太空探索,即通過載人和不載人的宇宙飛船,對超出地球大氣層的宇宙範圍進行調查,並利用所獲得的資訊來增加對宇宙的了解造福人類。有關人員飛行的年表一節中提供了所有人員飛行的完整列表,以及每個任務的成就和人員的詳細資訊。
國際空間站外的宇航員美國太空梭宇航員邁克爾·洛佩茲·阿萊格里亞(Michael Lopez-Alegria)於2000年10月在國際空間站的地球軌道組裝初期,漂浮在國際空間站Unity模組外的太空中。
人類一直注視著天空,想知道夜空中看到的物體的性質。隨著發展火箭及電子產品和20世紀其他技術的進步,就有可能送機和動物,然後人們穿過地球的大氣層進入外層的空間。但是,在技術使這些成就成為可能之前,太空探索早已吸引了許多人的思想,不僅是飛機駕駛員和科學家,而且還包括作家和藝術家。用湯姆·沃爾夫(Tom Wolfe)的話來說,太空旅行一直在想象中未來很有可能實現” 這也許也可以解釋為什麼空間探索一直是文學和藝術中一個普遍而持久的主題,雖然已經可以有限的探索太空,但是能夠到達的地方實在有限,利用先進的天文望遠鏡能夠看到幾十上百光年之外的地方,因為無法到達所以給了人們無限的想象。
鷹狀星雲中的恆星聚集地(M16,NGC 6611)。哈勃太空望遠鏡拍攝的這張合成影像的細節揭示了發光的塵埃和冷氣柱,這些柱子是由柱內分子氫形成的胚胎恆星組成。NASA,ESA,STScI,J。Hester和P.Scowen(亞利桑那州立大學)
實現太空飛行使人類能夠開始探索太陽系和宇宙的其餘部分,了解從空間角度更好地觀察到的許多物體和現象,並使人類受益於空間環境的資源和屬性。所有這些活動-發現,科學的理解以及將所收集的資訊用於造福人類的目的都是太空探索重要要素。
近期太空成就概述太空活動的機制儘管探索太空的可能性長期以來一直困擾著各行各業的人們,但在20世紀後期和21世紀初的大部分時間裡,只有國家政府才能負擔將人和機器發射到太空的高昂成本。這種現實意味著太空探索必須具有非常廣泛的利益,而且確實以多種方式做到了這一點。政府的空間計劃增加了人們對空間的認知,成為國家威望和力量的標誌,增強了國家安全和軍事實力,併為廣大公眾帶來了巨大利益。在私營部門可以從空間活動中獲利的地區,最值得注意的是將衛星用作電信繼電器,商業太空活動蓬勃發展。在21世紀初期,企業家們認為太空還有其他幾個具有商業潛力的領域,最著名的是私人資助的太空旅行。
通過機遇與好奇號探測器了解火星周圍軌道上的航天器。
在第二次世界大戰後的幾年中,政府在支援研究工作中發揮了領導作用,該研究增加了有關自然的基本知識,而大學,私人基金會和其他非政府支持者此前曾扮演過這種角色。發生此更改有兩個原因。首先,需要複雜的裝置來進行許多科學實驗,並且需要大批研究人員使用這些裝置,這導致也只有政府才可以負擔這樣的費用。第二,各國政府願意承擔這一責任,因為他們相信基礎研究將產生對人類健康,安全和生活品質必不可少的新知識,當科學家尋求政府對早期太空實驗的支援時,政府也會積極的響應。自從在美國,蘇聯和歐洲開展太空工作以來,各國政府一直高度重視在太空中進行的科學工作。從一開始,太空科學就在政府的支援下擴充套件到了太陽系目前花費數十億美元的探索性任務。包括開發好奇號 火星探測器,卡西尼-惠更斯號前往土星的任務和探測它的衛星,以及哈勃太空望遠鏡等主要的天基天文臺的發展。
蘇聯領導人 尼基塔•赫魯曉夫(Nikita Khrushchev)1957年利用自己國家政府率先發射衛星的事實,證明了蘇聯的技術實力和共產主義的優越性。他在之後重複了這些並要求尤里·加加林(Yuri Gagarin)於1961年進行軌道飛行。德懷特·艾森豪威爾(Dwight D. Eisenhower)決定不參加太空競賽,與蘇聯爭奪威望。約翰·肯尼迪(John F. Kennedy)則持不同觀點。1961年4月20日,在加加林(Gagarin)飛行之後,他要求其顧問確定“一項太空計劃,該計劃有望為我們帶來巨大的勝利”。響應於1961年5月8日釋出,備忘錄建議美國承諾將人們遣送至月亮,是因為“在太空中取得的巨大成就……象徵著一個國家的技術力量和組織能力”,而隨之而來的聲望將是“沿著冷戰不斷髮展的戰鬥”。從1961年到1991年蘇聯解體,美國與蘇聯之間的競爭對太空計劃的步伐和內容產生了重大影響。其他國家也認為,成功的航天計劃是國家實力的重要指標。
甚至在第一顆衛星發射之前,美國領導人就已經意識到,從太空觀察世界各地軍事活動的能力對國家安全而言將是一項資產。繼1960年開始執行的光偵察衛星取得成功之後,美國建造了越來越複雜的觀測和電子攔截系統情報衛星。蘇聯還迅速發展了一系列情報衛星,後來又有幾個其他國家建立了自己的衛星觀測計劃。除其他用途外,情報收集衛星已用於核查軍備控制協定,提供軍事威脅警告並確定軍事行動期間的目標。
電暈偵察衛星影象1961年中(上)和1962年中(底部)相隔一年的兩次美國電暈偵察衛星影象,揭示了新的蘇聯SS-7薩德勒(R-16)洲際彈道導彈基地的建設。該基地位於俄羅斯尤里亞,是第一個在電暈影像中識別出的蘇聯洲際彈道導彈基地。國家偵察局
除了提供安全保障外,衛星還為軍隊提供了改善通訊,天氣觀察,導航,授時和定位的潛力。這導致政府為美國和蘇聯的軍事太空計劃提供了大量資金。儘管在太空中部署送運武器的利弊一直存在爭議,但截至21世紀初,此類武器尚未部署,也沒有天基反衛星系統,即可以攻擊或干擾軌道的系統衛星。國際法禁止在軌道或天體上部署大規模殺傷性武器。
各國政府很早就意識到,從太空觀察地球的能力可以為公眾提供除安全和軍事用途外的重大利益。首先要進行的應用是開發用於天氣預報的衛星。第二個應用程式涉及遠端觀察陸地和海洋表面,以收集影象和其他有價值的資料,用於作物預報,資源管理,環境監測和其他應用程式。美國,蘇聯,歐洲和中國也開發了自己的衛星全球定位系統最初用於軍事目的,可以查明使用者的確切位置,幫助從一個點導航到另一個點,並提供非常精確的時間訊號。這些衛星很快在個人導航,測量和製圖,地質,空中交通管制以及資訊傳輸網路的運作等領域中發現了許多民用用途。它們說明了一個半世紀以來一直保持不變的現實-隨著太空能力的發展,它們通常可用於軍事和民用目的。
TIROS 7TIROS 7(電視和紅外觀測衛星7)於1963年6月19日發射升空。美國TIROS航天器的第一個系列(於1960–65年進入地球軌道)為日常進行衛星系統的發展鋪平了道路也實現了天氣和大氣監測。
美國宇航局在政府的資助下開始發展研究但又很快進入私營部門的另一種太空應用是通過軌道衛星對語音,視訊和資料的中間傳送與分析。衛星電信業已發展成為價值數十億美元的業務,並且是商業空間活動的一個成功領域。但在經濟上要小得多的商業太空業務是為私人和政府衛星提供發射。2004年,一傢俬人融資企業派出了太空飛船OneShipOne到空間低端進行三個簡短的亞軌道飛行。儘管從技術上講,這比將人類帶入軌道要困難得多,但它的成功被視為邁向為商務旅行和最終為人類提供生存空間的重要一步。
SpaceShipOne到達太空超過15年後,幾家公司準備進行這種亞軌道飛行。已經出現了使用衛星影象為企業提供有關經濟趨勢的資料的公司。有人建議,在未來的空間活動和其他領域,包括使用上找到的資源月球近地小行星和捕獲太陽能提供電力給地球,這些研究發展有可能成為新的成功領域。
之所以進行大多數太空活動,是因為它們具有某種功利目的,無論是增加知識,增加國家實力還是牟利。但是,仍然存在一種強大的潛在感覺,即人類為了自己的利益而探索太空,“看看太空裡面有什麼”,這一點很重要。儘管人類從地球附近進行的唯一航行(即阿波羅登月計劃)是出於冷戰的動機,競爭中,人們不斷呼籲人類返回月球,前往火星,並訪問太陽系及其他地方。在人類繼續進行這樣的探索旅程之前,機器人航天器將繼續為他們服務,以探索太陽系並探索宇宙的奧祕。
主要里程碑
第一顆人造地球衛星,推出由蘇聯在1957年10月4日人類第一次進入太空,尤里·加加林,展開後,再由蘇聯,周邊的一個軌道的旅程。在第一次人類飛行的 10年內,美國宇航員在月球表面行走。阿波羅 11號機組人員尼爾·阿姆斯特朗和埃德溫奧爾德林於1969年7月20日首次登月。1969年7月至1972年12月,共有12名美國人分別執行六個阿波羅任務,登上月球。此後,沒有人離開地球軌道,但是有500多個男人和女人在太空中連續度過了多達438天。從1970年代初開始,一系列蘇聯空間站(從1991年12月起為俄羅斯),美國Skylab站以及眾多的太空梭飛行為不同時期的人類居住和活動提供了繞地球軌道的基地。從2000年11月2日第一批機組人員居住起,到2011年完成,國際空間站(ISS)是人類永久在太空中生活和工作的基地。它將繼續以這種方式使用,直到至少2024年。
2000年國際空間站,國際空間站是在安裝大型太陽能電池板(長水平面板)後於2000年12月9日從奮進號太空梭上拍攝的。部分建成的電站主要要素包括(從前到後)美國建造的連線節點Unity和兩個俄羅斯建造的模組-推進和動力模組Zarya以及最初的棲息地Zvezda。載有俄羅斯Soyuz TM航天器的飛機停靠在Zvezda的尾端,該航天器載有該站的首批三人乘員組。國家航空和航天局
自1957年以來,繞地球飛行的人造衛星和機器人宇宙飛船已經收集了有關太陽,地球,太陽系中其他物體以及周圍宇宙的寶貴資料。機器人航天器已降落在月球,金星,火星,泰坦,一顆彗星和三個小行星上,已經拜訪了所有主要行星,並由柯伊伯帶天體和包括哈雷彗星在內的彗星核在內層中飛行。科學家利用太空衍生的資料加深了人類對起源和進化的理解 星系,恆星,行星和其他宇宙學現象。
Sojourner漫遊者正在檢查火星上的一塊巨石NASA的Sojourner機器人漫遊者正在檢查火星的Chryse Planitia上的一塊巨石,如其父級太空飛船Pathfinder所拍攝的那樣,於1997年7月4日降落在行星上。
軌道衛星還為地球上許多人的日常生活提供重要服務。氣象衛星可提供有關短期和長期天氣模式及其根本原因的資訊。其他地球觀測衛星可以遙感陸地和海洋區域,收集可以改善地球資源管理並有助於理解全球氣候變化的資料。電信衛星實際上可以在全球範圍內即時傳輸語音,影象和資料。美國,俄羅斯,中國,日本,印度和歐洲運營的衛星可提供精確導航,定位和定時資訊,這對於許多地面使用者來說已經至關重要。 地球觀測衛星對一些國家的軍事當局來說,作為其陸,海,空三軍的補充,也已變得極為有用,並向各國領導人提供了與安全有關的重要資訊。
隨著太空活動的許多好處變得顯而易見,其他國家也加入了蘇聯和美國共同制定自己的太空計劃。它們包括多個單獨執行的西歐國家,並在1975年後通過歐洲航天局進行合作,以及中國,日本,加拿大,印度,以色列,伊朗,北韓,南韓和巴西。到21世紀第二個十年,已有50多個國家擁有太空機構或其他政府機構進行太空活動。