太空充满着无穷的奥秘：地球之外的星球上是不是也有人类存在？流星是怎么一回事？有的星为什么会突然大爆炸？类星体离人类十分遥远，为什么却那么明亮……这些都有待人类去研究、去探索。

本书共分3个部分：地球—星际探测第一站；先人而行的行星际探测器；深邃太空的巡天巨眼，图文并茂，从不同角度、不同层面向你展开一幅幅美丽的太空画面，在学到有关太空知识的同时也能领略到独特的太空美，相信定会受益匪浅。现在就开始这次意义重大深远的太空之旅吧。

本书主要讲述的是人类太空探索“先行者”的故事与畅想。其内容分三部分：探测地球的各种卫星，帮我们深入探究地球家园，也使我们能更好地研究宇宙；星际探测器到达了我们人类身体不能直接到达的地方，使我们“身临其境”、“亲手触及”，验证着我们对宇宙星空的种种遐思与设想；可以观察到数百亿光年外的神秘宇宙空间的太空望远镜，为人类构画出了各种宇宙图景，带领我们窥探深邃太空中隐藏着的众多秘密。

第一章 地球：星际探测第一站

 认识我们的地球

 第一颗人造“地球"卫星

 通信卫星：星际探测第一要务

 气象卫星：风暴来袭早知道

 地球观测卫星：把地球分析个遍

 地球到底是怎样的星球

第二章 先人而行的行星际探测器

 月球探测器：近水楼台先“探月”

 第一次探月尝试

 第一次亲密接触

 “徘徊者”系列探测器

 “勘测者”系列探测器

 惊心动魄的“阿波罗”计划

 苏联的登月计划

 探月热潮又兴起

 未来的月球探索

 月球是人类的下一站吗

 太阳探测器：寻找太阳系的原动力

 “先驱者”系列探测器

 “起源号”采样归来

 未来的太阳探测器

 “夸父计划"

 我们的太阳

 水星探测器：耐热本领超强

 “水手10号”

 “信使号”

 “扭曲”的水星

 金星探测器：百折不挠的探测

 遮着面纱的行星

 第一个金星探测器

 “水手"系列出马

 “金星4号”着陆金星

 开往金星的快车

 “黎明号"前往金星

 炙热金星的寒冷探测

 火星探测器：星际探测的重点

 钟爱火星

 火星使者

 火星上的“人脸”

 火星上的“虫子”

 火星上的水和冰

 热闹的火星探测

 小行星探测：知己知彼为未来

 捎带的考察

 小行星探测器

 小行星带并不唯一

 木星探测器：探测“小太阳系”

 “伽利略号”探测器

 “朱诺号”探测器

 “欧罗巴”的秘密

 木星是未来的太阳吗

 土星探测器：搜寻地外的生命

 土星不“土”

 探测土星

 神秘的“泰坦”

 遥远的冰巨星

 酷冷至尊天王星

 狂风呼啸海王星

 谜一样的星球

 134340号小行星 

 “新视野号”的远行

 太阳系疆域之谜

 神秘的引力

 太阳系有多大

第三章 深邃太空的巡天巨眼

 “四大天王"显神通

 斯皮策的梦想

 “哈勃"太空望远镜

 “康普顿"伽马射线天文台

 “钱德拉"X射线天文台

 “斯皮策"太空望远镜

 未来的太空望远镜

 “詹姆斯·韦布"太空望远镜

 “宇宙学与天体物理太空红外望远镜”

1957年，那颗简单却代表人类第一颗人造地球卫星的“发报机”发射成功之后，人们肯定没有想到，日后这些飘浮于外太空的东西能够如此巨大地改变我们在地球上的生活。它们还先于我们到达那些外太空的荒芜、严酷之境，实现人类星际探测的目标，帮助人类认识宇宙、扩大自己的视野。

首先改变我们生活的就是通信卫星。现代生活中，如果没有它们，几乎难以想象。

众所周知，拥有七大洲、四大洋的地球表面幅员辽阔，还有大洋的隔绝。所以，要想实现各洲之间的通信并不容易。后来，海底电缆的出现使得各大洲之间的通信变得非常便捷。

全世界第一条海底电缆是1850年在英国和法国之间铺设的。至20世纪初，各大洲都被这种奇异的海底粗线联结了起来。然而，海底电缆有不少致命问题：海底地震频发，再加上洋流扰动、船舶抛锚起锚、渔民撒网捕鱼等原因，经常会把海底电缆弄断。而海底电缆铺设不容易，一旦中断修复起来就更难了……

怎么办？人类难道永远只能依靠不问断的海底电缆，才能在这颗星球上实现快速交流吗？当然不会。后来，科学家发现了无线电，用它传播信号，可以省去恼人的电线。一段时间内，这玩意儿奇妙极了。

过了不多久，问题又出现了。人类发明了电视，并且疯狂地爱上了看电视。家家户户的屋顶上都竖起了亮晶晶的天线，人人都想看最及时、最精彩的异域他乡的好节目。可该死的电视信号只能以微波(无线电中的一种)形式传播，而微波只能以直线传播……也就是说，电视信号最多只能传播几十千米，再远了就会被地球的球形地面遮挡。怎么办？在陆地上的话还相对好办，那就是建立中继站接收并转播电视节目。可是在海洋上建立中继站实在太麻烦了。还好，人类对于未知世界的渴求是无穷尽的！人造地球卫星给了人们很好的启发。

试想在太空中有一个中继站，利用它不就可以实现电视信号的远距离传播吗？这一设想在人类进入太空时代后得到了切实的验证。

1958年10月1日，为了应对苏联咄咄逼人的太空优势，美国组建了美国航空航天局，专门致力于航空航天科学技术研究及外太空探索。当年12月，美国航天航天局发射了一颗广播试验卫星——“斯科尔号”。这是人类第一颗通信卫星。这颗卫星上录了这样一段话：这是美国总统在讲话。通过现在的科学，我的声音正从处于外太空的卫星向大家广播。通过这种独特的方式，我向全人类转达美国人民对地球和平的期望，并向全世界人民表达我的良好祝愿。

通过这段录音，美国人表达了一条讯息：美国第一次进行了太空通信实验。他们把人的声音带到了太空，然后再发射回了地球，全球各地的人们都可以收听到……

其实，“斯科尔号”只是颗试验卫星，第一颗真真正正的通信卫星是1960年上天的。它就是“回声1号”。它是一个很不像卫星的卫星：直径约30米的一个镀铝聚酯薄膜大球，看上去有点像一个巨大的银色海滩气球。当时研制这颗卫星的科学家认为，镀铝的大球可以很好地朝各个方向反射电磁波。

这个想法不错，但在事实面前“很傻很天真”。的确，从理论上讲，这亮晶晶的镀铝聚酯薄膜球确实能很好地朝各个方向反射电磁波，但是这种反射回来的电磁波信号极其微弱。因为它反射的电磁波是向四周分散的，而不是汇聚的。这导致地面上的接收设备很难接收到它反射的信号。

后来，就如大家所看到的，通信卫星上都有了各种定向天线，可以朝一个方向集中接收，朝另外一个方向集中发射，保证了电磁信号的强度。

现在，当我们想与朋友联络时，不管他远在欧洲还是美国，亦或是南半球的小孤岛，只要1个卫星电话，很快就能联系上了。这都是因为有了通信卫星。3个通信卫星组网就可覆盖全球通信。人们将太空中的通信卫星群和地面上的光纤通信网相结合，就构成了一条天地一体化的全球信息高速公路。它是全球通信的最佳途径。

同样的，通信卫星技术在星际探测中极其重要。现在，就是此刻，火星周围就有3颗火星卫星在担当中继站的任务。你要是认为火星地面上的“勇气号”和“机遇号”能直接发信号给地球，那就大错特错了。它们全是依靠围绕火星运转的火星通信卫星与地球交流的。

其实，早年地球人发射到火星的探测器之所以经常失败，一个很重要的原因就是通信问题解决不了。不过，无论用多先进的通信卫星、多先进的定向天线，当信号从遥远的外太空传来时总不免衰减。所以，地球上要有更大的“卫星天线锅”，来接收并放大这些信号才行。这就是另外的话题了。

解决了外太空的通信问题，全世界的科学家就可以联合起来了。中国的科学家可在一秒之内拨通美国科学家的电话，相互交流：“卫星云图上显示，又一个堪比卡特里娜的飓风生成了，正在朝佛罗里达州移动……”

哟，这是在谈气象问题吗？这卫星云图就是气象卫星“拍”下来的，它反映了我们地球上的云层覆盖和地表特征等情况。气象部门就是利用卫星云图来识别不同的天气系统、确定它们的位置、估计它们的强度和发展趋势的。

在气象卫星诞生之前，要想准确地预报天气尤其是长期天气预报简直是天方夜谭。下周下不下雨？台风啥时候来，它的强度究竟有多大？今年中国南方会不会发洪水？明年云贵高原还会不会干旱……这些问题的答案，我们都可以依靠气象卫星来寻找。不过，虽然第一颗人造地球卫星在1957年就成功进人太空了，科学家却一直没想到要用卫星去回答上面这些问题。

1960年4月1日，美国航空航天局发射了一颗曾经令美国空军嗤之以鼻的卫星——“泰罗斯1号”。该卫星是美国无线电公司制造的，上面有一台电视摄像机。起初，该公司以为往卫星里塞一架摄像机的创意，能够获得美国空军的合同。但空军方面认为这样的卫星传回来的影像的清晰度远不够侦察使用。他们认为这不是创意，或者说是个毫无价值的创意。随后，美国航空航天局接手，把这颗卫星发射到了太空。他们惊奇地发现“泰罗斯1号”虽然不能提供高精度的侦察照片，却可以监测地球上运动的云，对气象研究具有很高的价值。于是，“泰罗斯1号”成了人类第一颗气象卫星。

截至1965年7月，美国航空航天局共发射了10颗气象卫星。1966年，美国航空航天局又把摄像机安放在一颗地球静止卫星上。这种卫星静止在赤道上空的某一点。靠它监视天气，就是天气在动而“我”不动，很酷吧。

气象卫星主要用于洞察全球天象，监测全球天气变化，从而进行长期天气预报。它还能指出地形地貌特征、海面温度、海雾、植被、洪水和积雪等地面情况，对工农业生产、航空、航海、森林防火、环境监测和军事应用等都能发挥巨大的作用。

根据气象卫星提供的信息，我们知道了云在哪里、要去向何方，再结合当地的温度、湿度、风向等指标，就可以判断某地某时会不会下雨。而卫星云图上热带沿海地区浓重旋转的云团，中间还带着风眼，那很明显就是破坏力很强的台风。这个台风是何时何地生成的，将朝向何方运动，气象部门都清清楚楚了。

现在，气象卫星的技术同样运用于外太空执行任务的探测器。因为有些星球也有简单的气象变化，比如火星虽没有朵朵自云，但也有沙尘暴、四季变化。探测火星的气象变化，可以为我们深入了解火星提供很多信息。美国就曾经发射过专门的“火星气象卫星”。不过，这颗卫星最后没有成功。

气象卫星其实只是地球观测卫星(对地观测卫星)的一种。顾名思义，地球观测卫星就是从太空对地球资源与环境进行观测的人造地球卫星和其他航天器。这个家族中除了气象卫星，还有陆地卫星(以探测地球资源和环境为主)、海洋卫星、制图卫星(专门为做地图而发射的卫星)。苏联“礼炮”系列空间站、欧洲的“空间实验室”等空间站都有对地球观测的任务，也能算做这个家族的一分子。P10-15