现代火箭的应用以及人造卫星的升空，对人类了解宇宙空间起到了很大的作用。但对于探测更高、更远的其他星球便显得无能为力了。但火箭以及卫星的发射毕竟为人类探测外星指明了一条道路。
地球文明访问外星的使者——空间探测器便在这种背景下应运而生了。空间探测器是一种无人航天器，装载有科学探测仪器，由运载火箭送入太空，飞近月球或行星进行近距离观测，做人造卫星进行长期观测，着陆进行实地考察，或采集样品进行研究分析。这对人类了解外星球具有很大的意义。
人类所发射的空间探测器不但为人类的登月计划开辟了道路，而且已经遍访了太阳系各大行星。目前，人类发射的空间探测器正在向太阳系外更远的星球跋涉。
空间探测器的发展轨迹
人类为什么要进行深空探测呢？因为人们希望了解太阳系的起源、演变和现状；通过对太阳系内的各主要行星的比较研究，进一步认识地球环境的形成和演变；了解太阳系的变化历史；探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测，开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。
访问外星的使者——空间探测器空间探测器，又称深空探测器，是对月球和月球以外的天体和空间进行探测的无人航天器。 空间探测的主要方式有：在近地空间轨道上进行远距离空间探测；从月球或行星近旁飞过，进行近距离探测；成为月球或行星的人造卫星，进行长期的反复观测；在月球或行星及其卫星表面硬着陆，利用着陆之前的短暂时间进行探测；在月球或行星及其卫星表面软着陆，进行实地考察，也可将获取的样品送回地球进行研究；在深空飞行，进行长期考察。
美国发射的空间引力探测器GP-B由于从地球飞往行星的路途遥远，火箭不能带更多的燃料，必须尽可能节约燃料，选择一条飞往行星的捷径。1925年奥地利科学家霍曼首先提出飞向行星的最佳轨道只有一条，就是与地球轨道及目标星轨道同时相切的双切式椭圆轨道。这条最佳轨道称为霍曼轨道。它利用地球和行星的公转运动，使探测器仅在初始阶段得到必要的速度，然后大部分时间是惯性飞行，这就节省了燃料，只是飞行的时间较长。如果从地球起飞的初速度大约每秒11.5千米，那么沿着这条轨道飞往金星，单程需要约146天；如果从地球起飞的初速度为每秒11.6千米，则单程飞往火星需要259天左右；飞往水星的初速每秒14.2千米时，单程大约需1000天；如果要飞往土星，需2200天；飞往天王星要5800天；飞往海王星要13000天。这只是以目前火箭技术达到的水平而言。将来如果研制成性能更好和推力更大的火箭，如采用原子火箭、光子火箭，则可中途加速，或接近直线飞行，就会缩短星际航行的时间。
目前，行星探测器大多是沿着最小能量航线飞往其他行星的，它的出发日期要隔几个月甚至几年才有一次，返航也是如此。另外，行星探测器的控制、导航、电源和通信等也十分复杂，尤其是派往太阳系边陲的空间探测器，由于飞行时间长，距离太远，所以必须使用空间核电源。
美国航天局斯皮策望远镜发现的一个双子星系，起名为HD113766。美国的“先驱者号”是世界上第一个行星和行星际探测器。1972年向木星发射的“先驱者10号”是第一个到达木星、木星卫星、土星附近的探测器。之后，“先驱者10号”携带访问地外文明的镀金铝牌飞过冥王星，于1983年飞离太阳系，进入恒星际空间，成为第一个飞出太阳系的探测器。1973年发射的“先驱者11号”在飞过木星后，重点探测了土星，并拍摄了第一张土星照片，探测到F、G两个新土星环。最后“先驱者11号”也携带着地球的“名片”飞出了太阳系。
飞行中的“旅行者号”探测器美国1977年8月和9月分别发射了行星和行星际探测器“旅行者1号”和“旅行者2号”，主要目的是详细观测木星、木星卫星、土星、土星卫星及土星环。“旅行者1号”于1979年3月先期飞近木星，“旅行者2号”于7月到达，拍摄了木星大红斑照片，并发现木卫一有活火山喷发、木卫二（欧罗巴）上面完全由一层冰覆盖。“旅行者号”探测器接着又飞近土星观察了土星环，1986年飞抵天王星附近，1989年飞抵海王星附近。截至1998年底，“旅行者2号”已飞离地球86亿千米，“旅行者1号”已飞离地球110亿千米，它们是迄今为止离地球最远的在用航天器。目前“旅行者号”仍在高速飞行，正在向太阳系边缘前进。它们都携带一张铜质镀金声像盘，用于与地外文明相联系。
现在，新的太空探测器正源源不断地研制出来，被派往太阳系中最神秘的角落。相信这些形形色色的太空机器必将在探索太空、开发宇宙的伟大事业中建立新的功绩。
知识点
公转和自转
自转是指物件自行旋转的运动，物件会沿着一条穿越物件本身的轴进行旋转，这条轴被称为“自转轴”。一般而言，自转轴都会穿越天体的质心。凡卫星、行星、恒星、星系绕着自己的轴心转动﹐地球自转是地球沿一根地心的轴做圆周运动。地球基本一天自转一周，地球的自转产生了白昼和黑夜的变化。
一个天体围绕着另一个天体转动叫做公转。太阳系里的行星绕着太阳转动，或者各行星的卫星绕着行星而转动，都叫做公转。地球在自转的同时还围绕太阳转动。地球环绕太阳的运动称为地球公转。地球公转的方向自西向东的，公转一周的时间是一年。地球围绕太阳公转产生了四季交替的现象。
探索月球之使——月球探测器
苏联“月球轨道环行器3号”拍摄的
月球是离地球最近的天体，和地球相距有384万千米。天文学家早已用望远镜详细地观察了月球，对月球地形几乎是了如指掌。月球上有山脉和平原，有累累坑穴和纵横沟壑，但没有水和空气，昼夜之间温差悬殊，一片死寂和荒凉。尽管巨型望远镜能分辨出月球上50米左右的目标，但仍不如实地考察那样清楚。因此，人类派出使者最先探访的地外天体选择了月球。
1959年1月2日，苏联发射“月球1号”探测器，途中飞行顺利，1月4日从距月球表面7500千米的地方通过，遗憾的是未能命中月球，但这个探测器首次拍摄到月球背面的照片，引起了很大反响。这个探测器重3613千克，上面装有当时最先进的通信、探测设备。它在9个月后成为第一颗人造行星飞往太空深处。从此，美国、苏联等国家竞相发射了许多月球探测器。
苏联的“月球号”探测器
从1959年1月到1976年8月，苏联共发射24个月球探测器。它们的任务是以逼近飞行、绕月飞行、硬着陆、软着陆、取回样品等不同方式，通过拍照、自动测量、采样分析、月球车实地考察对月球和近月空间进行探测。
“月球1号”探测器1959年9月12日，苏联发射“月球2号”，两天后飞抵月球，在月球表面澄海硬着陆，成为到达月球的第一位使者。遗憾的是，它载的科学仪器舱内的无线电通信装置在撞击月球后便停止了工作。但它毕竟首次实现了地球到另一个天体的飞行。
同年10月4日，苏联的“月球3号”探测器飞往月球。三天后环绕在月球背面，拍摄了第一张月球背面像，发回了第一批月球表面的照片，覆盖了月球背面70%的面积，让人们首次看到了月球的真实面貌。
“月球4～14号”在1963-1968年间发射。它们都预先进入人造地球卫星轨道，然后再从这个轨道飞向月球。在飞行中对轨道进行了修正，再经过机动飞行和制动后，或在月面软着陆（“4～8号”着陆失败，“9”和“13号”成功），或成为人造月球卫星绕月飞行（“10～12号”和“14号”）。
“月球”探测器1966年1月31日成功发射的“月球9号”探测器重1583千克，在离月面约8000千米时，通过半自主控制系统的制导精确地沿月面法线指向飞行，并在到达月面上方约75千米处，根据来自着陆雷达的指令启动修正和制动发动机，然后着陆舱在接触月面前脱离制动发动机等系统单独软着陆在月面上。
月球“15～24号”于1969-1976年间发射，发展成为月球自动科学站。
1970年9月12日发射的“月球16号”重量约5800千克，高约4米，底部着陆架跨度约4米。它由着陆舱和回收舱组成，在航天史上第一次实现了不载人探测器自动挖取月球岩石样品，并自动送回地球的目的。“月球16号”到达近月点时制动发动机点火，6分钟后在月球成功实现软着陆。着陆后不到1小时，“月球16号”上的自动钻开始工作，以钻取月壤样品，7分钟后当钻取深度达35厘米时停止钻取工作并退出，将月壤样品密封并送入“月球16号”的返回舱，样品总重101克。完成此项工作后，“月球16号”于9月21日，点火并离开月球，3天后返回舱返回地球。
月球软着陆的探测器1970年11月10日，“月球17号”载着世界上第一辆自动月球车“月球车1号”上天。17日在月面雨海着陆后，“月球车1号”下到月面进行了10个半月的科学考察。这辆月球车重756千克，长2.2米，宽16米，装有电视摄像机和核能源装置。它在月球上行程10540米，考察了8千平方米月面地域，拍摄了200幅月球全景照片和20000多张月面照片，直到1971年10月4日核能耗尽才停止工作。
1973年1月8日发射的“月球21号”把“月球车2号”送上月面考察，取得了更多的成果。
最后一个探测器“月球24号”于1976年8月9日发射，8月18日在月面危海软着陆，钻采并带回170克月岩样品。
苏联对月球的探测，使人们对月球的认识更加丰富和完整了。
美国的月球探测器
美国为了“阿波罗计划”的实现，发射了三种系列的月球探测器：“徘徊者号”、“勘测者号”和“月球轨道环行器”。
美国“徘徊者6号”探测器
1961年8月～1965年3月，美国先后向月球发射了9颗“徘徊者号”探测器，它的主要目的是为了研究整个月球的外观，测量月球附近的辐射和星际等离子体等，检测月球轨道器，以便为“阿波罗”登月作准备。
“徘徊者号”探测器样子像个大蜻蜓，长3米，两翼太阳能电池板展开475米。最初5个“徘徊者”探测器均无建树，直到1964年1月30日发射的“徘徊者6号”才在月面静海地区着陆。但由于电视摄像机出现故障，没有能够拍回照片。同年7月28日“徘徊者7号”发射成功，在月面云海着陆，拍摄到4308张月面特写照片。随后，1965年2月17日发射的“徘徊者8号”和3月24日发射的“徘徊者9号”，都在月球上着陆成功，并分别拍回7137张和5814张月面近景照片。
“勘测者号”探测仪器装在前部，电视摄像机放在尾部。“勘测者”探测器有3只脚，总重达1吨，装有当时最先进的探测设备。1966年5月30日发射的“勘测者1号”新型探测器，经过64小时的飞行，在月面风暴洋软着陆，向地面发回11150张月面照片。同年9月发射的“勘测者2号”没有成功。1967年4月发射的“勘测者3号”同样着陆于风暴洋，它用1.8米长的机械手挖了很深的一个坑，测出了月海表面的硬度，确信月海表面不影响飞船着陆。同年9月，“勘测者5号”着陆静海，首次测得了月球表面岩石的成分。接着，“勘测者6号”于11月着陆在中央河口，并进行了返回升空3米的试验，再次确认了月球表面是相当坚硬的，并非全部堆积着灰尘。1968年1月，“勘测者7号”又传回了21000余张月球照片。至此，美国的“勘测者”计划胜利结束。
在同一时期，为了“阿波罗”登月，美国启动了“月球轨道环行器”计划，发射了5颗“月球轨道环行器”，它的主要目的是在绕月轨道上拍摄月球表面的详细地形照片，为“阿波罗”飞船选择最安全的着陆点。它们对月面99％的区域进行了探测，拍摄了大量高分辨率的照片，选出了10个可供“阿波罗”飞船着陆的候选登月点。同时，它们还获得许多月球表面的放射性、矿物含量和月球引力场等有用数据。
中国的“嫦娥1号”月球探测器
2007年10月24日，我国第一颗探月卫星“嫦娥1号”在西昌卫星发射中心成功升空。这是中国自主研制、发射的第一个月球探测器。
“嫦娥1号”卫星选用“东方红3号”卫星平台，并进行了适应性改造。其外形与“东方红3号”卫星相似，卫星本体为一个2.22米×1.72米×2.2米的六面体，两侧各装有一个大型展开式太阳电池翼，当两侧太阳翼完全展开后，最大跨度可以达到18米。“嫦娥1号”卫星重2.4吨，有效载荷重130千克。
太空美术─月球着陆器与月球车在月球表面
执行探测任务（我国月球探测二期工程）“嫦娥1号”由结构与机构，热控制，供配电，制导、导航与控制，推进，数据管理，测控数传，定向天线和有效载荷等9个分系统组成。这些分系统各司其职、协同工作，保证月球探测任务的顺利完成。
