地外星系示意图这些探测器取得了巨大成果，大大扩展了人类的活动范围，揭开了月球和太阳系各大行星的不少奥秘，回答了过去天文学家们争论不休的许多不解之谜，促进了空间科学向着更深、更广的领域发展。
对地外星球进行探测的主要目的是：研究月球和太阳系的起源和现状；通过对太阳系各大行星及其卫星的考察研究，进一步揭示地球环境的形成和演变情况；认识太阳系的演化，探寻生命的起源和演变历史；利用宇宙空间的特殊环境进行各种科学实验，直接为国民经济服务。
探空火箭
人类对太空的探测还有一种重要工具，它就是探空火箭。探空火箭系统由有效载荷、火箭、发射装置和地面台站组成。有效载荷大多装在箭头的仪器舱内。仪器舱的直径有时可大于箭体直径。有效载荷采集到的信息通过遥测装置发送到地面台站接收处理，或者在火箭下降过程中将有效载荷从火箭内弹射出来，利用降落伞等气动减速装置安全降落到地面回收。有效载荷的重量和尺寸取决于探测要求，一般为几公斤到几百公斤，最大可达几吨。火箭包括箭体结构、动力装置、稳定尾翼等。大多数探空火箭为单级或两级火箭，也有为3级、4级的。动力装置通常用固体火箭发动机，可以简化和缩短发射操作时间。探空火箭对火箭姿态和飞行弹道的要求不像导弹和运载火箭那样严格，一般不设控制系统，仅靠稳定尾翼或火箭绕纵轴旋转来保证飞行稳定。需要精确定位和定向时才设置控制系统。发射装置通常用导轨和塔式发射架，使火箭获得足够大的出架速度。无控制火箭的飞行弹道受风的影响较大，为了保证达到预定的高度和减小弹道散布，探空火箭发射时尚需根据发射场的高空风资料采用风补偿技术来调整和确定发射角度。大多数探空火箭从地面以接近垂直状态发射，也有从移动式发射车发射的，根据需要还可从舰船或升在空中的气球上发射。地面台站主要包括接收测量信息的地面接收设备、跟踪火箭的定位测速设备（如雷达）和电子计算机等。雷达跟踪方式有反射式和应答式两种，应答式比反射式的跟踪距离更大。地面接收设备接收的遥测数据直接输入电子计算机处理，实时给出探测结果。
探空火箭通常可按研究对象分类，如气象火箭、生物火箭、地球物理火箭等。气象火箭多用于100千米以下高度的大气常规探测。生物火箭用于外层空间的生物学研究。地球物理火箭用于地球物理参数探测，使用高度大多在120千米以上。
探空火箭所获取的资料可用于天气预报、地球和天文物理研究，为弹道导弹、运载火箭、人造卫星、载人飞船等飞行器的研制提供必要的环境参数。探空火箭还可用于某些特殊问题的试验研究，如利用探空火箭提供的失重状态研究生物机体的变化和适应性，利用探空火箭进行新技术和仪器设备的验证性试验等。探空火箭一般为无控制火箭，具有结构简单、成本低廉、发射方便等优点。它更适用于临时观察短时间出现的特殊自然现象（如极光、日食、太阳爆发等）和持续观察某些随时间、地点变化的自然现象（如天气）。发射无控制火箭有一些特殊技术要求，主要是：保证飞行稳定，达到预定的探测高度和减少弹道顶点和落点的散布。世界第一枚专门用于高空大气探测的火箭是美国于 1945年秋研制成功的“女兵下士”火箭。它能将11千克的有效载荷送到 70千米的高空。此后，美国和前苏联利用缴获的V-2火箭发射了一批探空火箭。50年代的国际地球物理年活动大大推动了探空火箭的发展，许多国家开始了探空火箭的研制。到80年代，世界上已有20多个国家发展或使用了探空火箭。探空火箭的年发射量高达数千枚。
空间探测大写意
迄今，包括前苏联、美国、日本、欧洲空间局等在内的许多国家或组织都相继发射了空间探测器，获取了大量前所未有的、丰富的有关日地空间、月球和行星的探测数据，为人类认识、开发和利用宇宙提供了科学的依据。随着人类社会的发展和空间技术水平的不断提高，空间探测的广度和深度也在不断扩大。
空间探测器是通过装载的科学探测仪器来执行空间探测任务的。已发射的空间探测器主要采用以下几种方式：
（1）从地外星球近旁飞过或在其表面硬着陆，利用这个过程的短暂时间探测地外星球周围环境和拍摄地外星球照片。前苏联的“月球3”号探测器就以这种方式发回了第一批月球背面的照片。
（2）以月球或行星卫星的方式取得信息，这样能有较长的探测时间并获取较全面的资料。美、苏都发射过不少人造地外星球卫星。欧洲的“火星快车”、“金星快车”等都属于这一类。
（3）探测器在月球或行星及其卫星表面软着陆，以固定或漫游车的方式进行实地考察、拍摄探测和取样分析等。美国“勘测者”系列探测器（共7个）曾陆续在月面软着陆，详细调查月面情况，为“阿波罗”载人登月飞船挑选理想的着陆点。前苏联发射过2辆月球车，扩大了探测范围，获取了大量数据，并给“火星车”研制提供了经验。目前，美国的“勇气”号、“机遇”号火星车已在火星表面探测了好几年。
（4）用载人或不载人探测器在月面软着陆后取得样品返回地球，进行实验室分析。美国在20世纪六七十年代成功发射过6艘“阿波罗”载人登月飞船，航天员们在月球上一共停留了近300个小时，足迹达100千米，带回月岩样品约几百千克，取得了丰富的科学数据和月球岩石样本，大大充实了人们对月球的认识，其中有的载人登月飞船还带上“月球车”，车上装有许多科学仪器，航天员驾驶它在月面行走，主要用于扩大航天员的活动范围和减少体力消耗。2006年1月15日，美国“星尘”号探测器首次携带怀尔德-2彗星样本成功返回地面，在全球产生了巨大影响。
（5）在深空开展漫游式飞行，对中途所路过的星球逐一进行短期考察，飞出太阳系后仍继续探测。其典型代表就是美国的“旅行者1”号、“旅行者2”号等。
（6）进行撞击式探测，它与早期的硬着陆不同，是一种新兴起的探测方式，主要是探测地外星球的内部结构和组成，发挥探测器的余热，其中影响较大的是美国“深入撞击”探测器在2005年7月4日首次撞击“坦佩尔1”号彗星，这是人类第一个实际接触并探索彗星的空间活动；另外，2006年9月3日，欧洲SMART1号也采用了这种方式撞击了月球。将于2007～2008年发射的印度月球“初航1”号也拟搭载一个质量30千克的撞击器来撞击月球，以激起月球土壤，获取有关矿物质和水的科学数据；2008年10月升空的美国“月球坑观测与探测卫星”探测器，将于2009年1月两次撞击月球南极，希望能找到那里有水和其他化合物的痕迹。它的撞击能量将是1999年美国“月球勘测者”探测器率先撞击月球的200倍，很容易被观测到。由此可见，用撞击方式来探测月球内部正成为一种发展趋势。
（7）人类下一个重要目标是在月球建立永久性载人基地，以开发和利用月球的资源、能源和特殊环境，并为载人火星航行开道铺路。在月球上建设规模庞大的基地，是一项前所未有的创新工程，需要花费巨大的人力、物力和财力，所以在建设之前要做大量的准备工作，例如发射月球探测器对月球进行全面探测，以选择好月球基地的地址；要研制充当开路先锋的月球机器人等，为人类重返月球、建立月球基地及最终的载人火星航行开道铺路。
群雄逐星竞风流
人类现已探测了月球、水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星以及一些小行星和彗星等。
（1）在月球探测方面，1959年1月2日前苏联发射了“月球1”号探测器，2天后它从距月球6000千米处飞过，首次探访了月球。同年10月7日，“月球3”号探测器在飞过月球时，拍摄了月球背面的第一张照片。前苏联总共发射了24个“月球”系列探测器。美国也不示弱，在发射了数个“徘徊者”、“勘测者”和“月球轨道器”等月球探测器后，成功把6艘载人飞船送上月球表面，创造了人间奇迹。美国1998年发射的“月球勘探者”证实了月球上有水冰，此举在全球产生了轰动。现在，已有越来越多的国家已经或正在开展探月，其中1990年1月24日日本发射的“飞天”号使该国成为世界第三个探月的国家。世界第四个探月的是欧洲局，它于2003年9月27日发射了其第一个月球探测器“斯玛特1”号。
（2）在水星探测方面，水星是太阳系中距太阳最近的行星，也是9大行星中最小的一颗。因为水星距太阳最近，被太阳耀眼的光芒所笼罩，所以探测它很困难。美国的“水手10”号探测器1974年首次掠过水星。美国2004年发射的“信使”号探测器将于2011年左右到达水星，成为第一个进入水星轨道的探测器。
（3）在金星探测方面，人类对太阳系行星的探测首先是从金星开始的。迄今虽然只有约20个探测器造访过金星，但它们已初步揭开了金星的面纱。第一颗绕越金星的探测器是美国的“水手2”号，它1962年8月发射升空，同年12月与金星近距离接触。1970年，前苏联的“金星7”号探测器首次在金星上着陆。1989年5月4日，美国用航天飞机发射的“麦哲伦”号金星探测器是目前最先进的金星探测器。
（4）在火星探测方面，火星是位于地球轨道外侧的第一颗行星，与地球很相似，所以最受人类青睐，已发射了30多个火星探测器。第一次成功到达火星的是美国的“水手4”号，它于1965年7月14日在火星表面约1万千米的地方掠过，第一次对火星作了近距离考察。1969年2月24日和3月27日发射的“水手6”号和“水手7”号，于7月31日和8月4日在距火星约3400千米处飞过，对火星的大气成分和结构作了探测。1971年5月30日发射的“水手9”号于11月14日进入火星轨道飞行，拍摄了70%的火星表面。1975年8月20日和9月9日，美国先后发射2个“海盗”探测器，1976年7月20日和9月3日它们先后在火星软着陆。此后，又发射了“火星探路者”等。
（5）在木星探测方面，木星是太阳系中最大的一颗行星，并拥有一个为数众多的卫星群，在结构上也颇似太阳系。因此，通过木星的研究，能有助于了解太阳的演变和起源。第一个拜访木星的探测器是美国1972年3月发射的“先驱者10”号，此后美国“先驱者11”号、“旅行者1”号和“旅行者2”号也先后掠过木星，对木星进行考察。1989年10月18日美国“亚特兰蒂斯”号航天飞机把伽利略号木星专用探测器带上太空并施放入轨，它于1995抵达木星后进行了卓有成效的探测。
（6）在土星探测方面，1979年9月1日，经过6年半的太空旅程，“先驱者11”号成为第一个造访土星的探测器。1980年11月12日，“旅行者1”号从距土星12600千米的地方飞过，一共发回1万余幅彩色照片。美国和欧洲合作研制的“卡西尼”号探测器1997年发射升空，2004年进入土星轨道，2005年初“卡西尼”号释放了欧洲的“惠更斯”号探测器，后者成功在土星上着陆。
（7）在天王星探测方面，天王星是太阳系的第七颗行星，距太阳的平均距离有29亿千米。第一个也是唯一的一个访客是美国“旅行者2”号。“旅行者2”号1977年发射升空，直到1986年才从距离天王星最近的点飞过。
（8）在海王星探测方面，和天王星一样，海王星只被旅行者2号近距离访问过，初访时间是1989年。
（9）在冥王星探测方面，由于冥王星离太阳最远，所以至今还没有进行过专门探测。不过，美国研制的第一个冥王星探测器也于2006年升空，它将在2015年抵达冥王星。
（10）在彗星和小行星探测方面，世界上规模最大、影响最大的彗星探测，是在1986年3月对著名的“哈雷”彗星回归所进行的探测活动。1985～1986年，全世界先后专门发射了5个“哈雷”彗星探测器，它们都取得了很好的探测成果。近年，美欧又先后发射了“星尘”号、“罗塞塔”和“深入撞击”等彗星探测器，再次掀起彗星探测的新高潮。美国宇航局的“尼尔”探测器于2000年2月14日进入了名叫爱神星的小行星运行轨道，这是人类发射的航天器首次成功地进入围绕小行星运行的轨道。
太阳系
太阳系就是我们现在所在的恒星系统。它是以太阳为中心，和所有受到太阳引力约束的天体的集合体：8颗行星冥王星已被开除、至少165颗已知的卫星，和数以亿计的太阳系小天体。这些小天体包括小行星、柯伊伯带的天体、彗星和星际尘埃。广义上，太阳系的领域包括太阳、4颗像地球的内行星、由许多小岩石组成的小行星带、4颗充满气体的巨大外行星、充满冰冻小岩石、被称为柯伊伯带的第二个小天体区。在柯伊伯带之外还有黄道离散盘面、太阳圈和依然属于假设的奥尔特云。