依然是人类至今未能到达的神秘领域。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的相关文件。按照任务分工，中国火星探测器由上海航天局负责总研制。
“萤火一号”的火星探测器，是继载人航天、探月工程后，我国又一次重大航天科学计划。
因为要搭俄罗斯运载火箭的“顺风车”，“萤火一号”必须舍近求远——和以着陆火星卫星为目标的俄罗斯探测器“福布斯”同路，经过11个月、3.5亿千米的漫漫太空之旅后，才能入轨。
专家表示，“萤火一号”的寿命暂定为1年，随后它将接受2个月的考核。按计划，“萤火一号”将于2010年8月进入火星轨道，71天后，即2011年1月，它将遭遇长达8.8小时的“长火影”（长期火星阴影）。届时，火星将运行至探测器和太阳之间，也就挡住了“萤火一号”向太阳要能量的路。如何确保“萤火一号”在这段时间内照常工作不误事，相关技术正在科研攻关中。
从个头来说，“萤火一号”是火星探测器家族中的小家伙，“萤火一号”模型只有一辆自行车的大小，届时它的实际质量将重达110千克，体积有750×750×600毫米，太阳帆板展开将达到7.85米，设计寿命2年，身为首位火星“探测兵”，它将携带等离子探测包、掩星探测接收机、光学成像仪和磁通门磁强计等先进有效载荷。
“我们的探测器将和俄罗斯的探测器一起飞往火星。”上海航天局有关人士介绍了“萤火一号”抵达火星的全过程——2008年4月探测器完成初样，2009年6月完成真样。根据协议，2009年10月，“萤火一号”将与俄方的火星土壤采样返回探测器“福布斯”探测器一起由俄运载火箭同时发射，发射地点是哈萨克斯坦境内的拜科努尔航天发射中心。
升空后，“萤火一号”将在距地面200千米的远轨道飞行4小时，然后启动主发动机，飞到距地面1万千米的过渡椭圆轨道无动力飞行26个小时。紧接着，“萤火一号”将迎来彻底告别地球的时刻，伴随着主发动机的再次启动，它就将进入从地球到火星的双曲线轨道，开始预计长达10到11个半月的太空旅程。
到2010年，“萤火一号”将由俄方探测器送入绕火星的椭圆形轨道，此刻太阳帆板将会展开，完成对太阳、对地球和对火星三个工作模式的切换，在近火点（距离火星最近的点）800千米、远火点80000千米、轨道倾角正负5度的火星大椭圆轨道上开展火星空间环境的科学探测，开始正式履行它的火星探测使命。
知识点火星
火星是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星，直径为地球的一半，自转轴倾角、自转周期与地球相近，公转一周则要花两倍时间。在西方称为战神玛尔斯，中国则称为“荧惑”。橘红色外表是因为地表有赤铁矿（氧化铁）。火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠，会随着季节消长。
探测太阳的“夸父”计划
“夸父”计划是中国的一个太阳监测卫星计划，又称为“空间风暴、极光和空间天气”探测计划，计划得名于中国神话中的夸父。
由于2012年将是一个太阳活动高峰年，2012年至2014年太阳活动将会很强烈，因此“夸父”计划三颗卫星建议在这个时间内发射，如果按期实施，该计划将是世界上唯一一个系统的日地空间探测计划。
“夸父”计划卫星初期飞行时间将为2至3年，计划共发射三颗探测器（A、B1、B2）。其中，A探测器“夸父A”将固定在离地球150万千米的拉格朗日点（也称L1点，即地球与太阳之间的引力平衡点），用以全天候监测太阳活动的发生及其伴生现象，“夸父B1”和“夸父B2”探测器将组成综合观测系统，在地球极轨大椭圆轨道上飞行，用以监测太阳活动导致的地球近地空间环境的变化，以及地球极光分布等。
夸父计划将帮助科学家深入研究日地环境，为灾害性空间环境预报提供观测数据。同时，它将揭示日地空间风暴机理，监测行星际扰动传播。届时，空间天气的预警预报水平将大幅提高，并推动中国航天深空探测技术的发展。
有专家指出，实施“夸父”计划，中国仍面临许多技术挑战。例如，“夸父A”要被准确发射到太阳与地球连线引力平衡点上，距地球150万千米。目前，只有美国航天局和欧洲航天局为数不多的航天器，如SOHO、ACE、ISEE等飞行器到达过L1点，中国从未把卫星发射到那么远的位置。此外，“夸父”卫星的对地距离是“嫦娥一号”卫星的4倍，地面人员要对卫星进行姿态调整，接收遥远的微弱信号。
“夸父A”卫星选择哪种运载工具、转移轨道才能到达距地球约150万千米的L1点；选择何种方式保持卫星轨道在L1点上；“夸父A”卫星如何实施远距离测控和通信；L1点通信距离上属于深空范畴，如何在深空条件下实施对卫星的测控和数据传输通信……这些都是实现“夸父A”卫星的关键环节，也是“夸父A”工程要攻克的技术难关。
“夸父B”卫星飞行任务是实现一天24小时、一周7天连续观测北极光的分布。为了实现这个目标，“夸父B”由两颗同样的卫星组成：“夸父B1”和“夸父B2”。这两颗卫星的轨道要位于同一极轨上，呈共轭飞行状态，远地点高度6个地球半径，近地点0.8个地球半径。选择什么运载工具和发射方式是“夸父B”卫星工程要解决的关键技术。
除此之外，整个“夸父”计划都采用成像技术，它所使用的一些特殊成像仪器都要进行技术攻关，如中性原子成像仪、太阳白光日冕仪。由于地球的外层空间有一些中性的氧原子，需要用现在的成像技术把其速度分布形成图形，以确定在太阳有扰动时，外层空间到底是如何响应的，但是由于中性原子本身通过交换原子以后可以成像，所以这里涉及一些新的成像技术方面的难点。
据了解，来自德国、法国、比利时、奥地利、加拿大等国的10多位著名空间科学家也将参与这项由中国人发起的太阳探索计划。
“夸父”卫星将在很高的精度上追踪太阳爆发和地磁暴活动；如果“夸父”计划顺利实施，它将有许多项首创技术，并将使中国在深空探测方面跨入国际领先行列。
知识点空间天气
空间天气是一个近地空间环境变化的概念。它与行星大气层内的天气截然不同，涉及空间等离子、磁场和辐射等现象。“空间天气”通常与近地空间磁层紧密相连，但其也研究星际空间的变化。在我们的太阳系内，空间天气主要受太阳风的风速和密度，以及太阳等离子体带来的行星际磁场三者的影响。各种各样的物理现象都与空间天气相关，包括地磁风暴和亚暴，在范艾伦辐射带的电流，电离层扰动和闪烁，极光和在地球表面的磁场变化诱导的电流等。日冕物质抛射及相关冲击波，也是空间天气的重要动力。
运载火箭新时代
目前我国的“长征”系列火箭，是在20世纪70年代“东风五号”洲际导弹的技术基础上发展起来的。经历30多年的发展，虽然经过很多的改进，技术有了巨大的进步，但是使用的推进剂、发动机和火箭的基本直径都没有什么变化。进入21世纪，它越来越不适应航天事业的发展形势。近年来，国际上已经开发出了多种型号的运载火箭，如美国的“德尔它”系列、欧洲的“阿丽亚娜-5”运载火箭、日本的H-2A型运载火箭等。这些运载火箭可靠性高，运载能力大，发射成本也在逐渐降低，越来越成为我国“长征”系列运载火箭的有力竞争对手。
相较于国际上这些新型运载火箭，我国的“长征”系列运载火箭，有其明显的不足：运载能力低、可靠性不高，安全性差，任务周期长，使用的推进剂性能差、毒性大，生产使用不方便，成本高，污染环境等；并且，还不能满足我国未来建立空间站、进行太空探测和载人登月飞行等航天事业发展的需要。如果我们不能尽快改进，不仅会逐渐被世界航天发射市场淘汰，而且这很可能会成为发展我国航天事业的制约因素。所以需要尽早规划，研制技术更先进的新一代大型运载火箭。
我国航天人早就预见到了这个问题。早在1986年，这个研制新一代大型运载火箭的规划就被列入了我国高技术研究发展计划——“863计划”纲要中了。
“863计划”对航天运载技术提出的发展纲要是：研究发展性能先进的大型运载火箭，提高我国航天发射商业服务能力，并为下世纪初建成长期性空间站奠定基础。
我国政府在2000年11月正式对外发布的《中国航天白皮书》中，也阐述了我国面向21世纪的航天发展战略和规划，指出今后10年或稍后的时期，中国运载火箭发展的目标是：全面提高中国运载火箭的整体水平和能力；提高现有“长征”系列运载火箭的性能和可靠性；开发新一代无毒、无污染、高性能和低成本的运载火箭，建成新一代运载火箭型谱化系列，增强参与国际商业服务的能力。
经过多年的反复论证，专家们提出了很多方案和发展途径，进行大量对比分析，对大型运载火箭的推进剂、发动机、火箭直径、级数和发射场等多方面进行探讨。到2002年4月，我国新一代运载火箭的总体发展规划基本完成，形成了“一个系列、两种发动机、三个模块”的总体发展思路。
“一个系列、两种发动机、三个模块”怎么理解呢？“三个模块”是指使用液氢和液氧推进剂的5米直径模块、使用液氧和煤油推进剂的3.35米直径模块和2.25米直径模块；“两种发动机”，是指新研制的50吨氢氧发动机和120吨液氧、煤油发动机；在三个模块基础上，第一步先组合制造出芯级5米直径的大型运载火箭，再根据进一步组合制造出3.35米直径的中型运载火箭和2.25米直径的小型运载火箭，从而形成地球轨道运载能力覆盖1.5~25吨，地球同步转移轨道运载能力覆盖1.5~14吨的新一代运载火箭系列。
一个系列
采用模块化组合思想，利用上述三个新研制的基本模块，再加上在“长征三号甲”系列火箭三级基础上改进设计的氢氧二子级模块，可以构成芯级使用5米直径模块的大型运载火箭系列构型，它的低地球轨道运载能力覆盖10~25吨，地球同步转移轨道运载能力覆盖6~14吨。
作为新一代运载火箭的发展重点，5米直径大型运载火箭研制成功之后将成功解决新一代运载火箭的关键技术，在3.35米模块和2.25米模块基础上可以组合出3.35米中型运载火箭和小型运载火箭，来替代现有的火箭。
两种发动机
120吨液氧煤油发动机是我国新一代运载火箭系列的基本动力构成，是我国引进先进的火箭发动机技术，新发展的高压补燃发动机，不但换用了无毒、无污染的液氧和煤油推进剂，地面比冲也比原有“长征”系列火箭一级使用的发动机提高15%。它燃烧室压力高，推力大，有利于减少火箭发动机的台数，提高动力系统的可靠性。液氧煤油推进剂具有无污染的优点和高密度的特点，并且资源丰富、价格便宜，又方便生产，是运载火箭理想的推进剂。
氢氧发动机因其无污染、高性能的特点，作为芯级发动机已被美国、欧洲、日本等国家的大型运载火箭普遍采用。使用50吨氢氧发动机不仅可以有效减小新一代运载火箭的规模，使新一代运载火箭的综合性能达到国际水平，而且从航天运载器的发展趋势看，50吨氢氧发动机及时的突破和应用，使得它在未来可重复使用运载器的研制过程中将扮演越来越重要的角色。
三个模块
新一代运载火箭系列包括5米直径模块、3.35米直径模块和2.25米直径模块以及其他组合模块。新一代运载火箭模型通过模块组合，可以形成不同的构型，来满足不同的任务需求。模块化的组合设计，能有效克服我国原有运载火箭研制中存在的“型号多、功能单一、研制重复”的缺陷，有利于达到通用化、系列化、组合化的“三化”要求。
5米直径模块采用全新的大直径技术，使用液氢液氧推进剂和两台50吨氢氧发动机，配有相应的增压输送系统和伺服机构，是新一代运载火箭的核心模块。
3.35米直径模块继承现有火箭技术，使用液氧煤油推进剂和两台120吨液氧煤油发动机。它既可作为大型火箭助推器，也可作为中型火箭的芯级。
2.25米直径模块继承现有火箭技术，使用液氧煤油推进剂和一台120吨液氧煤油发动机。它既可作为助推器，也可作为小型火箭。
无比广阔的前景
火箭研究专家对中国运载火箭发展前景做出的展望和预测是：标准化、模块化、集成化。
目前我国的每种火箭一年最多进行两次发射，因此火箭往往是单件生产。由于质量检查要求从产品中抽取一枚用于检查，小批量生产势必造成浪费。
今后我国的火箭研制应该着眼于基本型火箭的研制和批量生产，在此基础上根据每次发射任务和指标的不同进行组合和功能改进。这样不仅能提高火箭的质量，而且可以大幅度节约成本。这就好比搭积木一样，尽管都是相同的木块，却能用不同的方法组合出不同的形状来。
推进剂的改进是火箭专家关注的另一个问题。目前我国二级火箭芯级和助推器均使用四氧化二氮和偏二甲肼推进剂。这种推进剂有一定的腐蚀性和毒性，要求发射场区采取很多防污染的措施，而且火箭残骸落地后的残留推进剂也存在一定的不安全因素。改用无毒推进剂是未来火箭发展的必然趋势。
我国的运载火箭群体是由4个系列12个型号的“长征”火箭构成的。截至2008年年底，“长征”系列运载火箭已成功把50多颗国产卫星、20多颗国外制造的卫星和7艘“神舟”飞船送入太空。
新一代运载火箭需要突破120吨级高压补燃液氧煤油发动机技术，50吨级氢氧发动机技术，5米直径箭体结构设计、试验与制造技术，电气系统一体化设计以及冗余技术等多项关键技术。目前关键技术都处于积极攻关进程中。
新一代运载火箭的研制成功，不但会大幅度提高我国运载火箭技术水平，提高我国在世界航天发射市场上的竞争地位，也将为我国未来航天事业的发展打下坚实的基础。
新一代运载火箭系列适应能力强，能够满足未来30至50年国内外航天市场的需要，可以使中国运载火箭理想地实现升级换代，并推动其产业化进程，实现跨越式发展，从而全面提升中国运载火箭的国际竞争能力。
有了新一代运载火箭，不但可以发射月球探测器，实现月面软着陆，进行月面定点探测和巡回探测，以及进一步实现从月面采样返回，还可以发射火星探测器。如果我们掌握了空间交会对接和火箭空间组装的技术，还可以使用多次地基发射、近地轨道对接和环月轨道对接相结合的方案，实现载人登月。
据估计，到2015年，我国商业发射将占国际市场份额的15%，迈入世界大型航天企业集团前五。
世界高技术发展的趋势表明，航天科技是一个国家未来经济社会发展和科技进步的重要推动力量。中国航天科技集团公司第四次工作会议提出，努力把该公司建设成为国际一流大型航天企业集团，着力推进我国从航天大国向航天强国迈进。
中国航天科技集团公司负责人强调，从现在开始到2015年，是中国航天科技集团公司改革发展建设的关键时期。集团公司要积极应对太空经济时代的机遇和挑战，肩负起从航天大国向航天强国迈进和建设创新型国家的历史责任，完成好富国强军的神圣使命，把中国科技集团公司建设成自主创新能力强、科技发展水平高、产业发展能力强、军民融合程度高、国际竞争能力强、经营管理水平高的国际一流的大型航天企业集团。
作为高科技产业的“旗舰”，我国的航天科技工业始终走在建设创新型国家的最前列。经过近60年的发展，中国航天已经形成了一定的规模和基础，拥有了完整配套的科研生产体系，具备了弹、箭、星、船、器等各类航天产品的研发、生产、试验能力，国际影响力不断增强，成为世界航天领域的一支重要力量，从而使我国成功迈入了航天大国的行列。
中国航天科技集团公司自1999年7月成立以来，在党中央、国务院的亲切关怀和正确领导下，战胜了各种困难和挑战，在铸造国际一流宇航公司的探索与实践中，取得了举世瞩目的成就：圆满完成了“神舟五号”、“神舟六号”、“神舟七号”载人飞行和“嫦娥一号”绕月探测飞行任务，铸就了我国航天史上两座新的里程碑，实现了“长征”系列运载火箭100次发射的历史性跨越，取得了商业卫星整星出口零的突破。近10年来共发射了我们自行研制的43颗卫星、7艘飞船和1颗月球探测器。
在肯定成绩的同时我们也应该看到，同美、俄等航天强国相比，我国在航天基础实力、前沿科技水平和国际竞争力等方面，还存在较大差距。为此，中国航天科技集团公司出台了《中国航天科技集团公司构建航天科技工业新体系战略转型指导意见》，提出到2015年，实现以下目标：
——在宇航系统、导弹武器系统、航天技术应用产业、航天服务业四大主业领域达到国际先进水平。
——打造7个数百亿规模的大型科研生产联合体，形成10个左右主营业务收入过百亿的公司。
——国际化业务快速增长，整星出口占国际商业卫星市场10%左右，商业发射服务占国际市场15%左右，航天技术应用产业的产品出口额占其业务收入的20%左右。
——进入世界大型航天企业集团前五名。
——圆满完成国家重大科技专项阶段目标，发射空间实验室，实现月球着陆探测，新一代运载火箭首飞，第二代卫星导航与定位系统建立，高分辨率对地观测系统取得突破。
知识点火箭推进剂应具有的特性
①比冲量高；②密度大；③燃烧产物的气体（或蒸气）分子量小，离解度小，无毒、无烟、无腐蚀性，不含凝聚态物质；④火焰温度不应过高，以免烧蚀喷管；⑤应有较宽的温度适应范围；⑥点火容易，燃烧稳定，燃速可调范围大；⑦物理化学安定性良好，能长期贮存；⑧机械感度小，生产、加工、运输、使用中安全可靠；⑨经济成本低、原料来源丰富。
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