太空探索史

太空探索的实践历史始于第二次世界大战的最后数月。彼时，德国工程师以V-2弹道导弹首次证明，火箭能够将有效载荷送抵大气层边缘。战后数十年间，最初为军事目的而开创的火箭技术、推进剂配方与制导系统，被美国和苏联加以改造，用于将人造卫星乃至人类送入轨道。这场原本局限于两个超级大国之间的角逐，很快扩展为一项涉及欧洲、日本、中国、印度及数十个其他国家和商业主体的全球科学事业。

太空时代的起点，通常被定为1957年10月4日——苏联成功发射了地球第一颗人造卫星"斯普特尼克1号"。此后不足四年，苏联宇航员Yuri Gagarin完成了人类首次轨道飞行；又过十二年，美国宇航员登上了月球表面。此后半个世纪间，人类先后建造了可长期驻留的空间站，运行了可重复使用的航天飞机，以机器人探测器对太阳系各主要天体进行了全面勘察，并发射了空间望远镜，从根本上改写了人类对宇宙的认知。

本页涵盖从1944年V-2火箭起，直至商业载人航天、国际空间站、中国天宫空间站与詹姆斯·韦布空间望远镜的当代阶段，完整记录太空探索的历史脉络。内容兼括载人任务与机器人任务，并梳理世界各主要航天项目的平行发展历程。如需了解相关主题，请参阅月球、太阳系、从太空看地球以及世界各地天文台等专题页面。

现代太空探索的实现，有赖于大型液体燃料火箭的问世——这一武器诞生于第二次世界大战期间的德国。V-2导弹由Wernher von Braun领导的团队在佩内明德陆军研究中心设计，于1944年投入实战。尽管它是作为远程弹道导弹部署的，并在军事使用中造成了数以千计的死亡，但V-2证明了火箭可以将有效载荷加速穿越大气层边界——在标准弹道上可达逾80千米的高度，试验飞行中则超过175千米。战后，缴获的火箭、技术文件以及数百名德国工程师，分别通过美国的"回形针行动"及苏联的类似项目被迁往两国，为两个超级大国的航天项目奠定了技术基础。

整个1940年代末至1950年代初，美国利用缴获的V-2火箭、Aerobee探空火箭及本国自主研制的型号，开展了大量高层大气研究飞行。苏联则在总设计师Sergei Korolev的主持下推进本国火箭研发，最终建成R-7洲际弹道导弹——正是这枚火箭将第一批卫星与第一批宇航员送入轨道。1957年7月至1958年12月举行的国际地球物理年（IGY），是一次由国际科学联合会理事会背书的全球协调性科学活动，为民用航天项目的诞生奠定了舞台。两个超级大国均在国际地球物理年筹备期间宣布，将作为贡献之一发射小型科学卫星。

1957年10月4日，苏联宣布成功发射"斯普特尼克1号"——一枚直径约58厘米的抛光金属球体，携带两部无线电发射机。该卫星每96分钟绕地球一圈，运行高度在约215千米至940千米之间，发出稳定的无线电信号，业余无线电爱好者在世界各地均可接收。一个月后，斯普特尼克2号将一只名叫莱卡的狗送入轨道，这是第一个进入太空的生命体。美国随即于1958年1月31日发射探险者1号，该卫星携带了物理学家James Van Allen提供的盖革计数管。探险者1号传回的数据促成了地球周围带电粒子辐射带的发现，这一辐射带如今以"范艾伦辐射带"命名。1958年7月29日，美国总统Dwight D. Eisenhower签署《国家航空航天法》，在前身国家航空咨询委员会的基础上组建了美国国家航空航天局（NASA），美国民用航天事业由此迈上新的制度轨道。

从1950年代末到1969年，两个超级大国竞相争夺航天领域的一系列"第一"。初期阶段，苏联占据明显优势。1961年4月12日，宇航员Yuri Gagarin乘坐东方1号完成单圈绕地飞行，历时108分钟，成为人类历史上第一位进入太空的人。不到一个月后的1961年5月5日，美国宇航员Alan Shepard乘坐水星-红石3号完成亚轨道飞行；1962年2月20日，John Glenn乘坐水星-宇宙神6号实现了美国人的首次轨道飞行。东方号系列飞船此后又将五名宇航员送入轨道，其中包括Valentina Tereshkova——她于1963年6月16日乘坐东方6号升空，成为进入太空的第一位女性。

1961年5月25日，在Yuri Gagarin完成飞行后不久，美国总统John F. Kennedy在国会两院联席会议上发表演讲，承诺在这个十年结束之前，将一名美国人送上月球并安全返回地球。此后展开的各项计划——美国的水星、双子座与阿波罗计划，以及苏联对应推进的上升号与联盟号研发项目——均围绕这一目标而构建。在1965年至1966年的双子座计划期间，美国宇航员完成了两艘飞船的轨道交会与对接，执行了长达十四天的长时飞行任务，并进行了美国首次太空行走——这些都是月球任务不可或缺的技术。Alexei Leonov已于1965年3月18日从上升2号飞船出舱，在太空漂浮约十二分钟，完成了人类历史上第一次太空行走。苏联方面也以N1火箭和LOK飞船推进其登月计划，但该项目在1969年至1972年间经历了N1火箭四次连续失败，最终被迫取消。

阿波罗计划是美国一系列载人航天飞行任务的总称，在1969年至1972年间共将12名宇航员送上月球表面。该计划以三级土星五号运载火箭为核心——这是当时飞行过的推力最强大的运载工具——并配备由指令舱、服务舱与登月舱构成的三模块飞船系统。阿波罗计划汇聚了全美逾40万名工程师、科学家和承包商的心血，在1965年至1966年经费高峰期，其支出约占美国联邦预算的4.4%。

该计划的第一次重大悲剧发生于1967年1月27日——在一次地面测试中，发射台上阿波罗1号指令舱内的纯氧环境中爆发闪燃火灾，宇航员Gus Grissom、Ed White和Roger Chaffee罹难。事故促使指令舱进行了全面重新设计，载人飞行也因此中断二十个月。1968年10月，阿波罗7号成为第一次成功的载人任务，在地球轨道上对重新设计的指令舱进行了测试。1968年12月，阿波罗8号成为第一艘离开近地轨道、飞抵月球并返回地球的载人飞船。任务期间，宇航员William Anders拍下地球从月球地平线上冉冉升起的画面，这张被称为"地出"的照片，被广泛认为深刻影响了现代环保运动的形成。

1969年7月20日，阿波罗11号登月舱"鹰"降落在静海。格林尼治标准时间7月21日02时56分，任务指令长Neil Armstrong踏上月球表面，登月舱飞行员Buzz Aldrin随后跟进，而Michael Collins则在月球轨道上独守指令舱"哥伦比亚"。据估计，约有6.5亿人——约占当时全球人口的五分之一——通过电视直播目睹了这一历史时刻。此后又有五次成功登月：阿波罗12号（1969年11月）、阿波罗14号（1971年1月）、阿波罗15号（1971年7月）、阿波罗16号（1972年4月）和阿波罗17号（1972年12月）。1970年4月，阿波罗13号在飞往月球途中发生氧气罐爆炸，未能完成登月，但全体乘员安全返回地球。阿波罗17号是阿波罗计划的最后一次月球着陆任务，此后美国载人登月探索至今已中断逾半个世纪。阿波罗宇航员共带回约382千克月球样本，这些样本至今仍是行星科学研究的重要基础。

苏联登月计划于1970年代初取消后，苏联乃至后来的俄罗斯载人航天始终依托两大平台运转，且均沿用至今：联盟号飞船与一系列地球轨道空间站。联盟号于1967年首次搭载乘组执行任务，是迄今服役时间最长的载人飞船。其设计经过多次升级，但由轨道舱、返回舱和仪器/服务舱构成的基本三舱构型，五十余年来始终未变。联盟号曾是所有苏联和俄罗斯空间站的主要乘员运输工具，并在2011年航天飞机退役至2020年商业载人飞船登场的空档期内，成为前往国际空间站的唯一途径。

礼炮号系列民用与军用空间站计划以1971年4月发射的礼炮1号拉开序幕，这也是世界上任何国家建造的第一座空间站。1971年至1986年间，七座礼炮号空间站先后升空，累积了数百天的载人驻留时间，为长时飞行所需的工程技术与医学知识奠定了坚实基础。这一计划也经历了航天史上最惨痛的事故之一：1971年6月30日，联盟11号乘组——Georgy Dobrovolsky、Viktor Patsayev与Vladislav Volkov——在结束礼炮1号任务返回途中遇难，返回舱在高空减压阀意外开启，导致舱内压力骤降，三人全部罹难。

礼炮号的继任者和平号空间站于1986年至1996年间分批组装升空，是第一座模块化空间站，由核心舱、四个专用科学模块、一个对接模块及其他组件拼接而成。和平号从1989年9月至1999年8月持续保持有人驻留状态，共接待了来自12个国家的104名航天员，其中包括1995年至1998年航天飞机-和平号联合计划期间前往的美国宇航员。2001年3月23日，和平号在轨运行十五年后受控再入大气层，残骸坠落于南太平洋。此后，俄罗斯作为国际空间站的创始合作方，贡献了核心"星辰"服务舱及一系列后续模块，并持续从哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场执行联盟号载人飞行任务。

太空运输系统（通称"航天飞机"）是美国1981年至2011年间使用的部分可重复使用载人航天发射系统。每套航天飞机系统由一架约37米长的有翼轨道器、一个大型外储箱和两枚固体火箭助推器组成。轨道器可运载最多八名乘员及约24,400千克的有效载荷进入近地轨道，返回时以无动力滑翔方式着陆。共有五架在役轨道器投入飞行：哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号。在135次飞行任务中，航天飞机部署了哈勃空间望远镜和钱德拉X射线天文台，发射并维护了大批行星探测器，并承担了国际空间站绝大部分在轨建造工作。

航天飞机计划也经历了载人航天史上最惨烈的两次事故。1986年1月28日，STS-51-L任务起飞仅73秒后，挑战者号轨道器在大西洋上空解体，机上七名乘员全部罹难，其中包括"太空教师"Christa McAuliffe。由William Rogers主持的总统调查委员会将事故归因于固体火箭助推器现场接头中的O形密封圈在异常低温下失效，以及组织决策层对工程师安全顾虑的忽视。2003年2月1日，STS-107任务返回途中，哥伦比亚号轨道器在得克萨斯州和路易斯安那州上空再入大气层时解体，机上七名乘员全部遇难。调查人员确定，发射时外储箱上脱落的一块隔热泡沫撞击了左翼前缘，形成破损，致使再入过程中高温气体侵入机翼内部。哥伦比亚号事故后，航天飞机于2005年7月恢复飞行，完成了国际空间站的建造工作，并于2011年7月随STS-135任务的结束正式退役。

国际空间站（通称ISS）是一座模块化地球轨道实验室，由五个航天机构合作运营：美国的美国国家航空航天局（NASA）、俄罗斯联邦的国家航天集团公司（Roscosmos）、欧洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和加拿大航天局（CSA）。建造工程以1998年11月20日俄方建造的"曙光"号功能货舱发射为起点，此后经由航天飞机与一次性运载火箭执行的逾三十次发射，于2011年宣告完工。空间站以约400千米的平均高度绕地球飞行，大约每90分钟完成一圈，每天飞越地球大部分有人居住区域的上空。

自2000年11月2日起，国际空间站始终保持有人轮换驻留状态——那一天，远征1号乘组抵达站上，成员包括美国指令长William Shepherd以及俄罗斯宇航员Yuri Gidzenko和Sergei Krikalev，他们乘坐联盟TM-31号飞船前来。截至2026年，这段人类在近地轨道的不间断驻留时间已超过25年，创下人类在太空持续居住时间最长的纪录。远征乘组通常由来自多个国家的六至七名宇航员组成，在轨生活和工作约六个月，期间开展微重力流体物理、材料科学、人体生理学、对地观测和基础生物学等数百项实验。空间站的加压容积相当于一架商用客机，站内实验舱包括美国的"命运"号实验室、欧洲的"哥伦布"舱和日本的"希望"号实验舱，以及支持俄罗斯联盟号和进步号飞船，以及美国商业载人和货运飞船停靠的多个对接口。

载人航天活动基本局限于近地轨道和月球，而机器人探测器已造访太阳系的每一颗行星，以及彗星、小行星和太阳本身。美国国家航空航天局于1977年发射的旅行者1号和旅行者2号探测器，借助罕见的行星连珠时机，对木星、土星、天王星和海王星实施飞越探测，传回了这些巨行星及其卫星的首批近距离图像。两艘飞船目前仍在运行：旅行者1号于2012年8月穿越日球层顶进入星际空间，旅行者2号于2018年11月紧随其后。它们是迄今距地球最远的人造物体，携带的1977年版"旅行者金唱片"以时间胶囊的形式将地球的信息带入了星际空间。

火星是迄今研究最深入的行星目标。自1965年美国国家航空航天局的水手4号实施飞越探测以来，已有二十余次成功任务对其进行了环绕、着陆或漫游探测。1976年，海盗1号和海盗2号着陆器进行了第一次针对火星生命的全面搜寻。1997年火星探路者任务中，旅居者号是人类在另一颗行星上部署的第一辆轮式车辆。火星探测漫游者孪生组合——勇气号与机遇号——分别自2004年运行至2010年和2018年，大幅超越其原定九十天的设计寿命。好奇号探测车自2012年8月起在盖尔撞击坑持续运行；毅力号探测车于2021年2月降落在杰泽罗撞击坑，正在精心采集和封存岩石样本，以待未来的火星样本返回任务取回。毅力号还携带了机智号直升机——这是人类首台在另一个世界实现动力控制飞行的机器。

其他具有里程碑意义的机器人任务还包括：卡西尼-惠更斯号——美国国家航空航天局、欧洲航天局与意大利航天局的联合任务，于2004年至2017年环绕土星运行，并于2005年1月将惠更斯探测器释放至土卫六表面；新视野号——于2015年7月完成对冥王星的首次飞越，并于2019年飞越柯伊伯带天体"阿罗科思"；欧洲航天局的罗塞塔号——自2014年起与67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星交会并绕其运行，并将菲莱着陆器投放至彗星表面；以及帕克太阳探测器——迄今最近距离接近太阳的飞行器。在轨道天文台领域，哈勃空间望远镜自1990年起运行至今，拍摄了现代天文学中引用率最高的部分图像；而詹姆斯·韦布空间望远镜于2021年12月25日发射，在日地系统L2拉格朗日点就位后，将观测延伸至中红外波段，返回了迄今获得的最深度早期宇宙图像。

二十一世纪以来，多个国家的航天项目迅速崛起，如今已与美国和俄罗斯这两大老牌航天强国比肩而立。其中影响最为深远的新兴力量，当属中华人民共和国。2003年10月15日，Yang Liwei乘坐神舟五号飞船升空，使中国成为继美、苏之后第三个独立将人类送入轨道的国家。神舟系列飞船此后已执行逾二十次载人及无人飞行任务，宇航员Wang Yaping于2021年11月在神舟十三号任务期间出舱活动，成为中国首位进行太空行走的女性。中国天宫空间站于2021年至2022年间在近地轨道完成组建，由天和核心舱及问天、梦天实验舱构成，自2022年中起由三人轮换乘组持续驻守。嫦娥探月工程向月球正面和背面分别部署了着陆器与采样返回探测器，其中嫦娥四号于2019年1月实现了人类历史上首次月球背面软着陆，嫦娥五号则于2020年12月将月球样本带回地球，这是自1976年苏联月球24号任务以来首次实现月球采样返回。

印度的航天项目由印度空间研究组织（ISRO）主管，已跻身全球性价比最高的航天项目之列。2008年发射的月船1号月球轨道器证实了月球上存在水分子。曼加里安号（又称火星轨道探测器）于2014年9月抵达火星轨道，使印度成为亚洲首个到达火星的国家，也是世界上首个首次尝试便成功的国家。2023年8月23日，月船三号任务使印度成为第四个实现月球软着陆的国家，也是首个在月球南极附近着陆的国家。阿拉伯联合酋长国也跻身火星轨道国家行列——其希望号探测器于2021年2月进入火星轨道，此后持续传回全球气象与大气观测数据。

欧洲航天局于1975年成立，现由二十二个成员国组成，主导了多项重要机器人探测任务，包括罗塞塔号、火星快车、火星微量气体轨道器和太阳轨道器日球物理探测任务，并通过哥伦布实验室和2008年至2014年间执行飞行任务的自动转移飞行器货运飞船，成为国际空间站的核心合作伙伴。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）贡献了国际空间站的"希望"号实验舱，并开展了一系列科学探测任务，包括隼鸟号和隼鸟2号小行星采样返回任务——后者于2020年12月将近地小行星"龙宫"的样本带回地球。上述各项目共同推动航天活动从两极超级大国的角力，演变为真正意义上的国际多边事业。

自2000年代中期以来，新一代商业发射与航天器运营商开始与国家航天机构共同分享轨道运输市场。在美国，美国国家航空航天局通过"商业轨道运输服务"和"商业补给服务"计划，向私营企业付费，在航天飞机退役后承担向国际空间站运送货物的任务。SpaceX的龙飞船货运版于2012年5月首次抵达空间站，诺思罗普·格鲁曼的天鹅座飞船于2013年紧随其后。在随后的"商业载人计划"框架下，SpaceX的载人龙飞船于2020年5月30日将宇航员Robert Behnken和Douglas Hurley送往国际空间站，这是自2011年STS-135任务以来美国土地上首次执行载人轨道发射，也是商业研发载人飞船的历史性首飞。波音公司的星际客机飞船于2024年完成首次载人测试飞行，与龙飞船并列成为获认证的载人运输工具。

可重复使用火箭是商业航天时代最具定义性的技术成就。SpaceX猎鹰9号一级火箭于2015年12月21日在完成轨道发射后首次实现垂直着陆，此后单枚猎鹰9号助推器的复用飞行次数已超过十五次。重型猎鹰火箭于2018年2月完成首飞，并已支持国家安全、月球及行星探测任务。正在贯穿2020年代中期进行轨道飞行测试的两级全可重复使用星舰，既被定位为下一代重型运载火箭，也将作为美国国家航空航天局"阿尔忒弥斯"计划的月面着陆器。蓝色起源的新谢泼德火箭自2021年起承载付费乘客执行短程亚轨道飞行，其新格伦轨道运载火箭于2025年完成首飞。商业空间站、在轨制造企业和小卫星星座等新业态也随这些发射项目同步发展壮大——至2020年代中期，在轨活跃卫星数量已攀升至数以万计，其主要推动力是宽带互联网星座的大规模部署。

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航天机构与官方档案

• NASA历史办公室 — 美国民用航天活动的官方历史文献，包括NASA历史参考文献集、局长文件，以及阿波罗、航天飞机和国际空间站计划史料。
• 欧洲航天局——ESA历史 — 欧洲航天局及其前身机构ELDO和ESRO的机构史，以及欧洲机器人与载人航天项目的记录。
• JAXA——日本宇宙航空研究开发机构历史 — 日本民用航天活动的官方英文档案，涵盖从1950年代铅笔火箭至今的国际空间站与行星探测任务。
• ISRO——印度空间研究组织 — 印度国家航天活动的官方记录，包括月船号、曼加里安号及载人航天开发项目。
• 联合国外层空间事务厅——外层空间物体在线索引 — 依据1975年《登记公约》建立的发射与空间物体权威国际登记册。
• 美国国家档案馆——太空探索档案 — 美国航天活动的解密政府文件，包括总统往来信函及计划决策备忘录。

国家博物馆与学术机构

• 史密森尼国家航空航天博物馆 — 美国国家级飞行与航天博物馆，馆藏文物包括阿波罗11号指令舱"哥伦比亚"号和水星友谊7号太空舱。
• 史密森尼学会——太空探索馆藏 — 史密森尼各博物馆与档案馆收藏的实物、照片及口述历史资料。
• NASA载人航天 — NASA正在推进的项目参考网站，涵盖国际空间站、商业载人及"阿尔忒弥斯"计划。
• NASA SP-4001：航天与航空学年表 — NASA历史系列出版物，多卷本全球航天活动官方编年记录。

学术与非营利研究机构

• 行星学会——太空任务数据库 — 独立非营利机构，收录国家和商业运营商过去、现有及即将执行的机器人与载人任务参考信息。
• 国家空间学会——《飞向星辰》 — 非营利教育出版物及航天政策、技术与历史研究论文集。
• NASA技术报告服务器（NTRS） — NASA资助的科学、工程与技术报告开放存储库，包括任务报告及同行评审出版物。
• 史密森尼/NASA天体物理数据系统（ADS） — 天文学、行星科学与空间科学领域经同行评审的文献书目数据库。
• 美国地球物理联盟——学术期刊 — 涵盖行星科学、空间物理学与对地观测研究的同行评审学术期刊。

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