世界上的宇宙探测器都有哪些它们有什么用途

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2024年3月26日发(作者：)

世界上的宇宙探测器都有哪些 它们有

什么用途

空间探测器space probe对月球和月球以远的天体和空间进行探测的无人

航天器。又称深空探测器。包括月球探测器、行星和行星际探测器。探测的主

要目的是了解太阳系的起源、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。空间科学的发展，离不开航天器。航

天器按其本身的任务可划分为两类：第一类为无人航天器，它包括人造地球卫

星、月球探测器和行星际自动探测器等；第二类为载人航天器，它包括卫星式

飞船、空间站、登月飞船和航天飞机等。航天器按其运行轨道也可分为两类：

第一类是环绕地球运行的航天器，它包括人造地球卫星、卫星式飞船、空间站

和航天飞机等；第二类是脱离地球引力飞往月球、其他行星及行星际空间的航

天器，它包括登月飞船、各种行星和行星际探测器等。飞行原理空间探测器离

开地球时必须获得足够大的速度(见宇宙速度)才能克服或摆脱地球引力，实现

深空飞行。探测器沿着与地球轨道和目标行星轨道都相切的日心椭圆轨道(双切

轨道)运行，就可能与目标行星相遇，或者增大速度以改变飞行轨道，可以缩短

飞抵目标行星的时间。例如,美国"旅行者"2号探测器的速度比双切轨道所要求

的大0.2公里/秒，到达木星的时间缩短了将近四分之一。为了保证探测器沿双

切轨道飞到与目标行星轨道相切处时目标行星恰好也运行到该处，必须选择在

地球和目标行星处于某一特定相对位置的时刻发射探测器。例如飞往木星约需

1000天的时间，木星探测器发射时木星应离会合点83°(相当于木星在轨道上

走1000天的路程)。根据一定的相对位置要求，可以从天文年历中查到相应的

日期，这个有利的发射日期一般每隔一、二年才出现一次。探测器可以在绕飞

行星时，利用行星引力场加速，实现连续绕飞多个行星(见行星探测器轨道)。

技术特点空间探测器是在人造地球卫星技术基础上发展起来的，但是与人造地

球卫星比较，空间探测器在技术上有一些显著特点。控制和导航空间探测器飞

离地球几十万到几亿公里，入轨时速度大小和方向稍有误差，到达目标行星时

就会出现很大偏差。例如，火星探测器入轨时，速度误差1米/秒(大约是速度

的万分之一)，到达火星时距离偏差约10万公里。因此在漫长飞行中必须进行

精确的控制和导航。飞向月球通常是靠地面测控网和空间探测器的轨道控制系

统配合进行控制的(见航天器轨道控制)。行星际飞行距离遥远，无线电信号传

输时间长，地面不能进行实时遥控，所以行星和行星际探测器的轨道控制系统

应有自主导航能力(见星际航行导航和控制)。例如，美国"海盗"号探测器在空

间飞行八亿多公里，历时11个月，进行了2000余次自主轨道调整，最后在火

星表面实现软着陆，落点精度达到50公里。此外，为了保证轨道控制发动机工

作姿态准确，通信天线始终对准地球，并使其他系统正常工作，探测器还具有

自主姿态控制能力。通信系统为了将大量的探测数据和图像传送给地面,必须解

决低数据率极远距离的传输问题。解决方法是在探测器上采用数据压缩、抗干

扰和相干接收等技术，还须尽量增大无线电发射机的发射功率和天线口径，并

在地球上多处设置配有巨型抛物面天线的测控站或测量船。空间探测器上还装

有计算机，以完成信息的存贮和处理。电源系统太阳光的强度与到太阳距离的

平方成反比,外行星远离太阳，那里的太阳光强度很弱，因此外行星探测器不能

采用太阳电池电源而要使用空间核电源。结构状况空间探测器承受十分严酷的

空间环境条件,有的需要采用特殊防护结构。例如"太阳神"号探测器运行在近日

点为0.309天文单位(约4600万公里)的日心轨道，所受的太阳辐射强度比人造

地球卫星高一个数量级。有些空间探测器在月球或行星表面着陆或行走，需要

一些特殊形式的结构，例如适用于在凹凸不平表面上行走的挠性轮等。空间探

测器的任务空间探测既包括对地球空间范围的探测，也包括对月球，行星和行

星际空间进行探测。对地球以外的空间探测的主要目的是：研究月球和太阳系

的起源和现状，通过对太阳系各大行星及其卫星的考察研究，进一步揭示地球

环境的形成和演变情况；认识太阳系的演化，探寻生命的起源和演变历史，利

用宇宙空间的特殊环境进行各种科学实验，直接为国民经济服务。空间探测器

装有科学探测仪器，执行空间探测任务。空间探测的主要方式有：(1)在近地空

间轨道上进行远距离空间探测。(2)从月球或行星近旁飞过，进行近距离探测。

(3)成为月球或行星的人造卫星，进行长期的反复观测。(4)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。(5)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。(6)在深

空飞行，进行长期考察。空间探测器的成果空间探测的范围集中在地球环境、

空间环境、天体物理、材料科学和生命科学等方面。自1957年10月4日第一

颗人造卫星发射上天，到2000年全世界已发射了100多个空间探测器。它们对

宇宙空间的探测取得了丰硕成果，所获得的知识超过了人类数千年所获知识总

和的千百万倍。1958年1月31日美国发射成功第一颗卫星探险者1号，它首

次探测到地球周围存在一个高能电子、粒子聚集的辐射带，这就是著名的

范·艾伦辐射带。1958年末美国发射的先驱者3号探测器，在飞离地球10万

千米的地方又发现了第二条辐射带。这是利用人造卫星和空间探测器最初探测

的典型成果。从1958年开始，人类用人造卫星、宇宙飞船、空间站和航天飞机

等作为探测手段，对近地空间的环境，如地球辐射带、地球磁层、太阳辐射、

极光、宇宙线等进行了探测。美国的"探险者"、"轨道地球物理观测站"、"轨道

太阳观测站"系列，苏联的宇宙号、预报号、质子号系列中的一部分，中国的"

实践"系列等，借助携带的科学仪器，测量了地球大气层、电离层、磁层的基本

结构，测量了太阳光辐射谱、空间粒子成分、高能电子、高能质子和太阳磁场

等参量及其变化，探测了各类现象之间的相互关系等。通过对空间环境的探测

和研究，为各类航天器的发射和飞行，航天员较长时间在太空生活，并实现太

空行走和其他太空活动，提供了重要数据和安全条件。从1959年开始，人类已

经跨过近地空间到月球以至月球以外的深空进行探测活动。各种空间探测器相

继考察了月球，拜访了太阳系的水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海

王星以及"哈雷"彗星等。其中对月球的考察最详细，甚至派遣了航天员赴月球

实地考察；对金星、火星不仅拍摄绘制了地形图，而且还多次发射无人探测器

在金星和火星表面着陆进行科学考察。科学家由此初步揭开了月球和太阳系各

大行星的不少奥秘，回答了过去天文学家们争议不休的许多不解之谜。从1960

年美国发射第一颗天文卫星"太阳辐射监测卫星"开始，人类陆续发射了分别对

X射线、V射线、紫外线和红外线等进行观测的天文卫星，它们突破了地球大气

层对天体辐射的阻挡，获取了来自宇宙空间整个波段的电磁辐射，实现了高灵

敏度和高分辨率的观测，使对天体的观测波段扩大到紫外线、X射线、V射线等

地面无法观测的波段，从而不断揭示出宇宙的真实面貌。各国的空间探测器

1959年1月苏联发射了第一个月球探测器--月球1号，此后美国发射了徘徊者

号探测器、月球轨道环行器、勘测者号探测器。60年代以后，美国和苏联先后

发射了100多颗行星和行星际探测器、分别探测了金星、火星、水星、木星和

土星，以及行星际空间和彗星。其中有先驱者(美)、金星(苏)、水手(美)、火

星(苏)、太阳神(美、德合作)等探测器。美国在1972年3月发射的先驱者10

号探测器，已在1986年飞越冥王星的平均轨道，成为第一个飞出太阳系的航天

器。美国1989年5月发射的麦哲伦号探测器，于1990年8月后一直绕金星飞

行，1991年发现金星仍存在地质活动。日本于1991年8月发射太阳-A探测器，

用于观测太阳活动。

用途：

宇宙探测器用于人类对深空的探索和研究。首先是利用航天技术的优势，

更加全面地了解和认识日地空间环境，例如考察高空辐射带，宇宙射线，太阳

风等对地球上生态的影响；其次，开发太阳系资源，在月球，火星上建立永久

性空间基地，甚至为向这些地外星球移民创造条件；再次，通过对各大行星形

成的研究，考察地球形成的历史，探索生命的起源，同时发现更多的新天体，

揭开宇宙演化的奥秘，寻觅宇宙人的踪迹等等。第一个月球探测器进入太空30

多年以来，人类已经有计划，有步骤地对太阳系各个天体进行了广泛考察，获

得了极其丰富和宝贵的资料，加深了人们对太阳系空间的认识，甚至改变了过

去长期建立起来的旧观念，并为进一步征服太阳系创造了条件。总之，通过探

测器的探访，对一些天文现象大都陆续寻觅到了答案，而且不断获得新的发现，

在人们面前展现出一幅崭新的太阳系面貌。

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