行星際飛行器

行星際飛行器interplanetary vehicle ，在行星際空間飛行的人造天體稱為行星際飛行器，包括飛向和繞過行星的飛船﹑擊中行星(硬著陸和軟著陸)的火箭和行星的人造衛星等。行星際飛行器的運動基本上可以認為是在地球、太陽和其他行星的引力作用下的限制性多體問題。利用作用範圍可以把它簡化為幾個受攝二體問題。

運動三個階段

與月球火箭類似，行星際飛行器大致也分三類：飛向、接近或繞過目標行星、擊中目標行星(硬著陸和軟著陸)和人造行星衛星。行星際飛行器的運動基本上可以認為是在地球﹑太陽和其他行星的引力作用下的限制性多體問題。利用作用範圍可以把它簡化為幾個受攝二體問題。

行星際飛行器

行星際飛行器的飛行可分為三個階段：（1）從地球附近發射到脫離地球作用範圍前；它除了受地球的引力(包括地球形狀攝動)作用以外，還受地球大氣的阻力和月球﹑太陽引力的作用。它相對於地球的運動軌道接近於雙曲線。這一階段的飛行時間很短。（2）脫離地球作用範圍後到進入目標行星作用範圍前——過渡軌道，主要研究飛行器的日心運動，飛行器在太陽(有時還考慮某些行星)的引力作用下，相對於太陽的運動軌道基本上是一個橢圓。這一階段飛行時間最長，是飛行器運動的主要階段。（3）進入目標行星作用範圍；這時飛行器在目標行星和太陽的引力作用下運動，它相對於目標行星的運動軌道接近於一條雙曲線。如果要使飛行器成為行星的人造衛星或者在行星表面上軟著陸，則需要利用制動火箭使飛行器減速。這個階段持續時間也很短。

有些飛行器是同時飛往幾個行星的，例如“先驅者”11號﹑“水手” 10號和“航行者”2號等。這些飛行器的運動除了上述三個階段外，當進入“過路”行星的作用範圍時必須考慮這些行星的引力作用，直到完全脫離它們的作用範圍為止，對於需要回收的行星際飛行器，它的返回軌道也經歷上述幾個階段，只是過程相反，即把目標行星當作出發行星，把地球當作目標行星。

運動軌道

行星際飛行器的運動主要是在軌道過渡階段，這個階段的軌道設計十分重要。選擇什麼樣的過渡軌道以使能量消耗不大而飛行時間又較短的最最佳化問題，以及飛行中幾次靠火箭推力換軌的軌道過渡問題，都是行星際飛行器動力學的重要問題。最節省能量的過渡軌道是日心橢圓軌道，它在近日點和遠日點上分別與相應的兩個行星的運動軌道相切，故又稱雙切軌道。這種過渡軌道是霍曼在1925年首先提出的﹐也稱霍曼軌道。

霍曼軌道

霍曼軌道以太陽為一個焦點，遠日點（或近日點）和近日點（或遠日點）分別位於地球軌道和目標行星軌道上。軌道的長軸則等於地球軌道半徑與目標行星軌道半徑之和。沿著雙切軌道運動的飛行器從地球到目標行星的飛行時間，是這個橢圓運動周期的一半。根據各個行星的平均軌道半徑，求出從地球沿雙切軌道向行星發射飛行器的速度V 和飛行時間△t 。

用能量最省航線飛向遠距離行星的時間太漫長，如飛向冥王星約需46年。為節省時間，需採用其他航線，或者在航程中用自備動力加速，或者藉助其他行星的引力加速，但這樣一來，其軌跡不再是單純的橢圓、拋物線或雙曲線了。

在實際套用中，為了克服火箭發射場地理位置的局限，飛向月球和行星的探測器一般先進入繞地球飛行的過渡軌道，然後在合適的方位上加速進入預定航線。為了便於修正軌道和節省燃料，在空間飛行中還設計一種駐留軌道，它們是圍繞著地球和目標行星飛行的衛星軌道。

行星的運動軌道不是圓形，而基本上是一個橢圓，它們的軌道也並不在同一平面上，因此，行星際飛行器的運動實際上將更為複雜些。目前都用天體力學數值方法計算它們的軌道。

作用範圍

行星際飛行器

質量較小的天體周圍的一個受引力作用的區域。它的邊界一般取以為中心、半徑長度為的球面，因此又稱為作用球。設質量較大的天體M 和質量較小的天體之間的距離為A 。另一質點P 在m 的作用範圍內時，主要考慮對它的引力，M 對它的引力則作為攝動力；P 在的作用範圍外面時，主要考慮M 對它的引力，而以對它的引力作為攝動力。在近似討論時，往往先忽略攝動力，將P 在和M 的引力作用下運動的三體問題簡化為兩個二體問題。

根據不同的需要，作用範圍的半徑ρ 有三種不同的取法：
（1）以M 對P 點直接引力作為標準的作用範圍半逕取為這種作用範圍又稱引力範圍。
（2）以對P 點的引力和攝動力大小之比作為標準的作用範圍半逕取為這就是通常所說的作用範圍。
（3）以平面圓型限制性三體問題的拉格朗日特解L 到天體的距離為作用範圍半徑，近似地取為這種作用範圍稱作希爾範圍，主要套用於天體演化學。

霍曼轉移

兩個高度不同的軌道間轉移經常用到的一種方式是霍曼轉移，霍曼轉移所用的軌道是一近地點在較低高度、遠地點在較高高度的橢圓軌道。

雙切軌道I和駐流軌道II

因為充分的利用了星體引力產生的能量，所以這種轉移所用到的能量最小。利用這一軌道太空飛行器可以實現從低軌道到高軌道的轉移，或從高軌道到低軌道的轉移。(這裡的高軌道、低軌道不特指某一高度的軌道)1925年，德國工程師奧爾特·霍曼博士推導出在兩條傾角相同、高度相異的圓形軌道間轉移衛星的最小能量方法，稱之為霍曼轉移。

霍曼轉移涉及兩次水平加力機動。在圓形軌道中運動的物體受到正向水平推力時，開始從較低的軌道轉移到較大的橢圓形軌道，加力點是這個橢圓的近地點。然後順著該橢圓軌道，物體開始向遠地點運動，當到達遠地點時，開始了第二次加力仍為正向水平推力，使得軌道轉移到遠地點高度上的圓形軌道。同樣高軌道到低軌道轉移也是這樣，只不過這時物體是從遠地點向近地點運動，經歷的是兩次減速運動。

在低軌道向高軌道的霍曼轉移中發生了兩次加速，可能會認為高軌道的運動速度要比低軌道快，這與提過的高軌道的運動速度慢於低軌道運動速度是矛盾的。不要忘了在進行霍曼轉移時，近地點的運動速度要小於遠地點速度，當到達遠地點時運動速度已經較原來的圓形軌道速度小了很多，並且不足以維持在這一高度的圓形軌道運動，所以還要進行加速，但加速後的速度還是小於低軌道上的運動速度。至於高軌道到低軌道的轉移，你也可以分析一下。

霍曼轉移雖然所用到的能量最小，但它是以犧牲時間為代價的。要實現更快的轉移需要更多的能量，消耗的推進劑增多。在實際的飛行中，採用霍曼轉移還是快速轉移實現軌道轉移是由任務決定。如果執行救援任務，需要爭取時間，那么採用霍曼轉移就不合適了。

過去的任務

Luna 2 月球2號

Luna 2 月球2號 於1959年撞上月球 (蘇聯)

Luna 3 月球3號 於1959年首次獲得月球遠端照片 (蘇聯)

Mariner 2 水手2號 於1962年12月成為第一艘成功低空飛越金星的探測器，發回的信息證明金星是個熾熱的星體（華氏800度，現在修正為900度），且被厚雲似的二氧化碳大氣覆蓋。

Mariner 3 水手3號 1964年11月5日升空，在進入行星際空間後因保護性覆蓋物無法彈出導致失蹤。由於無法用太陽能板吸收太陽能，探測器不久也因電池用盡而失效，至今它還在繞太陽公轉。它本來是為了同水手4號一同飛越火星而發射的。

Mariner 2 水手2號

Mariner 4 水手4號 水手3號的姐妹探測器，於1965年到達火星，在路過的途中拍攝了火星表面22張近距照。探測器發現了那裡是個環形山世界，大氣層比預計的稀薄得多。科學家由此總結出火星無論是從地質學還是生物學角度看，都是一顆“死”星。

Mariner 9 水手9號 發射失敗的水手8號的姐妹探測器，於1971年成為第一艘繞火星公轉的飛行器，第一次傳回了大星有關這顆紅色星球的信息，包括火星表面的巨火山，大峽谷體系，及水曾在該星球上流動的證據。這艘探測器也給火星的兩顆小衛星Phobos和Deimos拍了幾張近距照。

Apollo 阿波羅號

Apollo 阿波羅號 6個人造登月機，並在1969-72年間採回了月球樣本。

Luna 16 月球16號 於1970年將月球樣本自動採回地球(蘇聯)

Pioneer 10 和 Pioneer 11 先鋒10號與11號 先鋒10號於1973年成為第一艘飛越木星的飛行器，緊接著是先鋒11號於1974年。然後，它們於1979年相繼成為第一批研究土星的探測器。先鋒們也是用來測試通過小行星帶與木星巨磁場的生存率的。事實看來，小行星帶實在是小菜一碟，但它們卻差點被木星磁場中的離子炸裂。這個情報使得後來的旅行者計畫的形勢十分嚴峻。先鋒11號的RTG動力系統損壞，它與地球的最後一次聯繫是在1995年11月。先鋒10號尚且工作正常（但也快了），但由財政預算的減少，已無法對它進行常規的跟蹤。最後一次從它那裡獲取數據是在1997年3月31日。它們將成為第一批進入星際空間的飛行器。 （先鋒計畫已於1997年3月31日正式終止，雖然美國方面仍不定時地與它進行聯繫。） 當它倆離開太陽系時，將把帶有的一幅6*9英寸的金匾彈出至飛行器主框架。

Mariner 10 水手10號

水手10號

借金星之引力協助於1974年到達水星。該探測器率先以紫外線發回了金星大氣近距照，揭示了許多早先未見過的雲質覆蓋物的細節，並發現整個雲層系統每4個地球日繞行星一周。水手10號在能量用完之前，在1974到75年間作了三次飛越水星的飛行。飛行揭示了水星是個表面環形山密布的世界，質量比原先估計的大得多，看來它有一個占有它全部質量75％的鐵質核心。

Venera 7 於1970年成為第一艘在另一個行星表面（金星）上發回數據的探測器。

Venera 9 1975年，在金星上進行了軟著陸，發回了表面的圖片(蘇聯)。是第一艘在另一個行星上著陸的飛行器。

Pioneer Venus 金星先鋒號 軌道飛行器與四個大氣探測器；於1978年製作了第一張金星表面高解析度地圖。

海盜1號

海盜2號

Viking 1 海盜1號 於1975年8月20日在佛羅里達的坎培拉海角由TITAN 3E-CENTAUR D1型火箭發射升空。探測器於1976年6月19日進入火星的軌道，著陸裝置於1976年7月20日在Chryse平原斜坡著陸成功。接著，它立即投入了事先編好程式的尋找火星微生物的工作中去（人們仍在爭論：火星上是否有生物存在）， 並發回了難以置信的周景全彩色圖。科學家由此知道了原來火星的天空是略帶桃粉色的，並非是他們原先所想的暗藍色（天空是粉紅色，因為稀薄大氣中的紅色塵粒反射太陽光所致）。著陸器在一片紅色沙地上著陸，大圓石向四周延伸，使得它的照相範圍最遠。

Viking 2 海盜2號 於1975年9月9日發射，於1976年8月7日進入火星軌道，1976年9月3日觸地於烏托邦平原。完成同它姐妹探測器一樣的任務，意外地，地震檢波器的正常工作使它記錄了一次火星地震。海盜著陸器1號於1982年11月11日作了最後一次數據傳輸，JPL的控制者們花了6個半月仍然無法同它恢復聯繫。全部任務於1983年5月21日結束。

Voyager 1 旅行者1號

旅行者1號

旅行者1號於1977年9月5日升空，於1979年3月5日飛越木星，1980年11月13日飛越土星。旅行者2號於1977年8月20日升空（早於1號），1979年8月7日飛越木星，1981年8月26日飛越土星，1986年1月24日飛越天王星，1989年8月8日飛越海王星。外層行星每189年呈一彈弓形，旅行者2號充分利用這一優勢。旅行者1號原則上也可以，不過JPL為了讓它在路中接近土衛六泰坦，直接向冥王星飛去，兩次探測器活動之間，我們有關這四顆巨行星及它們衛星的知識大幅擴展。旅行者1及2號發現木星的大氣動力結構、閃電、極光極複雜，還發現了三顆新衛星。2個最大的驚人點則在於：木星有光環，木衛一有活躍的硫火山，在朱庇特磁層中產生了重要效應。當兩艘探測器到達土星時，它們發現了1000多個小光環和7顆衛星，包括預計中存在的保證光環結構穩定的牧羊衛星。氣候與木星的相比較相當穩定：宏大的噴射流很少有分叉（一個長達33年的白點/圓帶被發現），土衛六的大氣煙霧騰騰，土衛一的出現也很令人吃驚：一次劇烈的星球碰撞使它的外形像顆死星。大驚奇在於光環的奇怪外觀：穗狀、帶狀、輪輻狀，出乎意料，無法解釋。

Voyager 2 旅行者2號

旅行者2號

由於工程師與程式設計師的努力，使它得以繼續前往天王星和海王星的任務。天王星外觀為單色，奇怪的是它的磁場軸與它本已偏斜很大的自轉軸之間的偏斜也很大，使得它的磁層很怪。天衛一上發現了冰海峽，天衛五則是一個奇怪地形的拼湊物。發現了10個衛星及多於1個的光環。 與天王星比較起來，海王星的氣候十分活躍，雲的形狀多種多樣。一個光環上的光環弧成為一個個亮片。另外又發現其他6顆衛星，2個光環。海王星的磁場軸也很傾斜。海衛一外觀如有角的放大鏡，看起來有不少噴泉。如果沒有未預料的失敗發生，我們將能在與它們保持聯繫，直到2030年。兩架飛行器有大量的聯氨燃料。旅行者1號的推進劑能使用到2040年，2號的能用到2034年。限制因素則在於RTG(放射性同位素熱電產生器)。到2000年前，UVS (紫外線分光計) 儀器的動力將耗盡。到2010年，剩餘的動力使得所有的場與粒子儀器無法同時工作。這時，一個能源共享方案將被執行，使得場與粒子儀器中的一些與另一些輪流工作。飛行器能在這狀態下持續工作約10年。到最後，能量可能太少，以致無法正常維持飛行器的工作。

Vega 國際計畫 VENUS-HALLEY（金星－哈雷），於1984年發射，帶有一個軌道飛行器和一個著陸器，做了一次接近哈雷彗星的飛行。

Phobos 1988年由蘇聯發射的兩艘飛行器。一個沒有跡像地失敗了，在第二個失敗前只發回了少量的圖片。

Giotto

行星際飛行器

Giotto 於1985年7月2日由ESA的Ariane-1發射升空， 於1986年3月13日到達距哈雷彗星核心僅540千米（上下誤差40千米）處。飛行器帶有10個儀器，包括一個多色照相機，傳回了一點數據，不久便由於接近目的地而被關閉，連線暫時中斷。由於高速中遭塵灰衝撞，飛行器損壞嚴重，進入預期位置並固定後不久便宣告進入冬眠狀態。1990年4月，Giotto重被激活。3個儀器仍可操作，4個被部分破壞但已無法使用，剩下的，包括那個照相機，已完全不可用了。1990年7月2日，Giotto邂逅了地球，於1992年7月10日被重定位於飛向Grigg-Skjellerup彗星。

Clementine 克萊門特號 彈道防衛組織(SDIO前身)與NASA的聯合任務計畫，為BMDO進行飛行測試Lawrence Livermore開發的感測器。飛行器由海軍調查實驗室製造，1994年1月25日升空，在月球上空進行為期2月的425千米到2950千米的公轉，任務為制地圖。飛行器上有UV和mid-IR製圖機等儀器，還包括一個雷射雷達製圖機，用來獲取月球的中緯度海拔數據。5月的早些時候，科學家打算讓飛行器飛離月球軌道來飛過小行星1620 Geographos，但一個失敗阻止了這個試圖。地面控制者恢復了對飛行器的控制，它的未來探索任務還在考慮中。

Mars Observer 火星觀察者號

火星觀察者號

火星軌道飛行器，有一個解析度為1.5米/點的攝像儀。1992年9月25日由Titan III/TOS助推器發射成功。當它於1993年8月21日正準備進入火星軌道的時候，聯絡中斷。飛行器任務被近取消(事後分析)。火星全球堪探者號，一個替代任務完成了MO應完成的大部分科學任務，它於1996年11月升空。

Magellan 1989年5月發射，給金星表面98％的地方製作了地圖，解析度為300米，還給這顆行星做了95％的重力場圖。它最近正在進行為期80天的空氣制動工程，來降低公轉高度與減緩公轉速度。它已完成了雷達製圖工作與重力數據收集。在1994年秋天，在它的放射性同位素熱電產生器的預期壽命到來之前，它被故意發往金星大氣，做進一步的空氣制動研究，為今後的任何節約大部分燃料。
Mars 96 火星96號 一個大型的軌道飛行器，含有幾個著陸機，原先被稱為火星94號。1996年11月17日發射失敗。（原來的96號令人注目了一會兒，直到不久後火星98號計畫宣告取消。）(更多的信息 來自 MSSS 及 來自 IKI (俄羅斯))

進行中的任務

Voyagers 1 和2 旅行者1和2號 可在被操控下繼續工作15年以上，在此期間在空間中穿梭直至飛出太陽系。普遍認為，在放射性同位素熱電產生機失效前，旅行者們能工作至2015年。它們的飛行路線是冥王星外無行星的證據。它們下一步的科學發現在於找到太陽大氣邊緣的確切位置。太陽大氣邊緣的低頻率放射現象能用來幫助旅行者確定它的位置。旅行者們都使用它們的紫外線分光計來給太陽大氣邊界製圖，並研究接受到的星際風。宇宙射線探測器監測到了來自太陽大氣外發來的宇宙射線的能量光譜。 旅行者1號已超越了先鋒10號飛行器，是目前人造物體中距地球最遠的。

Galileo 伽利略號

伽利略號

木星的軌道飛行器及大氣探測器，現正處於木星軌道上。它將對木星的衛星作進一步的探測。它現已進入木星的大氣中，將提供我們有關這顆紅色巨型氣態星球的直接數據。 伽利略號在飛往木星的路上已發回了兩顆小行星951 Gaspra和243 Ida的分解照片，它也在它獨特的視角傳回了撞擊木星的蘇梅克列維9號彗星的照片。 展開高收益天線(HGA)的努力被放棄，低收益天線大約只能每秒傳輸10個位數據。JPL原先準備了一個備用計畫，在深空網路（Deep Space Network）的飛船中使用增強型接收天線和高壓縮率數據（類JPEG的圖片壓縮方法，一種用儀器達到的近無損壓縮方式）。由於低收益天線的低速，伽利略號只完成了原先科學觀察的70％。同時朱庇特氣候影響強烈，使得它受折磨不少。

伽利略號日程表(UTC時間)
10/18/89 - 從太空梭中發射
02/09/90 - 飛過金星
10/**/90 - 發回金星數據
12/08/90 - 第一次飛過地球
05/01/91 - 高收益天線打開失敗
07/91 - 06/92 - 第一次飛經小行星帶
10/29/91 - 飛過小行星Gaspra
12/08/92 - 第二次飛過地球
05/93 - 11/93 - 第二次飛經小行星帶
08/28/93 - 飛過小行星Ida
07/13/95 - 探測器飛離
07/20/95 - 軌道飛行器與預計偏離
12/07/95 - 與木星會面
06/27/96 06:30 - Ganymede-1
09/06/96 19:01 - Ganymede-2
11/04/96 13:30 - Callisto-3
11/06/96 18:42 - Europa-3A (非預計會面，與Callisto在相同公轉軌道上，與Callisto相距32000千米)
12/19/96 06:56 - Europa-4
01/20/97 01:13 - Europa-5A (在27400千米外飛過)
02/20/97 17:03 - Europa-6
04/04/97 06:00 - Europa-7A (非預計會面，距23200千米的Ganymede-7公轉軌道上)
04/05/97 07:11 - Ganymede-7
05/06/97 12:12 - Callisto-8A (非預計會面，距33500千米的Ganymede-8公轉軌道上)
05/07/97 15:57 - Ganymede-8
06/25/97 13:48 - Callisto-9
06/26/97 17:20 - Ganymede-9A (非預計會面，距80000千米的Callisto-9公轉軌道上)
09/17/97 00:21 - Callisto-10
11/06/97 21:47 - Europa-11 (更多的詳細)
伽利略號的擴充任務已被通過，如果順利的話，將在另兩年內集中力量研究木衛二。

Hubble Space Telescope 哈博天文望遠鏡

哈博天文望遠鏡

1990年4月發射上空，1993年12月接受調整修理。哈博能在很長一段時間內提供照片和光譜。這成為行星探索中獲得更高分辯率數據的重要的另類因素。比如說，最近來自哈博的數據顯示現在的火星比海盜號任務期間的更冷更乾燥；哈博望遠鏡有關海王星的數據顯示它的大氣面貌變化迅速。它是為了紀念美國天文學家愛德華·哈博而命名的。在太空望遠鏡科學研究所可以得到更多有關哈博的信息和照片。哈博的最新圖片經常有規律地被公布。

Ulysses 現在正在調查研究太陽兩極地區（歐洲太空總署/NASA）。Ulysses是在1990年10月由發現號太空飛船發射升空的。在1992年2月，它受到木星引力的提升，而脫離了黃道平面。它現在已經完成了觀測太陽兩極這個主要任務。它的任務已經延伸到另一個範圍，那就是觀測在太陽黑子活動最大期中太陽的兩極。它的遠日點為5.2天文單位，令人驚奇的是，它的近日點大約是1.5天文單位－－那就對了，一個研究太陽的飛行器一般離太陽比地球離太陽遠。期待它能提供對研究太陽磁場和太陽風的更好的數據。
Wind 在1994年11月1日發射之後，NASA的Wind衛星將占據太陽與地球之間的有利位置，給科學家們提供一個極好的被認為是研究太陽風的巨大的能量和動量流動的機會。這次任務的主要目標是測量由某種方式傳遞到地球外圍空間的太陽風的質量，動量和能量。儘管以前的有關這巨大傳遞本質的太空計畫已經使人了解到許多，但是在科學家理解行星大氣層在太陽風下作出變化反應的方式前，從地球外圍空間的一些關鍵區域蒐集大量詳細的信息還是十分必要的。 這次發射也是第一次俄羅斯的儀器裝在美國的太空飛行器里。這是由俄羅斯Ioffe協會提供的Konus Gamma射線分光儀。它是兩部在Wind上的儀器之一。它是研究宇宙gamma射線的衝擊，而不是太陽風。還有一個法國儀器也在飛船上。起初，這顆衛星在月球引力場的幫助下將會繞著地球運行在一個8字形的軌道上。它離開地球的最遠點將達到990000英里（1600000千米），它的最近點也至少要有18000英里（29000千米）。 任務拉下來就是Wind太空飛行器將從地球逆流而上插入太陽風的一個特別的暈環里，待在一個允許Wind在太陽和地球維持的特定距離。（大約是離地球930000到1050000英里，或者說是1500000到 1690000千米）。

NEAR 近地小行星會合計畫（NEAR）保證能回答有關諸如木星和火星軌道間的小行星以及彗星等近地天體本質的基本問題。在1996年2月17日NEAR太空飛行器裝載在Delta 2火箭上發射升空，它應該在1999年的一月初抵達環繞小行星433 Eros的軌道上。它接著將在近15英里（24千米）高空對岩體進行為期至少一年的觀測。Eros是運動軌道穿過地球路徑的小行星中最大和最佳觀測的小行星之一。這些小行星與在火星和木星之間巨大的環形軌道上環繞太陽運行的無數的“主帶”小行星關係十分密切。
Mars Surveyor Program 火星勘探者計畫

火星勘探者計畫

火星全球勘探者是新的為期十年的火星遙控探索計畫的第一項任務。這被叫作火星探索計畫。每26個月一系列活躍的軌道環繞器和降陸器將被發射升高，因為此時火星運行到與地球的一直線上。這項計畫是擔負得起的，每年化費1億美元左右。向公眾保證提供最新的火星全球的和特寫的圖片。隨著前緣空間技術的發展，可得到更高的科學價值。火星全球勘探者將成為環繞火星兩極的太空飛行器。它被設計提供地表地形的全球地圖，礦石的分布和全球氣候的檢測。在1996年11月7日它同Delta II一次性火箭從Fla.的Canaveral海角發射升空。這個太空飛行在一個環繞火星的黃道軌道上。在那年，推進器點火和空中制動技術將被用來到達火星的極冠上空的近乎環型的預定運行軌道。空中制動，它是由Magellan計畫開創的一項技術，利用大氣阻力來使太空飛行器減速，使它到達最終的預定軌道。這將提供一個減小到達火星低空運行軌道所需燃料的方法。預訂的操作期待從1999年3月開始。這個飛行器每兩小時環繞火星一周，保持一個“太陽同步”軌道，這會使每張圖片中太陽與水平面的夾角是一個定值，讓正午的陽光投射出的陰影使地表的地形特別醒目。這太空飛行器將載著一部分火星觀察者儀表箱，用這些儀器在整整一個火星年裡獲取火星的數據。一個火星年相當於差不多兩個地球年。這個太空飛行器將在接下來的三年里作為美國和國際降陸器的數據中繼站和低空探測器。國際合作，共同研究和調整配合有利於實現計畫的所有任務。不遠的將來，1998，2001，2003和2005年降陸器可以利用1996年發射的火星探路者號Pathfinder降陸器的經驗。在1998年和2003年的一些時機，一些小型環繞器將發射升空，它們帶著火星觀察者曾負載的儀器充當將來國際任務的數據中繼站。火星全球勘探者飛行器將從工業界通過具有競爭性的徵購中取得。科學儀表箱將作為政府保證裝備被提供。它將複製火星觀察者號上的儀器。這個儀表箱包括火星軌道攝像機，熱量發射分光儀，超穩定振盪器，雷射高度計，磁力計/電子反射儀和火星中繼系統。噴氣推進實驗室將為NASA的太陽系探索部門完成這個項目，提供這項任務的設計方案，指導和完成任務的操作。跟蹤和數據收集將由世界範圍的深層空間網路的一個34米子網路提供。從發射開始的30天火星全球勘探者的項目就將花費將近1.55億美元。

Pathfinder 探路者號 火星探路者號

火星探路者號

（從前被稱作是火星環境調查號或MESUR號或探路者號）是第二個NASA的低成本的行星發現任務。這項任務由一個固定著陸艙和一個像旅居者一樣的地表漫遊器組成。這項任務的最初目的是證明用低成本著陸和在火星表面探索的可行性。通過對漫遊器和降陸器，降陸器與地球信息的測試，以及對圖象設備和感測器的測試，這個目標就會達到。它的科學目的包括進入大氣層科學，遠距離和近距離的地表圖象。它載著為進一步探索而進行的火星環境的特點描繪的目標而前進。這個飛行器將不進入環繞行星軌道而進入火星的大氣層並在火星上降陸。下降時它帶著降落傘裝置，火箭和空氣袋，並進行大氣測量。在著陸前，太空器會被三個三角形的嵌板（花瓣）包圍起來。它們在著陸後會展開到地面上。 火星探路者號在1996年12月4日發射升空，於1997年7月4日成功地著陸在火星上。

Cassini 卡西尼號 土星的公轉軌道飛行器和土衛六的大氣探測器。卡西尼號是NASA/ESA的聯合項目。這項目是設計用它的卡西尼土星環繞器和惠更斯土衛六探測器完成對土星系統的探索。卡西尼號在1997年10月15日裝在IV/Centaur上發射升空。在到達土星前，卡西尼號將經過二次金星引力加速，地球與木星各一次加速（一個“VVEJGA”軌跡(Venus Venus Earth Jupiter Gravity Acceleration)）於2004年的7月1日到達土星。等到抵達，卡西尼號飛行器將進行一些調動使它進入環繞土星的軌道。到最初環繞的結束，惠更斯探測器從環繞器上分離，下降穿過土衛六的大氣層。在探測器進入並穿過多雲的大氣層到達表面的過程中，環繞器將持續三小時傳探測器的數據到地球。在完成了探測器的任務後，環繞器將連續作為期三年半的環繞土星系統的旅行。土衛六的同步軌跡將允許它大約35次飛經土衛並把飛經土衛八, 土衛四和土衛二作為目標。這次任務的目標有三個：進行土星大氣光環和磁層細緻的研究工作，對土星的衛星進行近距離的研究，並且描繪土衛六大氣層和地表的特點。 像絕對成功地飛經Ida 和 Gaspra那樣在出發途中飛經小行星的早期伽利略號計畫被通過是為了減小開支。 土衛六最吸引人的方面之一是它的表面可能部分覆蓋液態烴形成的湖。這項結論是通過上層大氣的光化學作用得到的。這些烴類凝結成一個全球性的煙霧層，最後像下雨一樣落到地面上。卡西尼號環繞器用飛行器中的雷達射過土衛六的雲層，確定是否在地表真的存在液體。在環繞器和進入的探測器中進行的實驗將調查研究造成這獨特大氣層的化學變化。

卡西尼號

卡西尼號任務的主要日程表 (VVEJGA 路線)
10/15/97 - 土衛六 IV/Centaur 上發射
04/26/98 - 金星1次引力加速
06/24/99 - 金星2次引力加速
08/18/99 - 地球引力加速
12/30/00 - 木星引力加速
07/01/04 - 到達土星
11/06/04 - 探測器分離
11/27/04 - 土衛六探測器進入
06/25/08 - 主任務結束

Lunar Prospector 月球勘探者號 月球勘探者號，是近30年來到月球的第一項NASA項目。它在1998年6月6日發射升空，在一個月里，它將開始對有關月球和它的資源、結構、起源的長期困擾人的問題作出解答。

未來的任務

Mars Surveyor '98 火星勘探者98號 火星勘探者98號是下一代送上火星的飛行器。 是由1998年12月10日發射的環繞器和1999年6月發射的著陸器組成。在火星全球勘探者號和火星探路者號任務得到的信息的基礎上，火星98任務將使見識繼續增長。1998年的探測者計畫的科學主題是“揮發物和氣候歷史”。1999年9月23日火星勘探者98號的公轉軌道飛行器將到達火星，著陸器將在1999年12月3日降落。 著陸器將在南極附近著陸，它安裝的攝像機和機械臂及儀器用來鑑定火星土壤的組成。在著陸器的背上有兩個小型的顯微鏡，它將穿過火星的岩層去探測冰水。著陸器的科學裝備包括火星揮發與氣候探測者（MVACS）綜合著陸儀表箱，火星下降圖象器（MARDI）和由俄羅斯太空總署的太空科學學會提供的大氣雷射雷達實驗器。綜合著陸儀表箱包括一個地面立體影像機同火星探路者號的遺留物；一台氣象學設備；一個用儀器組裝的機械臂，用來採取樣本，處理土壤和對地表和岩層進行近距離攝像；研究導熱與演化的氣體分析實驗儀，為了確定火星土壤中的揮發性物質的本質與含量。 在著陸器降落到地面的過程中得到的圖象將確定降落地點地質學和物理學的關係。大氣雷射雷達實驗器將確定著陸點上空的火星大氣中的粉塵含量。

Stardust 星塵號

星塵號

計畫中於1999年2月發射，星塵號將飛得很靠近彗星並有史以來第一次從彗尾中帶回物質到地球，以供全世界範圍的科學家進行分析。計畫是在2004年飛經Wild-2彗星，並在2006年返回地球。
Europa Orbiter 歐羅巴公轉器 作為NASA的冰火計畫(Ice and Fire Preprojects)前奏的一部分，派一艘飛行器到歐羅巴木衛二的任務正開始安排。它是為了測量表面冰層的厚度，並去發現可能存在的隱藏著的液態大洋。運用一個名叫雷達測深器的儀器發出無線電波穿過冰層，木衛二環繞器的科學飛行器將能探測冰和水的分界面，可能在地表以下1千米處。其他的儀器將展現地表的細節和內部層次。這個任務將是派去“hydrobots”或是可以融化並穿過冰層去探索海底範圍的潛水艇前的前期任何。

Pluto-Kuiper Express (即冥王星直達號或從前的冥王星快速飛越號) 對至今從未訪問過的冥王星進行短暫的、迅速的、成本相對較低的最初觀察。如果1998年開始被許可批准，它可能在2001年發射升空。需要發射兩個自重小於100千克的太空飛行器，在2001年用土衛六IV/Centaura或質子火箭推進器升空（可能需要額外的固體反衝平台），在2006年到2008年會遇到冥王星和Charon冥衛一（這得看路徑的選擇）。飛經時速度將達到12到18千米每秒，數據將在短暫的相遇時記錄在探測器上，然後在下一年甚至以後慢慢傳回地球（這是由於能量低，天線尺寸小和遠距離造成）。俄羅斯的檢查大氣層的"Drop Zond"探測器也將包括在內。 科學目的包括繪製冥王星和Charon衛星的全球地質地貌。在每個天體的兩邊繪圖，並描繪冥王星的大氣層（當冥王星遠離太陽時，大氣層會凝結起來，所以很早發射並儘量減小飛行時間很苛刻就是為了這個目的）。7千克的食品裝置可能包括一個CCD圖象攝影機，IR繪圖分光儀，紫外線分光儀，和無線電科學掩星實驗器。 這個PFF飛行器是現代規格的外太空發射台的高度縮小的產物，打破了伽利略號和卡西尼號這類日益複雜、昂貴的探測器的趨勢。由設計者寫的一篇有關PFF的文章 ，登在1994年9月和10月刊的《行星報導》上，這裡是一份來自行星研究界每兩月的新聞信件。
這個項目的資金要多少還不能確定。

Muses-C

Muses-C

由日本管理的任務將從一個小行星上收集樣本並帶回地球。這個創新的任務將運用新的航天技術，包括太空電力推進器，為了把一個太空飛行器送上4660 Nereus小行星並釋放一個JPL研究的漫遊者到小行星的表面，它的大小同一個皮鞋盒的差不多。Muses-c飛行器也將點燃插入小行星的易爆物，收集從衝擊中噴射出的樣品，然後把樣品裝在一個容器中帶回地球供實驗室研究分析。這個任務預計在2002年發射上空。

Mercury Polar Flyby 飛越水星極點 作為對水星重新關注的結果，有兩項相關計畫在向可能的發現艙任務發展。發現號是NASA的以“更便宜、更好、更快”為宗旨的太陽系探索飛行器。這些任務的總共花費被控制在1.5億美元。這兩項水星計畫的飛行器是飛近水星磁極的探測飛船（MPF）和Hermes（赫爾墨斯，水星環繞器）。MPF的儀器包括一台中子分光儀（水的探測）和複式極化雷達（岩層冰體的探測）及攝像機（拍攝水手10號不能拍攝的磁場和半球圖象）。我們相信飛近天體進行探測的宇宙飛船計畫是更便宜、更具技術性的可行性方案。MPF被設計只在遠日點同水星相遇數次。在遠日點一個飛行器只要承受相當於4倍的太陽與地球間的熱量變遷。水星的軌道是偏心的以至於在近日點有11倍變遷。一個環繞器不得不承受這樣的條件，這需要精心的（昂貴的）冷熱防護。Hermes是JPL和TRW共同奮鬥的結果。如果這能被批准，它將在1999年發射升空。

行星際空間探測

利用太空飛行器對行星進行的各種探測。多年以來，人類隔著大氣遠距離觀測行星，不能對行星進行深入研究。行星和行星際探測器為行星研究打開了新的局面。行星探測從20世紀50年代末就開始，80年代後期90年代初各國又陸續發射了各種行星探測器。探測的方式有：①在行星近旁飛過拍攝照片，測定其輻射和磁場，如水手4號拍攝了火星第一批照片。②在行星表面硬著陸，直接探測行星大氣溫度、氣壓等數據，如金星4號探測器。③繞行星飛行，成為行星的人造衛星，從而對行星進行較長時間的探測，水手9號火星探測器，火星2、3、5號探測器，先驅者-金星1號探測器。④在行星上軟著陸、對行星表面進行細緻分析與探測，如海盜1、2號火星探測器 、金星7～16號探測器。通過這些觀測，加深了對行星的地質、地貌、磁場、輻射帶、大氣成分等認識，證實火星和金星上並無地球上生命形式的存在。

20世紀60年代初期，

行星際飛行器

美國和蘇聯發射了多種行星和行星際探測器，分別探測了金星、火星、水星、木星和土星，以及行星際空間和彗星。探測器離開地球時必須獲得足夠大的速度才能克服或擺脫地球引力，實現深空飛行。探測器沿著與地球軌道和目標行星軌道都相切的日心橢圓軌道運行，就可能與目標行星相遇，或者增大速度以改變飛行軌道，可以縮短飛抵目標行星的時間。為保證行星和行星際探測器的進入預定軌道正常工作，需要探測器自主控制飛行軌道，並解決低數據率極遠距離傳輸問題，同時需要利用空間核能源進行能量供應。

空間探測既包括對地球空間範圍的探測，也包括對月球，行星和行星際空間進行探測。對地球以外的空間探測的主要目的是：研究月球和太陽系的起源和現狀，通過對太陽系各大行星及其衛星的考察研究，進一步揭示地球環境的形成和演變情況；認識太陽系的演化，探尋生命的起源和演變歷史，利用宇宙空間的特殊環境進行各種科學實驗，直接為國民經濟服務。

空間探測器裝有科學探測儀器，執行空間探測任務。空間探測的主要方式有：（1）在近地空間軌道上進行遠距離空間探測。（2）從月球或行星近旁飛過，進行近距離探測。（3）成為月球或行星的人造衛星，進行長期的反覆觀測。（4）在月球或行星及其衛星表面硬著陸，利用著陸之前的短暫時間進行探測。（5）在月球或行星及其衛星表面軟著陸，進行實地考察，也可將獲取的樣品送回地球進行研究。（6）在深空飛行，進行長期考察。

八十年代末，美國發射了科學儀器更加先進的“麥哲倫”號金星探測器和“伽利略”號木星探測器；九十年代，又發射了月球探測者、火星探路者、火星全球勘測者、星塵彗星探測器等等。

相關條目

卡西尼號土星探測器 海盜號探測器 麥哲倫號金星探測器 伽利略號木星探測器

特殊飛行器

飛行器通常指在大氣層內或大氣層外空間飛行的器械，依據發明人的不同需求，特殊飛行器往往具有不同的功能與特點。
行星際飛行器	超級飛行器	氣墊飛行器	地效飛行器
無人駕駛飛行器	遙控飛行器	Samarai飛行器	超人飛行器

探索太空：人類永不止步

對於浩瀚的星空，人類絕不會局限自己的知識。他們會用自己的智慧探索未知，用自己的力量征服恐懼。所以那些宇宙間代表著人類精神的探測器，一架架的騰空飛起。歷史也為人類唱響了騰飛的音符。
伽利略號木星探測器 報警探測器 宇宙飛船 神舟飛船 卡西尼號土星探測器 星塵號 輻射探測器 尤里西斯號 海盜號探測器 行星際飛行器 彈弓效應 上升號宇宙飛船 牧童經濟 多蘿西計畫	完全失重現象 帕倫克古城和國家公園 外星人 拜科努爾航天中心 太空人 地外文明 哈蘇相機 土耳其古地圖 酒泉衛星發射中心 普列謝茨克基地 種子島航天中心 聖馬科發射場 斯里哈里科塔發射場 長征五號運載火箭	永久性太空站 麥哲倫號金星探測器 宇宙飛船經濟理論 通古斯大爆炸 黎明號小行星探測器 太陽神號探測器 太原衛星發射中心 西昌衛星發射中心 文昌衛星發射中心 太空飛行器發射場 木星冰月軌道器 外星探測器 庫魯發射場	星際旅行 月球3號 月球探測器 月球9號 神舟五號 希望號火星探測器 星辰號探測器 旅行者2號 甘迺迪航天中心 西部航天和飛彈試驗中心 太陽危機 阿姆斯特朗