航天知识竞赛知识库 太空探索

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深空探测

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。

开展深空探测的主要研究对象一般由近及远：月球是起点和前哨站；火

星是月球之后的又一个探测热点；小天体探测日益受到重视；多目标多

任务探测是深空探测的一种重要形式；对太阳系中心天体太阳的探测活

动一直未曾间断过；火星和金星之外的大行星及其卫星探测活动任重道

、一

匹。

探测方式上，一般包括飞越、硬着陆（撞击）、环绕、软着陆（+巡视）、无

人采样返回、载人探测等形式。近年来出现的两个新趋势：对同一探测

对象采取多种探测形式交替进行的方式；在一次任务中多种探测手段组

合实现综合探测。

深控探测的深度与广度直接取决于一系列关键技术的突破和支撑，这些

关键技术包括深空轨道设计与优化、自主技术、能源与推进、深空测控

通信、新型结构与机构、新型科学载荷技术等。其中轨道设计与优化技

术包括多体系统能量轨道设计与优化技术及不规则弱引力场轨道设计

与优化技术等；自主技术包括自主彳壬务规划技术、自主导航技术、自主

控制技术、自主故障处理技术等;新型能源与推进技术包括核能源技术、

电推进技术、太阳帆推进技术等。

深空探测意义重大，一是有利于促进对太阳系及宇宙的形成与演化、生

命起源与进化等重大科学问题的研究，从而进已成为人类航天活动的重

要方向；二是有利于推动空间技术的跨越式可持续发展，从而不断提升

人类进入太空的能力；三是有利于催生一系列基础性、前瞻性的新学科、

新技术，从而促进一系列相关科学技术的发展；四是有利于培养和造就

创新型人才队伍，从而推动人类社会可持续进步。

齐奥尔科夫斯基

康斯坦丁•齐奥尔科夫斯基

(KonstantinTsiolkovskiz1857.9.17-

1935.9.19)生于俄国伊热夫斯科耶镇，前苏联举世闻名的科学家,科幻

作家，被誉为〃宇航天文学之父〃，是现代航天学和火箭理论的奠基人。

他撰写了超过400篇著作涉及火箭的设计、转向推进器、多级增压器、

空间站、用于将太空船引入空间真空的气闸、以及为空间殖民地提供食

物和氧气的闭合循环生物系统。

齐奥尔科夫斯基在1903年设计的航天器外观是现代宇宙飞船设计的基

础，设计有一个船体，分为3个主要部分:飞行员和副驾驶在第一部分，

燃料航天器所需的液氧和液氢在第二部分和第三部分。

在这些研究的基础上，齐奥尔科夫斯基完成了多篇航天学经典性的研究

论文，包括1898年的《利用喷气工具研究宇宙空间》以及1910年、

1911年、1912年和1914年在《科学报告》上发表的有关火箭理论和

飞行的论文，这些出色的研究论文系统地建立起了航天学的理论基础。

除此之外，齐奥尔科夫斯基还对星际航行进行了研究和展望。他曾发表

论文，信息描述载人宇宙飞船从发射到入轨的全过程，内容包括飞船起

飞时的壮观景象、超重以及失重对宇航员的影响，在失重状态下物体的

奇异表现，在不同的高度看地球的迷人景观等，让人读起来有亲临宇宙

飞船登天的感觉。

1929年，齐奥尔科夫斯基完成著作《宇宙航行》，并提出多级火箭的

设想。火箭推进计算的基本公式因此以他名字命名的。

戈达德

罗伯特•戈达德(RobertGoddard,1882.10.5~1945.8,10)是美国教

授、工程师和发明家液体火箭的发明者。戈达德总共拥有214项专利，

其中83项专利在他生前获得。建造于1959年的美国国家航空航天局

戈达德太空飞行中心就是以他的名字命名的，月球上的戈达德环形山

(GoddardCrater)也是以他的名字命名的。

戈达德从1920年开始研究液体火箭。1926年3月16日，在马萨诸塞

州的奥本镇，戈达德发射了人类历史上第一枚液体火箭。这枚火箭长约

3.4米，重量为4.6公斤。火箭飞行时间持续了约2.5秒，最大高度为

12.5米，飞行距离为56米。这次发射是一次了不起的成功,宣告了现

代火箭技术的诞生。

1930年12月30日，戈达德再次成功发射新研制的液体火箭，本次飞

行高度达到610米，飞行距离达到300米，飞行速度达到800千米/

小时，打破了此前的火箭飞行记录。

1931年，他在火箭发射试验中，首次采用了程序控制系统，直到今天，

程序控制系统仍然在现代火箭中使用。

1932年，他首次用燃气舵控制火箭的飞行方向。同年，他首次解决了

用陀螺仪控制火箭飞行姿态的问题。

1935年，戈达德研制的液体火箭最大射程已达到20千米，时速达到

1103千米，是人造飞行器第一次超过音速。

奥伯特

赫尔曼•奥伯特(OberthHermann,1894-1989)是德国火箭专家,

现代航天学的奠基人之一。

他将自己的研究成果进行了整理，写成了一篇长达92页的论文《飞往

星际空间的火箭》，并于1923年初发表。

在书中，奥伯特对以下问题进行了深入讨论，其中包括：对火箭运动的

一般问题的研究、对他构想的高空火箭B型的描述和对理论上的宇宙飞

船的描述等。

1933年至1942年,奥伯特和布劳恩等人成功地研制了A系列火箭，

其中A-4火箭被改进为V-2导弹。不仅在工程上实现了19世纪末、20

世纪初航天技术设想，而且培养和造就了一大批有实践经验的火箭专家,

这对于现代大型火箭的发展起到了继往开来的作用。V-2导弹作为人类

拥有的第一件向地球引力挑战的工具，成为了航天技术发展史上的一个

重要里程碑。

奥伯特建立了包括燃料消耗、燃气消耗速度、火箭速度、发射阶段重力

作用、飞行延续时间和飞行距离等条件之间的理论关系，这些关系成为

火箭设计中最基本的因素。

巴比伦和月食周期

中国古代流传着〃天狗吃月亮〃的故事，每当天狗吃月亮的时候，人们

就会敲锣打鼓放鞭炮来吓走天狗。实际上，天狗吃月亮指的是一种叫〃月

食〃的天文现象。

我们知道，地球是球形的，所以当太阳光照射到地球上时，会在地球背

后投射下长长的影子，就像我们人的影子一样。而月球本身是不发光的，

所以当月球运行到地球的影子中时，月球表面就会有一部分接收不到太

阳光，地球上的人只能看到月球照得到光的一部分，看起来就好像月球

缺了一块。此时的太阳、地球、月球几乎在同一条直线上。月食可以分

为月偏食、月全食和半影月食三种，只可能发生在农历十五前后。

据研究，每经过一个沙罗周期（即6585.32天，约18年11天），地

球、太阳和月球的相对位置又会与原先基本相同，因而前一周期内曾出

现过的日、月食又会重新陆续出现。

那么，历史上最早记载月食和月食周期的国家是哪一个呢？公元前

2283年，美索不达米亚的记录是世界最早的月食记录。在一部献给巴

比伦国王的占星著作里，列出一个很长的蚀亏表，表中月食的日期十分

准确。同时，巴比伦人也是最早发现月食周期的民族，据月食的日期记

录，巴比伦人最早发现，月食的周期为18天。

亚里士多德的地心说

中国古代有〃天圆地方〃的传说，而当时的西方则盛行着〃地心说〃的

理论。地心说最早是由古希腊的米利都学派形成初步理念，之后由古希

腊学者欧多克斯系统提出,经过亚里士多德完善，又被托勒密进一步发

展形成〃地心说〃。在16世纪〃日心说〃创立之前的1300年中，〃地

心说〃一直占统治地位。

公元前350年，科学家亚里士多德完善了地心说。他认为，宇宙是一个

有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，日月围绕地球运行，

物体总是落向地面。地球之外包括9个等距天层，由里到外的排列次序

是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒

星天和原动力天，此外空无一物。上帝是最高天层，推动了恒星天层，

才带动了所有其它天层的运动。人类居住的地球，则静悄悄地屹立在宇

宙中心。

地心说是历史上第一个行星体系模型。尽管它错误地把地球当作宇宙的

中心，然而它在人类认识宇宙过程中的历史功绩不应抹杀。

哥白尼的日心说

在公元前300多年，古希腊数学家、天文学家阿里斯塔克和赫拉克里特

曾经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。但一般认为完整的

日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天球运行

论》中提出的。哥白尼的〃日心说〃，打破了长期以来位居宗教统治

地位的〃地心说〃，实现了天文学的根本变革。

日心说认为，地球是球形的。如果在船的桅杆顶上放一个光源，当船驶

离海岸时，岸上的人们会看见亮光逐渐降低，直至消失。同时，地球时

刻在运动，并且24小时自转一周。因为天空比大地大得多，如果无限

大的天穹在旋转而地球不动，实在是不可想象。另外，日心说认为，太

阳是不动的，而且在宇宙中心，地球以及其他行星都一起围绕太阳做圆

周运动，只有月亮环绕地球运行。

庞大而坚实的大地在不停地运动，这个观点在古代是令人非常难以接受

的，古代时人们缺乏足够的宇宙观测数据，以及潜意识的主观观念，使

人们误认为地球就是宇宙的中心。并且托勒密的地心说体系可以很好的

和当时的观测数据相吻合，因此地心说被大众广泛接受，并被当时的教

廷认为是神圣不可侵犯的真理。所以在《天球运行论》出版以后的半个

多世纪里，日心说仍然很少受到人们的关注，支持者就更少了。

伽利略的望远镜

伽利略•伽利莱(GalileoGalilei)是16世纪前后意大利伟大的物理学

家、天文学家和哲学家，近代实验科学的拓区者。1609年的秋天,身

兼帕多瓦大学数学、科学和天文学教授的伽利略，制作出了一个放大倍

数为32倍的望远镜。伽利略将镜头首次对准了月球，这是人类首次对

月面进行科学观测。

1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到

了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利

略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏

现象、月球的周日和周月天平动,以及银河是由无数恒星组成等等。

夏普利证明太阳系位于银河系的边缘

中国广泛流传着牛郎织女的故事，故事中的银河是由王母娘娘的一根簪

子划出来的，秦观也曾作词〃纤云弄巧，飞星传恨，银汉迢迢暗度〃来

寄托思念之情，其中，银汉指的就是银河系。

事实上，银河系浩瀚广阔，它是太阳系所在的星系，包括1千到4千亿

颗恒星(恒星自身能发光发热，比如我们所熟悉的太阳就是恒星)和大

量的星云、星团，还有各种类型的星际气体和尘埃。它的直径约为10

万光年（光年是光一年所走的距离，1光年约9.46万亿千米），中心

厚度约为1.2万光年，可见物质总质量是太阳质量的大约1400万亿倍。

1917年，美国天文学家哈罗•夏普利（HarlowShapley）用威尔逊山

天文台的2.5米反射望远镜观测，研究当时已知的100个球状星团，发

现球状星团的分布具有表面上的某种不对称性，据此认为这是人类所处

的观测点（即太阳系）不在银河系中心所造成的，由此提出太阳系应该

位于银河系的边缘。

哈勃证明银河系是无数个类似的星系中的一个

多数恒星在亮度上几乎都是固定的，以我们的太阳来说，太阳亮度在其

周期的11年中，只有0.1%变化。然而有许多恒星的亮度却有显著的变

化，这就是我们所说的变星。其中有一类变星叫作造父变星，它的光变

周期（即亮度变化一周的时间）与它的发光度成正比，因此在天文学中

造父变星可用于测量太空中的距离。而正是根据对这一种恒星的观察，

美国著名天文学家爱德文・鲍威尔•哈勃（EdwinPowellHubble）发现

了银河系以外的星系。

1922至1924年间,哈勃通过观察发现，星云并非都在银河系内。哈

勃在分析M31仙女座大星云中的一批造父变星的亮度以后断定，这些

造父变星和它们所在的星云距离我们远达几十万光年，因而一定位于银

河系外。哈勃在1924年公布的这项发现使天文学家不得不改变对宇宙

的看法。

探索太空的目的

德国哲学家康德曾说：〃有两种东西，我对它们的思考越是深沉和持久,

它们让我心中唤起的惊奇和敬畏就会越发历久弥新，一是我们头上浩瀚

的星空，另一个就是我们心中永恒的道德。〃人类对浩瀚宇宙的好奇和探

索从未停止过，从上古传说中的嫦娥奔月到1957年第一颗人造地球卫

星上天，近百年来，人类一次又一次突破人自身局限，将飞天梦想一步

步变为现实。

人类将进入、探索、开发和利用太空以及地球以外天体的活动，统称为

航天。发展航天事业需要花费大量的人力、精力和资源，那么，发展航

天事业、探索外太空的目的到底是什么？

开发太空资源

首先，人们发展空间技术的时候，最感兴趣的是对太空资源的开发°浩

渺无际的外太空蕴藏着丰富的资源，对这些外层空间资源的开发利用能

改善人们的生活，促进经济的发展。

目前，人类对外层空间的资源开发有三个层次：信息资源、能源资源和

物质资源。其中信息资源的开发已经进入很高水平，空间信息技术已广

泛运用到人们的日常生活中，从卫星导航、卫星电视、卫星通信、远程

教育等，到军事侦察、气象预测等，这些都有人造卫星的功劳。

能源资源的开发主要着重于对太阳能的收集利用。地球上的能源都直接

或间接来自太阳，如果利用航天技术在外太空建立太阳能电站就可以把

电力通过微波和激光等形式传到地球上来。太阳能电站具有环保、转化

效率高等优点，在地球资源日渐枯竭的今天，太阳能资源的这一优势具

有很大开发潜力。

令科学家振奋的是，在外太空中还有丰富的物质资源其中有些矿藏在地

球上极为稀有而珍贵。仅从太阳系范围来说，在月球、火星和小行星等

天体上，有丰富的矿产资源，月球上还有很丰富的核聚变原料氮-3

(He-3)，可以供人类使用很长时间。

促进太空科学发展

从科学发展来说，对外太空的探测、研究和认识，可以增加人类对宇宙

和地球本身的认识，从而进一步促进科学各领域的发展。从更长远的角

度来看，全球人口逐年增多，而地球资源却十分有限，因此，扩大人类

在地球以外的生存空间已经成为一个不可回避的议题。

带动科技发展

太空探索计划虽然都在远离地球的外层空间进行，看似离我们很远，但

航天技术的应用已经渗透到我们日常生活的方方面，太空科学家探索外

太空时，最关注的仍然是我们人类居住的地球，而不是其它天体。太空

探索的目标始终是为了完善人类的家园，太空探索过程中获得的科学知

识以及研发的新技术都将用于改善人类自身的生活质量。

航天科技在生活中的应用

航天技术的发展带了动机械、电子、材料和化工等诸多科学技术综合水

平的提高，并将航天科技应用到民用上，如激光血管造影术、抗腐蚀涂

层和材料、水过滤装置、航天育种等等。

再如，现在随处可见的抗高温、低温环境的羽绒服就是航天服在生活中

的使用；人们非常熟悉的食品方便面，其中配料包中的脱水蔬菜制造技

术来自航天技术；航天中使用的太阳能电池技术，也用在了地面上的太

阳能发电。

航天事业的发展离不开航天技术的长足进步。航天技术的英文是space

technology,又称空间技术。它可以帮助人类探索、开发和利用太空

以及地球以外的天体。由于航天技术主要用于地球以外的太空，而太空

的极端环境使得太空技术的发展常常领先于其他行业的技术发展，因此

航天技术的发展程度体现了一个国家的现代技术综合发展水平。

航天育种

由于太空的特殊环境，种子在太空发生了变异，可以使种子在相对较短

时间内变异为优质种源，这成为加速培育农业作物优质种源的有效途径

之一。比如航天育种的超级再生稻，种植面积已经超过20亿亩，不仅

产量高，而且品质好。航天育种给国民经济带来了实际的效果。

与转基因农产品不同，航天育种并没有经过人为的方法将外源基因导入

到作物之中使之产生变异，航天育种的变异本质上与生物自然变异没有

任何区别，因而它相对于转基因食品对人类更为安全可靠。

通信

通信卫星的广泛使用，使得电话、数据传输、移动通信、救援、远程医

疗等上百种服务得以广泛运用，这些应用渗入我们生活的方方面面，让

我们足不出户就能实现即时而准确的信息交互，在很大程度上改变着我

们的行为方式。

电视

我们平时在家用电视收看全球各个电视台的节目和精彩赛事，这些都是

卫星电视转播的功劳。数字电视机顶盒帮助电视机接收有线数字电视信

号，收看来自世界各地转播的节目。

气象预测

七月流火，八月未央。古代中国作为一个传统的农业大国，气象的预测

一直是统治者和老百姓们时时关心的问题。近几十年来，气象卫星的上

空为人们解决了气象观测的许多问题。气象卫星通过卫星上的气象遥感

器能绘制出各种云层、地表和海面图片，再经进一步处理和计算，得出

各种气象资料。这些气象资料准确而即时，甚至可以精确到某一体育馆

的天气变化，因而被运用于一些体育赛事的天气预报。除了天气预测外,

气象卫星也广泛运用于环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文

学的研究。

农业生产

卫星遥感还能为农业提供农作物产量予估与病虫害预报，为渔业提供鱼

类的分布信息。遥感卫星上的多模式微波遥感器已经实现了全天候连续

的对地观测能力，能够获得海洋的物产情况，发现和追踪鱼群等。

医学

在现代医学方面，激光血管造影术、心脏起搏器、红外温度计、红外热

像仪、血液分析仪等，这些最早都是为宇航员而研制的。

美国国家航空航天局研制的〃生物反应器〃可以用来制造韧带等人体组

织。在反应器中，中和了地心引力，细胞能够像在人体中一样生长。人

工心脏泵也是利用航天飞机上的燃料泵的技术研制出来的。

现在各大医院都设有重症监护病房，重症监护病房中的各种仪器设备最

初的研发是用于宇航员身体状况的监测。早在上个世纪60年代就用来

监测在太空中的宇航员的身体状况，这是航天技术在人类生活中最重要

的应用之一。

研究人员通过研究宇航员身体在太空高辐射条件下的变化，发现了避免

辐射对宇航员的血液造成危害的方法，这一发现也启发了医疗工作者,

从中找到了治疗白血病、贫血等血液疾病的新手段。

航天技术中生物纳米技术的新进展也被应用于医学中。人们设想在人体

细胞中安放纳米粒子，作为一种极其微小的传感器。通过这种纳米传感

器发现病毒的入侵，并通过发光等手段告知人们身体出了问题。

新材料、新能源等其他应用

所有的抗腐蚀涂层和材料、太阳能的应用等，也是航天科技在人们生活

中的应用。

此外，灭火系统、紫外线对人类所造成伤害的评估、激光、卫星照片、

天气监测体系、无线传感器装置、水过滤装置、虚拟显示系统、便携式

电脑等，也是航天科技在人们生活中的应用。科学的许多分支都与太空

紧密相关。

国防

航天技术的发展可以使一个国家的军事实力大为增强。各种功能的军用

卫星可以帮助人们实现各种军事目的，如军事上的侦察、气象预报、导

航、测地、通信和拦击等。战时，一些民用卫星也可用于军事用途。

这些应用可以帮助国家控制了一些关键领域，如太空权、制天权，制空

权，增加国家空军的硬件实力，提高兵力的远程投送能力和后勤补给,

有助于取得制空权，大大的增加国家的实力。

小结

研制新材料，研究人体在高过载、微重力和强辐射下的生理反应等，这

仅仅是与太空探索相关的几个例子。尽管开发这些新技术的最初目标并

不是为了在地球上应用，但毫无疑问，这许多技术的进步最后都成为造

福于生活在地球上的人类的手段。

把航天技术成果转化为可为地球上人类服务的工业生产力，转化为可以

为人们日常生活使用的技术，是人类共同努力的目标。

首次载人宇宙飞行

莫斯科时间1961年4月12日上午9时零7分，前苏联宇航员尤利•

加加林乘坐东方1号宇宙飞船从拜克努尔发射场起航进入太空，在远地

点为301公里的轨道上绕地球一周，历时1小时48分钟，完成了世界

上首次载人宇宙飞行，实现了人类进入太空的愿望。

他驾驶的东方1号宇宙飞船成为世界上第一个载人进入太空的航天器。

太空环境

高真空

太空中的大气密度随着高度的增加而迅速下降，在距地面50千米的空

间内集中了全部大气质量的99.9%。大气压力也随着大气密度的下降

而迅速下降，100千米高度的大气压力为地面大气压力的百万分之一o

宇宙大爆炸后，宇宙中只形成了氢、氮两种元素，这些元素聚集后形成

星系和恒星。一些恒星衰亡后，留下的主要是氢，但非常稀薄，每10立

方米只有1个氢原子。我们知道，在地球大气层中平均每立方厘米含

有100亿个氮分子和氧分子。由此可见，太空是一个高真空的环境。

超低温

宇宙大爆炸后，太空已成为高寒的环境。虽然有些恒星或多或少地向外

辐射热能，但这些恒星的数量〃有限〃，而且这些恒星的寿命也是有限

的，因而，宇宙的总体温度在逐渐下降。经过100多亿年的变化历程，

就形成了高寒的环境。科学家经过研究证明，太空是一个平均温度为零

下270.3℃的超低温环境。

微重力

微重力是太空的又一大特点，俗称为〃零重量〃。因为太空是真空状态

的，所以就缺乏重力。航天员进入太空最先感觉到的是身体因失重而飘

浮起来。有意思的是，在微重力环境下，人人都会〃武功”大增，能轻

松地做许多在地面很难做到甚至不可能做到的动作。

太空垃圾

太空垃圾其实是人类在太空中活动产生的废弃物，如各国卫星发射，在

近地球轨道中火箭助推器的最后部分残片、一些报废的卫星等，因为不

能回到地球而形成的。特别是一些因为事故而爆炸的航天器的残骸碎片、

宇宙飞船上很小的噱丝和垫圈，还有宇航员不小心在空间站上丢失的扳

手等。

不要小看这些微小的垃圾，在太空中，它们的飞行速度极快，所以它们

动能很大，因此蕴藏着巨大的杀伤力。据相关数据分析，一颗迎面而来

的直径为0.5毫米的金属微粒，就可以击穿密封的宇航服，给宇航员

的生命带来巨大的威胁；如果一块重10克的太空垃圾撞上人造卫星，

卫星就会在瞬间被击穿或击毁，这就相当于两辆以100千米/小时行驶

的小汽车迎面相撞的力量。

随着人类进入太空，近年来，科学家也越来越关注太空的环境，关注着

近地球轨道的生态问题，提议决不能再向太空抛弃垃圾。国际上也制定

了相关法规，禁止在太空进行实验和部署各种武器，限制发射核动力航

天器，使太空成为为人类文明服务的和平空间。

范艾伦辐射带

范艾伦辐射带是用美国物理学家詹姆斯・范艾伦的名字命名的，因为他是

该辐射带的发现者。

范艾伦辐射带指的是在地球附近的近层宇宙空间中由地磁场捕获的高

达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子组成的包围着地球

的高能粒子辐射带。范艾伦辐射带将地球包围在中间，分为内外两层，

内外层之间存在范艾伦带筵。范艾伦辐射带内的高能粒子对载人航天器、

卫星等都有一定危害，其内外层之间的缝隙则是辐射较少的安全地带。

范艾伦辐射带粒子的主要来自于太阳风粒子，这些被捕获的带电粒子在

范艾伦带的两个转折点之间来回运动。当太阳发生磁暴时，地球磁层受

扰动变形，而局限在范艾伦带的高能带电粒子大量泄出，并随磁力线于

地球的极区进入大气层，激发空气分子产生美丽的极光。目前一般认为

范艾伦辐射带的纬度范围是南北纬40。~50。之间；高度范围分两段：内

带1500~5000km,外带13000~20000kmo

空间辐射

空间辐射是指来自天空的辐射（高能粒子），其强度与太阳的活动密切

相关。空间辐射包含有以下几种射线：X射线、丫射线、中子射线、高

能质子射线、高能电子射线等。空间辐射对于人造卫星等航天器，特别

是对于固体电子器件具有很大的影响。

空间辐射防护的物理方法包括主动防护和被动防护。主动防护是指在航

天器周围形成人工强物理场，使射向航天器的辐射粒子在物理场的影响

下偏离，实现对舱内仪器设备的防护。主动防护有静电场方法、磁场方

法和等离子方法三种。被动防护是指利用航天器的舱壁作为屏蔽材料,

阻止高能粒子的射入。当高能粒子贯穿屏蔽材料的过程中，会因为碰撞

逐渐失去能量而最终沉积在屏蔽材料中，从而达到保护舱内一起设备的

目的。

空间热源

影响卫星的空间热源主要有：太阳辐射；地球及其他行星的热辐射；地

球以及其他行星对太阳辐射的反射等等。下面分别简述这些热源：

(1)太阳辐射

太阳是一个巨大的高温热辐射体，持续不断地向空间辐射大量的能量。

测量表明，在地球大气层外，距离太阳为一个天文单位处(一个天文单

位即太阳和地球之间的平均距离，约1.5亿千米)，太阳辐射密度在

1300~1400W/m2之间。除此之外，太阳辐射光谱对卫星的热平衡也

会产生较大影响。因为不同材料对不同波长的光吸收率是不同的，因此

对太阳总吸收率也有较大的差别。

(2)地球及其它行星热辐射

绝大部分卫星是沿近地轨道运行的，有的在完成任务之后再返回地面。

因此，地球热辐射对于卫星热状态有直接的影响。地球在接受太阳的辐

射的同时，也在反射太阳辐射，而地球自身也不断地向空间进行热辐射。

太阳辐射是地球能量的主要来源，落于全地球的太阳辐射能大约为L7

X1014千瓦。这些能量只有大约2/3被地球及其大气层吸收，吸收后

的太阳能转化为热能后以长波辐射(大气发射的能量主要集中在4-120

微米波长范围内的辐射)的方式辐射到空间中去。此能量即地球的热辐

射。其余的太阳辐射则被地球反射到空间中去，被称为地球反照。

除地球外，月球、火星、金星等行星表面也有类似地球的热辐射。这些

热辐射都会对卫星的热平衡产生影响。

银河系

太阳系只是银河系中众多星系的一个。英文称银河系为MilkyWay（牛

奶之路），这是因为从地球观看时，它是横跨夜空的黯淡发光带，肉眼

不能区分出单独的一颗颗恒星，而呈现乳白色的带状。

伽利略在1610年使用望远镜时，首先分析出银河系的环带是由一颗颗

恒星聚集而成；直到1920年代初期，多数天文学家还认为银河包含了

宇宙中全部的恒星。直到1920年，天文学家夏普利和柯蒂斯展开大辩

论，根据爱德温•哈伯的观测结果，得出银河系只是众多星系中的一个这

一结论。

银河系是一个直径介于100,000光年至180,000光年的棒旋星系。这

里棒旋星系指的是旋涡星系的核心有明亮的恒星涌出聚集成短棒，并横

越过星系的中心；其旋臂则看似由短棒的末端涌现至星系之中。

银河系估计拥有1,000亿至4,000亿颗恒星并可能有1,000亿颗行星

存在于银河系内。太阳系距离银河中心约26,000光年,在一条被称为

猎户臂的螺旋臂的内侧边缘位置。在10,000光年内的恒星形成核球，

并有着一或多根棒从核球向外辐射。银河系的中心处是人马座A*,人

马座A*是一个非常光亮致密的无线电波源，它有可能是离我们最近的

超重黑洞。

在很大距离范围内的恒星和气体都以每秒大约220公里的速度在轨道

上绕着银河中心运行。同时，科学家根据一些物理规律，推断出银河系

中有大量不会辐射或吸收电磁辐射的物质，这些物质被称为暗物质。银

河系除了自转外整个银河系同时也在以大约每秒600公里的速度移动。

银河系中最古老的恒星几乎和宇宙本身一样古老，因此可能是在大爆炸

之后不久的黑暗时期形成的。

河外星系

河外星系是指在银河系以外的星系，由大量恒星组成，但因为距离遥远，

在外表上都表现为模糊的光点，因而又被称为〃河外星云〃。

人们估计河外星系的总数在千亿个以上。按照星云形状和结构的不同，

河外星系可以分为旋涡星系、棒旋星系、椭圆星系和不规则星系四类，

银河系即属于棒旋星系。

河外星系的发现把人类对宇宙的认识首次拓展到遥远的银河系以外，这

是人类探索宇宙过程中的重要里程碑。

总星系

总星系指的是我们所能观测到的所有宇宙部分。总星系的典型尺度约

100亿光年，年龄为150亿年。

天文学家证明，总星系由均匀分布和运动的各向同性的物质组成，总星

系中不存在任何特殃的位置和方向。总星系物质含量最多的是氢，其次

是氮。

据科学推测，总星系在均匀地膨胀着。它的结构和演化，是宇宙学研究

的重要对象。有一种观点认为，总星系是200亿年以前在一次宇宙大爆

炸中形成的。另一种观点则认为，现今的总星系是由更大的系统坍缩后

形成的，但这种观点并不能解释观测到的一些物理学现象。

太阳系

我们常说的太阳系是一个受太阳引力约束在一起的系统，包括太阳以及

直接或间接围绕太阳运动的天体。

在直接围绕太阳运动的天体中，最大的八颗被称为行星，其余的天体要

比行星小很多，比如矮行星、太阳系小行星和彗星。轨道间接围绕太阳

运动的天体是卫星，其中有两颗比最小的行星水星还要大。

太阳系内大部分的质量都集中于太阳，余下的天体中，质量最大的是木

星。位于太阳系内侧的是四颗较小的行星，分别是水星、金星、地球和

火星，它们被称为类地行星，主要由岩石和金属构成。外侧的四颗行星

被称为巨行星，其质量比类地行星要大得多。其中最大的两颗是木星和

土星，它们都是气态巨行星，主要成分是氢和氨。最外侧的两颗行星是

天王星和海王星，它们是冰巨星，主要由一些熔点比氢和氮更高的挥发

成分组成，比如水、氨和甲烷。我们将地球绕太阳公转的轨道平面称为

黄道平面，而几乎所有的行星都在靠近黄道平面的圆轨道上运行。

太阳系也包含一些较小的天体。位于火星和木星轨道之间有一条主小行

星带，其中的大部分天休都是像类地行星那样由岩石和金属组成。

在海王星轨道之外是柯伊伯带和离散盘，包含了有大量的海王星外天体,

主要由冰组成，再往外还有新发现的类塞德娜天体。在这些天体中，有

几十甚至上万颗足够大的天体，它们能靠自身的重力形成球体，这些天

体被称为矮行星。

除了这两个区域，还有大量的小型天体自由地运动在两个区域之间，包

括彗星，还有半人马小行星和行星际尘云。另外，有6颗行星、4颗以

上的矮行星和一些小天体都有天然的卫星环绕着，通常都被称为卫星。

太阳系外侧的每颗行星都被由尘埃和小天体构成的行星环所环绕着。

太阳探测

人类观测太阳的历史十分久远。中国上古时期已有日食的纪录。各国也

不乏观测太阳的详细纪录。到了空间探测器的时代，先驱者系列探测器

是最早设定太阳为观测目标的探测器，之后又陆续有许多观测太阳的探

测器，其中大部分都是环绕地球，但有一部份是环绕太阳公转，其中最

知名的是尤里西斯号。

1990年10月6日，欧洲的〃尤里塞斯〃星际探测器由美国的发现号

航天飞机发射升空，飞往木星和太阳。

发现号航天飞机施放的〃尤里塞斯〃太阳探测器是第一个能够飞越太阳

南北极、对太阳表面进行全面观测的飞行器，其轨道所在平面与地球绕

日运行轨道所在平面相垂直。

月球探测

月球是地球唯一的天然卫星，早在运载火箭被发明之前，人类就利用许

多方法进行观测，例如巴比伦人在西元前500年就了解月食、月球公转

周期…等。到了17世纪，伽利略改良望远镜，观测到月球具由凹凸不

平的表面，19世纪人类发现月球几乎没有大气层。近代研究的结果得

到月球拥有非常稀薄、接近真空的大气层，总质量低于10公吨。而且

温度变化约70~390K，所以非常不适人居，但由于是地球唯一的卫星，

距离也仅38万公里,所以截至2011年9月，共有113台探测器曾经

造访过，执行了139项任务。冷战刺激了苏联和美国的太空竞赛，进而

使月球探测的加速。苏联方面的探测器带回0.38公斤的月岩。1969年

人类首次登陆月球，陆续多次的登陆月球，许多人认为这是太空竞赛的

最高潮。从阿波罗11号到17号的任务，总共带回382公斤、共2,196

块月球岩石和土壤的标本。

早期的月球探测器数量繁多，任务通常只有拍摄月表、做一些简单的观

测，而且是利用飞掠或是硬着陆等较为不精确的方式探测月球，之后逐

渐发展出环绕月球、软着陆月球等较为复杂的任务模式，到了21世纪，

则着重于功能型的月球探测器，探测器通常会有一个主要目标任务。例

如LCROSS的目标是探测月球是否有水，〃重力回溯及内部结构实验

室〃探测月球的重力场。

金星探测

西元前500年，马雅人撰写马雅历纪录金星的变动，到了运载火箭发明

之前，许多人利用无线电波观测金星，证实了金星表面温度很高，约摄

氏467度、97大气压,所以金星确实不适人居,早期的太空探测多以

飞掠金星为主，到了中期则以着陆为主，但着陆探测器都无法长时间运

作，近年来探测多以轨道环绕器探测。其中较为著名的探测器是麦哲伦

号。美国过去探测金星的纪录很少，仅有水手计划的飞掠金星、先驱者

金星计划以及麦哲伦号；而苏联则对金星似乎特别感兴趣，发射了大量

的金星探测器，不仅首枚探测器的发射时间比苏联的火星探测器早，而

且比火星多许多。21世纪之后，欧洲与日本也都加入探测金星的行列。

1989年5月5日，〃麦哲伦〃号金星探测器在美国肯尼迪航天中心由

〃亚特兰蒂斯〃号航天飞机携带升空。

〃麦哲伦〃号是从航天飞机上发射的第一个担负星际考察任务的探测器。

它利用先进的成像雷达系统对金星全球进行了详细的拍摄，还对金星

95%的地区进行了高分辨率的重力测量，并绘制完成了金星表面98%

的地形图。

1994年10月12日，〃麦哲伦〃号探测器进入金星稠密大气层，在坠

毁过程中试验了一种空气制动技术，并获取金星稠密大气的数据。探测

器在进入金星大气后烧毁。这是第一次利用一个行星际探测器进行这种

破坏性试验。

木星探测

木星在古代便已为天文学家所知。古罗马人以罗马神话中的众神之王朱

比特命名之。中国则称木星为岁星，取其绕行天球一周为12年，与地

支相同之故。目前仅有几艘探测器前探测过木星，大部分都是利用木星

的重力抛射，所以进行飞掠任务较多，其中最著名的是伽利略号，利用

金星重力抛射到达木星轨道。

苏梅克-列维9号彗星在1994年撞击木星,这是人类首次观测到太阳

系内与行星有关的天体相撞事件。当时美国宇航局的伽利略号探测器对

撞击事件进行了观测，图中显示的就是苏梅克-列维9号彗星撞击木星

的情景，其中一个最大块的碎片正在撞击木星。撞击发生后火球从木星

的南半球升起。此次撞击释放的总能量为二战时美军投放在广岛的原子

弹能量的10亿倍。初步观测表明，彗星碎片的撞击已改变了木星的外

貌。留下4个直径几万公里的深坑，其直径是地球的几倍。木星的云层

留下了黑色病痕，i文病痕需很长时间才能消去。由于木星与地球的平均

距离约6.3亿公里，彗木相撞所释放的巨大能量及木星大气与表层的环

境巨变，对地球与近地空间环境几乎没有影响。但如果设想这次撞击发

生在地球上，6500万年前恐龙灭绝的灾变事件又会再现。

水星探测

早在西元前1400年的亚述人就有观测水星的纪录，近代的观测发现水

星非常靠近太阳，距离太阳约0.39天文单位，所以造成了观测上极为

困难，而且太阳的重力非常强，需要花费极大的能量才能环绕水星，另

外，水星几乎没有大气层，仅约10帕，无法使用降落伞进行空气阻力

刹车，因此登陆水星更加困难,截至2011年9月，仅有水手10号及

信使号曾经造访过。而信使号经过多次变轨以及重力抛射，成为第一艘

环绕水星的探测器。

火星探测

火星在古代有许多命名，在中国为荧惑、希腊则为战神。望远镜出现后，

人类有更细微的观测能力，观察到火星表面似乎有一些从暗区延伸出的

细线，因为对于暗区是水体的传统，这些细线命名为水道(canali),

甚至有人认为是运河，但空间探测器的调查后使人类对火星文明的幻想

幻灭，不过近代探测器又发现极区可能有液态水存在的证据，又引起人

类对火星的兴趣。早期的探测器已获得火星地表照片及了解火星大气、

土壤为主，现在的探测器则着重于水的探勘。早期火星探测多以短任务

型态，运作时间不长，而且美国与苏联通常一年在火星发射窗口会发射

两艘，以防任务失败，自从火星全球探勘者号发射后，美国开始了新一

波的火星探测计划，即每26个月发射至少一艘探测器至火星。现在仍

有许多艘火星探测器仍然在运作，并做为未来探测器的中继卫星或讯息

传输站。

探索火星的理由

1996年，著名天文学家卡尔•萨根(CarlSagan)在应NASA要求而写

的报告中列举了探测火星的理由：

(1)火星是距离地球较近的行星之一;

(2)大约40亿年以前，火星与地球气候相似，也有河流、湖泊甚至可

能还有海洋，未知的原因使得火星变成今天这个模样。探索使火星的气

候变化的原因，对保护地球的气候条件具有重大意义；

(3)火星有一个巨大的臭氧洞，太阳紫外线没遮拦地照射到火星上。

可能这就是海盗1号、海盗2号未能找到有机分子的原因。火星研究有

助于了解地球臭氧层一旦消失对地球的极端后果；

(4)在火星上寻找历史上曾经有过的生命的化石，这是行星探测中最

激动人心的目的之一，如果找到，就意味着只要条件许可，生命就能在

宇宙中其他行星上崛起；

(5)查明今日火星上有无绿洲I,绿洲上有无生命以及生命存在的形式

类型；

(6)火星探测是许多新技术的试验场地，这些技术包括大气制动、利

用火星资源产生氧化剂和燃料供返程用、遥控、自动驾驶和远程通信等；

(7)虽然南极陨石提供了火星上少数未知地域的样本，但只有空间探

测才能窥其全貌；

(8)从长期来看，火星是一个可供人们移居的星球；

(9)由于历史的原因，公众对火星探测的支持和共鸣是任何其它空间

探测对象难以相比的，火星探测是进行国际合作的理想项目。

人类在探测火星方面取得的成就

在探索火星方面，美国的火星任务成功率超过70%,居全球第一，迄

今已成功发射了10余颗火星探测器。俄罗斯和其他国家也紧随其后。

世界各国对于火星的探索始终保持着热情，各国/地区也先后采取了行

动。

1）20世纪60年代（前苏联、美国）

前苏联发射了世界上第一个火星探测器火星1A号，随后又接连发射了

数颗，但大部分遭遇了失败。

美国的水手4号于1964年11月28日发射升空，于1965年7月14

日在火星表面9800千米上空掠过火星，向地球发回了21张照片。这

是有史以来第一枚成功到达火星并发回数据的探测器。

2）1971年（前苏联、美国）

发射〃火星3号〃火星探测器，它的着陆器成为首个在火星表面着陆的

探测器。但不幸的是，着陆后遭遇沙尘暴，与地球失去了联系。

在此之后，前苏联先后发射了十多个火星探测器，但整体成功率不足

18%。。近年来，俄罗斯的火星计划曾一度陷入停滞。

1971年,美国发射水手9号探测器,于同年11月13日到达火星，这

是有史以来第一枚成功进入环绕火星轨道的探测器，取得了空前的成功。

它首次拍摄到火星全貌。

3）1975年（美国）

1975年美国发射海盗1号和海盗2号着陆器以探测火星生命迹象。海

盗1号于1976年7月20日在火星着陆，并发回了难以置信的周景全

彩色图。科学家由此知道了原来火星的天空是略带桃粉色的，并非是他

们原先所想的暗蓝色。海盗1号的轨道器拍摄到一张酷似人脸的火星表

面照片。海盗2号于1976年9月3日成功着陆，它携带的地震检波器

的记录了一次火星地震。

4）20世纪80年代（前苏联）

1988年前苏联发射以〃火卫一〃命名的福波斯探测器1号和2号

5）20世纪90年代（美国、俄罗斯、日本）

1992年9月25日，美国发射火星观察者号探测器。

1996年11月7日，美国的火星全球勘测者探测器发射升空，于1997

年9月11日进入绕火星运行轨道。这枚探测器持续运作了10年，最

后在2006年11月5日失去讯号联络，成为迄今服役最长的火星探测

器。它发回的信息量比之前升空的所有火星探测器的总和还要大，是最

成功的火星探测任务之一。

1996年n月16日，俄罗斯发射了火星96探测器，探测器进入地球

轨道后未能成功点火进入前往火星的轨道，不久后坠入太平洋而宣告失

败。

1996年12月4日，美国发射火星探路者号探测器,于1997年07月

04日在火星表面着陆。它携带的〃索杰纳〃号火星车，是人类送往火

星的第一部火星车。它仅有微波炉大小。

1998年7月3日，日本发射希望号火星探测器但因偏离轨道而失败。

1998年12月11日，美国发射火星气候探测器，在进入火星轨道的过

程中失去联络，最终任务失败。

1999年1月3日，美国发射火星极地着陆者探测器，在进入火星大气

层时失去联络而坠毁。搭载的两个微型探测器〃深空2号〃也一同损毁。

6）2001年（美国）

2001年4月7日,美国发射〃2001火星奥德赛号〃探测器，于2001

年10月23日到达火星轨道。发现火星表面可能有丰富的冰冻水。在

勇气号、机遇号、凤凰号和好奇号登陆期间，〃奥德赛〃扮演了通信中

继站的角色并工作至今。

7）2003年（美国）

发射〃勇气号〃和“机遇号”火星探测器并于2004年1月3日和25日

分别安全着陆火星表面。随后不断发回新数据，供美国宇航局NASA

研究。

8）2003年（欧洲）

欧洲航天局〃火星快车〃在火星南极发现了冰冻水，这是人类首次在火

星表面发现水。

9）2005年（美国）

2005年08月12日，美国成功发射火星侦察轨道器（火星勘测轨道飞

行器），于2006年03月10日进入火星轨道，成为火星的第四个正在

使用中的人造卫星（前三个是火星全球勘测者、2001火星奥德赛、火

星快车用第六个正在使用中的火星探测器（四个卫星加上两台火星车）。

10）2007年（美国）

2007年8月4日，美国成功发射凤凰号火星探测器，于2008年5月

25日在火星北极成功着陆。2008年6月15日，〃凤凰〃号火星着陆

探测器在着陆地点附近挖到的发亮物质是冰冻水，从而证实火星上的确

存在水。凤凰号还探测到来自火星云层的降雪，而且找到了火星上曾经

存在液态水的最新证据。

11）2011年（俄罗斯、中国）

俄罗斯运载火箭搭载着俄〃福布斯-土壤〃探测器发射升空，但没能成

功入轨。中国的首个火星探测器〃萤火一号〃因搭载在其内部，也不幸

失败。

12）2011年（美国）

发射“好奇”号火星车，火星车成功在火星表面着陆，目前已发回第两张

图片，呈现火星图像。

13）2013年（美国）

2013年11月18日，美国〃火星大气与挥发演化探测器〃发射升空,

于2014年9月22日成功进入火星轨道。〃火星大气探测器〃旨在调

查火星的上层大气，帮助了解火星大气层的气体逃逸对火星气候与环境

演变所产生的影响。

14）2013年（荷兰）

荷兰非营利组织推出了〃火星一号〃计划，准备海选数名地球人前往火

星，成为首批移民。然而，此举被部分专家批评为〃荒谬的商业真人秀〃。

15）2013年（印度）

印度首个火星探测器〃曼加里安〃成功进入火星轨道。这使印度成为继

美国、俄罗斯和欧盟之后，全球第四个、也是亚洲首个依靠自主研发实

现火星探测的国家。并且,印度这次任务的成本只有45亿卢比，约合

4.52亿元人民币，仅相当于一架大型客机的造价。

16）2015年（美国）

NASA宣布在火星上首次发现了存在液态水的强有力证据，这对于人类

寻找外星生命意义重大。

17）2016年（俄罗斯、欧洲）

俄罗斯航天局与欧洲航天局联合研制的火星〃微量气体轨道器〃升空，

这是〃ExoMars〃火星生命探索任务之一，为2018年俄欧合作发射火

星登陆车做准备。

18）2016年（印度、阿拉伯联合酋长国）

印度与阿联酋签署协议，将为其发射中东匡家的首颗火星探测器。

19）2018年（美国）

〃洞察〃号火星无人着陆探测器是NASA向火星发射一个火星地球物

理探测器，2018年5月5日搭载〃宇宙神〃V-401型火箭从位于加

州中部的范登堡空军基地发射升空，探测器于11月26日14时54

分许在火星成功着陪,并发回了首批照片，〃洞察〃号火星无人着陆探

测器携带有地震仪和地热流值探测仪，执行人类首次探究火星〃内心深处〃

奥秘的任务。

20）2020年（欧洲）

欧洲航天局计划2020年起利用3D打印技术在月球建造供人类居住的

基地，最终目的是"推进人类登陆火星〃。

在人类对于火星的探索上，美国凭借领先的航天技术扮演者领跑者的角

色，对于未来的计划，美国宇航局雄心勃勃：他们计划在本世纪30年

代把人类送上火星。近年来，俄罗斯、欧洲I、印度等在火星探测方面也

多有动作。但是探索火星并没有现象中那么容易，因为发射成功率低,

火星被称为〃航天器的墓地〃。尽管如此，国际上对火星探索的热情不

减，并有许多国际合作。

现在，越来越多的国家正加入到火星探测的队列中，人类的太空探索之

路正在向深空挺进。

土星探测

在史前时代就已经知道土星的存在，在古代，它是除了地球之外已知的

五颗行星中最远的一颗，并且有与其特性相符的各式各样的神话。但是,

直到17世纪，使用望远镜，才可以观察得更为仔细，因此，于1610

年，伽利略才发现土星环的存在。现在有了空间探测器后，更可以仔细

地研究土星以及它的卫星。目前仅有四艘探测器曾经造访过土星，其中

最著名的是卡西尼-惠更斯号，它发现土卫二可能具有液态水。

天王星探测

由于较为黯淡以及缓慢的绕行速度，天王星未被古代观测者认定为一颗

行星。直到1781年3月13日，天王星才被威廉・赫歇耳爵士发现，从

而在太阳系的现代史上首度扩展了已知的界限。这也是第一颗使用望远

镜发现的行星。天王星的表面资料很多是经由望远镜观测而得到，但大

量的科学数据以及更为精确的卫星、行星环数量则由唯一飞掠天王星的

旅行者2号所得到，旅行者2号也同时飞掠海王星，知名程度相当高。

海王星探测

海王星在1846年9月23日被发现,是唯一利用数学预测而非有计划

的观测发现的行星。是旅行者2号所要飞近的最后一个主要行星，也就

没有后续轨道限制了，所以它的轨道非常接近卫星海卫一。

彗星、矮行星、小行星探测

彗星、矮行星及小行星探测主要是要了解太阳得起源，这些星体的体积

通常都不大。彗星中较为知名的哈雷彗星周期为76年环绕太阳一次，

在1986年时许多国家把握这个千载难逢的机会发射许多探测器。而矮

行星中的冥王星则是在2006年被降级，降级不久前，新视野号以相当

快的速度飞向冥王星，并于2015年飞跃冥王星，目前正在柯伊伯带中

穿行，探测可能的近距离柯伊伯带天体。

水星计划

水星计划(ProjectMercury)是美国第一个载人航天计划，〃水星〃

计划的主要目的是实现载人空间飞行的突破，把载一名航天员的飞船送

入地球轨道，飞行几圈后安全返回地面，并考察失重环境对人体的影响、

人在失重环境中的工作能力。重点是解决飞船的再入气动力学、热动力

学和人为差错对以往从未遇到过的高加速度和零重力的影响等问题。

水星计划自1958年10月7日开始正式实施，期间招募了美国第一批

宇航员(7名)，包括前期实验在内共进行了20次无人飞行，6次载

人飞行。水星计划原定发射9艘载人飞船，后因双子星计划和阿波罗计

划的顺利实施，计划中的最后3次任务被取消。

双子星计划

双子座计划是美国的第二个载人航天计划，计划实施于水星计划和阿波

罗计划之间，在1965年至1966年间共有10次载人飞行。计划的目

标是为更先进的太空旅行积累技术，尤其是其后的阿波罗登月计划，双

子座计划中任务时长足够前往月球并返回。任务还包括太空行走和轨道

机动。所有的载人发射都使用大力神二号GLV作为运载火箭。整个计

划耗资54亿美元。这个项目主要任务有其下几项：考察宇航员和飞船

在轨的最大驻留时间，最短8天，最长两周与其他航天器交汇对接，并

使用推进系统移动组合航天器；太空行走技术验证，并考察宇航员在太

空的任务执行能力；完美载人并在预定地点着陆；为宇航员提供阿波罗

计划需要零重力环境以及对接经验。该项目最终于196