深空探测历史进程及未来发展-2019年文档资料
深空探测历史进程及未来发展
进程间通信实验1 概述
深空探测是指脱离地球引力场，进入太阳系空间和宇宙空间的探测，是相对于近地轨道航天器而言的。根据2000年发布的《中国的航天》白皮书中的定义，国内目前将对地球以外天体开展的空间探测活动称为深空探测。这个定义更加明确了我国深空探测的对象和目的。本世纪的深空探测以太阳系空间为主（月球、火星、水星和金星、巨行星的卫星、小行星和彗星），兼顾宇宙空间的观测。随着深空探测技术的提高，人类的脚步将会到达更远的地方，深空探测的概念也会继续发展。
深空探测应该实现以下几个目标：利用空间资源（能源、资源、环境）；扩展生存空间；探索太阳系和宇宙（包括生命）的起源和演化；为人类社会的可持续发展服务。
2 深空探测的历史进程
从1958年美国和前苏联启动探月计划开始，世界发达国家和航天技术大国都先后开展了多种类型的深空探测活动。至今，深空探测已走过55年的历史，据统计，从世界上第一颗月球探测器“先驱者0号”（Pioneer 0）至2014年12月日本的“隼鸟2号”，世界各国共实施深空探测任务243次，成功或部分成功136次，失败100次，仍在飞行途中的为7次，成功率为56%，这里所说的成功或部分成功的判定依据主要以是否返回探测数
据为准。
2.1 月球探测
全世界进行过月球探测的国家和地区有美国、前苏联/俄罗斯、欧洲和日本以及中国。已经开展月球探测活动126次，其中美国56次、包括10次载人月球探测，成功37次，失败19次，成功率66%。俄罗斯64次，成功21次，失败43次。欧洲，日本和印度各1次。中国4次，分别是嫦娥1号，嫦娥2号，嫦娥3号和嫦娥再入返回试验器。
1959年1月2日，前苏联发射了月球1号探测器，这是人类首颗抵达月球附近的探测器。1969年7月16日至24日，3名美国航天员乘坐的11号飞船于7月20日在月面静海区着陆，人
类的足迹第一次印在了月球上。1990年1月24日，日本发射了飞天号探测器。2003年9月，欧洲成功发射了它的第一颗月球探测器――智慧1号，标志着欧洲探月活动正式开始。中国的月球探测经过了长期的跟踪研究和积累，2007年10月，成功发射“嫦娥一号”，实现了“精确变轨，成功绕月”的预定目标，获取了 120 m分辨率全月图和大量科学数据。2010年10月发射了“嫦娥二号”月球探测器，获得了 7 m分辨率全月图和1.5m局部影像图，发现了铬元素和月球微磁场的存在，国际上首次获得了“图塔蒂斯”小行星10m分辨率图像。2013年12月，成功发射“嫦娥三号”月球探测器，实现了月球软着陆和月面巡视勘察，并首次获得了地球等离子体层图像、月基观测天文图像
和月表浅层剖面图等。2014年11月1日再入返回飞行试验返回器顺利着陆，探月工程三期再入返回飞行试验获得圆满成功。
2.2 火星探测
人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史。最早期的探测器几乎都失败了，而火星探测也就是在一次又一次的失败中不断前进。
1962年11月，前苏联发射火星-1探测器，这是人类首次成功的火星探测飞行。1971年，前苏联发射火星-2和火星-3探测器，火星-2探测器到达火星后不久便失去了联系，火星-3探测器的轨道器没有成功，但是其着陆器却成为了有史以来第一个成功在火星表面着陆的探测器，虽然它仅仅火星上工作了大约20秒，甚至没能发回一张完整的照片就永远与地球失去了通信联系。1971年，美国发射水手9号，成为第一颗绕火星公转的探测器，第一次传回了大星有关这颗红星球的信息，包括火星表面的巨火山、大峡谷体系及水曾在该星球上流动的证据。2003年6月2日，欧洲航天局的“火星快车”探测器发射升空。2004年1月23日，欧洲航天局宣布，“火星快车”探测器发现火星南极存在冰冻水，这是人类首次直接在火星表面发现水。2013年11月5日，印度成功发射“曼加里安”火星探测器；2014年9月24日，印度“曼加里安”火星车成功进入火星轨道，印度成为全球第4个成功进行火星探测的国家。
2.3 对其他星球的探测
另外，人类对除月球、火星以外的其他星球也进行了多次探测，这包括水星、金星、类木行星、彗星和小行星。
1973年，美国发射水手-10探测器，进入近日点在水星轨道上的日心轨道，成为人造行星，
经过三次飞越水星，对水星45%的表面进行了成像探测。但是，人类仍然不能了解这个神秘星球的全貌。2004年8月3号，美国信使号水星探测器成功发射，经过六年半的飞行于2011年3月进入水星轨道。“信使号”为火星的研究提供了大量的图片和资料，对于人类认识水星具有极其重要的意义。2014年，从信使号传回的图片中发现水星北极地区有冰的存在。
人类对太阳系行星的空间探测首先是从金星开始的，迄今为止，发往金星或路过金星的各种探测器已经超过40个，获得了大量有关金星的科学资料。1990年美国发射的麦哲伦号金星探测器对金星地表拍摄了非常详细的地形照片。2005年11月9日，欧洲空间局的“金星快车”探测器升空。这是欧洲首次发射金星探测器，也是第一个对金星大气和等离子环境进行全球研究的探测器。这些空间探测器使科学家们认识到金星的三层大气结构、乱石纵横的地质地貌以及金星的温室效应等。
类木行星为类似木星的气体行星，体积较其他岩质的行星来的大，包括木星，土星，天王星以及海王星等四个行星。最早探测木星的是发射于1972年的先驱者-10；1973年发射的先驱者-11在飞越木星时，利用木星的引力飞越土星；1977年发射的旅
行者-2对木星、土星、天王星进行了联合探测；1989年，美国和欧洲航天局联合发射“伽利
略”探测器，探测木星及它的四颗卫星；1997年，“卡西尼”探测器发射成功，用于探测土星和它的卫星――泰坦。对类木行星的探测也取得了许多成功：在木卫二上发现了冰层和海洋，其洋底存在火山，有着丰富的海洋热能，这说明木卫二有可能存在原始生命活动。在木卫三表面发现有水和泥浆从表层裂缝中涌出，表明其覆盖有冰层，冰层下可能存在咸水海洋。在泰坦上发现液体甲烷湖泊，科学家指出在其冰封的地下可能存在液态水层。从二十世纪七十年代开始，在一些探测项目中出现了对彗星及小行星探测的任务。1985年ESA发射了第一个专门探测彗星的探测器――乔托号，该探测器飞越哈雷彗星后暂停工作。于1990年恢复，并在1992年7月10日与Grigg-Skjellerup彗星相遇。日本于1985年发射“先锋”和“彗星”两个相同的探测器，并与1986年分别飞越彗星。2004年3月2号，欧洲空间局发射罗塞塔号彗星探测器，主要任务是探索46亿年前太阳系的起源之谜，以及彗星是否为地球“提供”生命诞生时所必需的水分和有机物质。2014年11月13日凌晨，由罗塞塔彗星探测器释放的“菲莱”着陆器成功登陆，成为人类首个登上彗核的航天器。
3 深空探测的未来发展
深空探测是在卫星应用和载人航天取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系空间进行的探索。尽管探索之路困难重重，但
人类迈向宇宙的步伐从未减缓。面对未知的茫茫宇宙，人类没有退缩，而是在探索未知的路上攻难克险、勇往直前。二十一世纪，深空探测必然会取得更多成果。
3.1 未来关注问题
未来的深空探测将主要重点围绕太阳系和行星系统的起源
与演化，寻地外生命和宜居环境。针对不同的星球，侧重点有所不同，具体情况列表如下：
行星未来研究问题
月球月球的地形地貌的形成，其外壳的成分与结构；能源资源和矿产资源的全球分布；极区的环境特征，极区冰的含量、纯度；挥发物的起源和去向
火星有无生命活动信息，过去是否存在过生命；生命活动的环境即火星水体的活动与演化；火星气候的状态及演变水星地质构造及形成，内核与外壳分别由什么构成；水星的起源与演化；极地水冰含量、厚度和纯度、；磁场的源及磁层的构成
金星大气组成与结构、闪电和气辉、热层及电离层动力学；温室效应的机制；地形地貌与地质构造；微量气体及其同位素的含量，氪和氙等重的惰性气体的含量；挥发性物质在内部演变过程中的作用
类木行星行星的起源与形成的共性；大气层的形成和演化，结构及其动力学；磁场的源；资源分布与开发；类木行星的卫星
上是否存在生命
彗星和小行星研究有机成分和水来研究地球生命物质的来源；研究对地球存在威胁的小行星的大小、结构及组成并监测其运行；小行星母体内部的熔融分异机制；建立小行星与陨石之间的直接联系；太阳系小行星的成因和演化历史
深空探测以月球及火星的探测为主，同时将适当开展类木行星及其卫星、水星、金星、彗星及小行星探测。探月未来的发展趋势是探测月球资源并利用；开发利用月球特殊空间环境资源（超高真空、无大气活动、无磁场、地质构造稳定、弱重力、超洁净），建立月基天文台、特殊生物制品和特种新型材料生产基地、基础科学实验室等；建立月球长期居留基地并
利用月球进行深空探测。目前，火星探测的技术能力日趋成熟，对火星全球的了解也已不输月球，未来将朝着重点地区精细探测、采样返回、载人环绕和登陆的方向迈进。美国计划在2020年前后发射空间生命科学实验室、火星钻探漫游者，并于2037年派宇航员登上火星。