载人航天100个标志性航天器（1957年–1977年）——​卫星（美国）

转载自微信公众号：战争机器

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探索者1号（Explorer 1）

美国的第一颗卫星--将美国带入太空时代的航天器--起源于一个奇怪的混合体：作为一项科学努力和冷战阴谋的副产品。

它始于国际科学联合会理事会在1952年宣布的国际极地年（IPY），从1957年到1958年，目的是绘制地球最偏远地区的地图。但很快，其组织者在邀请有关国家承诺为地球观测开发轨道航天器后，将其更名为国际地球物理年（IGY）。美国和苏联政府都在发展导弹作为核武器的发射工具，因此认真对待这一挑战。

经过激烈的竞争和陆军、空军和海军的详细卫星建议，国防部选择了海军研究实验室的先驱者号作为美国对IGY呼吁的回应。它获胜的原因是，作为一个非军事研究项目，它没有与国防部高度优先的弹道导弹计划争夺资源。此外，海军在 "先驱者 "的前身 "维京 "探空火箭上取得了巨大的成功。但几乎从1955年开始，先驱者号就遇到了问题，最终在1957年12月6日发生了灾难性的发射台故障。这一广为人知的事件--以及1957年10月4日人造卫星1号的惊人成功，随后在11月的人造卫星2号--说服了国防部继续使用先驱者号，但要重新唤醒并推进军队早期的卫星计划。

军队抓住了这个机会。自1954年和1955年以来，它一直在等待这一时刻，当时在轨道项目下，阿拉巴马州亨茨维尔的陆军弹道导弹局和加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室（当时是陆军承包商）联手提出了一个卫星和运载火箭。当先驱者（Vanguard）任务后，"轨道器 "项目就结束了。但当这个新的机会出现时，亨茨维尔的工程师们开始将经过良好测试的红石火箭（二战中V-2火箭的直接后代）作为第一级助推器。与此同时，JPL开始着手于三个上面级、通信系统和卫星本身的工作。1957年末，当艾森豪威尔政府给他们80天的时间将第一颗美国卫星送入轨道时，这些位于国家两边的机构进入了高速运转状态。

卫星的最终形式是由一个长203厘米、直径15厘米的钢制圆柱体组成，重量略高于14公斤。它的电池供电的发射器将数据传回地球，并提供一个跟踪信号。

在航天器上，詹姆斯-范艾伦教授的实验性宇宙射线探测器做出了IGY中最重要的发现之一。一旦进入轨道，他的仪器发现了预期的宇宙射线，但其浓度比预期的低得多。范艾伦猜测，他的设备被嵌入地球磁场中的带电粒子所淹没。这一现象的全部范围，后来被探索者三号证明，被称为范艾伦辐射带。

Explorer 1 (1958 Alpha 1) 卫星

先驱者 1号（Vanguard 1）与 "探索者1号 "的开发不同的是--项目经理们在80天的最后期限内努力应付他们的卫星发射--参与 "先驱者计划 "的人既享受到了时间的奢侈，也受到了时间的诅咒。

先驱者'Vanguard'（这个名字既适用于卫星，也适用于它所搭乘的火箭）起源于国际科学联盟理事会在1952年的一项公告，该公告指定1957年和1958年为国际地球物理年（IGY）。渴望鼓励研究地球表面最偏远的部分，IGY的组织者发出了一个呼吁：利用人造卫星探索世界。艾森豪威尔政府指示国防部要求三个军事部门提出建议，以应对IGY的挑战。1955年，国防部在陆军和空军的候选人中选择了海军的先驱者号。这一决定反映了 "先驱者 "的重点是研究，而不是军事用途，并反映了对海军 "先驱者 "的成功前身 "海盗 "探空火箭的信心。但除此之外，艾森豪威尔总统进行了干预，认为军队的弹道导弹项目不能与IGY活动纠缠在一起。他担心这种民用的追求会转移时间、人才和资源，使其无法尽早部署洲际弹道导弹。这一决定被证明是致命的。

位于华盛顿特区的海军研究实验室（NRL）负责管理先驱者计划，它很快发现自己的卫星被潜在的科学实验所淹没。在最突出的实验中，爱荷华大学的天体物理学家詹姆斯-范艾伦（James Van Allen）提出了一个星载宇宙射线探测器，以测量地球周围带电粒子的范围。但是他的项目需要一个圆柱形的外壳，这与国家铁路局所喜欢的球形设计不一致。此外，范艾伦的设备重量太大；先驱者号火箭有限的推力对有效载荷施加了严格的限制，允许整个卫星不超过10公斤，科学仪器本身约1公斤。

但是先驱者号的领导者约翰-哈根博士并不缺乏其他科学选择。一个研究小组提出了一个测量流星尘埃侵蚀的软件包；另一个研究小组试图确定太阳辐射强度随卫星每转一圈的变化。到1955年底，哈根的办公桌上有五份提案，而在1956年1月的先驱者号研讨会之后，这个数字上升到了15份。但是一个比有效载荷更大的问题压在哈根和他的小组身上。经过一番辩论，他们决定在卫星的电力来源上赌一把；NRL成为第一个为航天器采用太阳能电池的人。这些电池最近由贝尔实验室开发，并在陆军信号部队工程实验室进行测试。

这个赌注得到了回报，但总的来说，"先驱者号 "的运行并不顺利。就在火箭于1957年12月6日升空时，它被一个巨大的火球所笼罩，这引起了国际媒体的关注。在这之后，国防部指示陆军恢复其早期的卫星提案，并着手开发一个轨道航天器。最终，陆军的探索者1号成为美国第一颗太空卫星，于1958年1月31日发射。先驱者号于1958年3月17日--帕特里克节进入轨道，名列第二。小小的先驱者号球体由铝制成，有六个突出的天线，直径只有16.5厘米，重量仅有1.46公斤。

最后，哈根和他在NRL的同事为先驱者1号选择了一个不复杂的科学实验：一个无线电相位比较角度跟踪系统，使用两个发射器：一个用于遥测，由水银电池供电，另一个是Minitrack信标发射器，由安装在航天器外部的六个太阳能电池供电。这是有史以来在太空中使用的第一个太阳能电池，它们持续发电到1964年5月。通过汇编跟踪数据，该实验揭示了一些物理学家怀疑的东西，但直到现在还没有得到证实：地球不是两极扁平的圆形，而是看起来是梨形的，茎在北极。此外，Vanguard向研究人员揭示了太阳和月亮的引力，以及太阳光的辐射压力，影响了卫星围绕地球的轨道。

尽管它的成功之路很艰难，但在发射近60年后，先驱者1号继续围绕地球旋转，成为太空中最古老的人造物体。

Vanguard 1 (1958 Beta) 卫星

Vanguard TV-4 (Vanguard 1)

月球轨道器1号（Lunar Orbiter 1）

一旦科学家发现月球表面的成分可以支持登陆，他们就转向人类探索的下一个合理步骤：寻找潜在的着陆点。

为了实现这一目标，美国宇航局选择了位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利飞行研究中心，管理与波音公司签订的一套相同的卫星合同，以绘制月球表面。与 "游侠 "号（Ranger）的六次流产任务形成鲜明对比的是，所有这些被称为月球轨道器的五个飞行器，至少部分成功地拍摄了月球的大部分表面，分辨率至少为60米。

月球轨道器1号于1966年8月10日由Atlas-Agena火箭升空，并在8月18日至29日拍摄了照片。它的一台相机通过两个独立的镜头系统观察目标区域：一个80毫米的中等分辨率镜头和一个610毫米的高分辨率镜头。该航天器有一个不起眼的外形，像一个短锥体，高约1.65米，底部宽1.5米。它的重量约为385.6公斤。

尽管不完美，月球轨道器1号实现了它的基本目的。它在500万平方公里的月球景观上拍摄了187张中分辨率和42张高分辨率图像，完成了大约75%的预定任务。不幸的是，许多最初的高分辨率照片有点模糊，但其余的图像为阿波罗计划确定了9个主要的和7个辅助的着陆点，并为未来的软月球着陆器（被称为勘测者）确定了一个着陆点。月球轨道器1号还确定，阿波罗的硬件在短期内可以很好地抵御月球表面的辐射，以保护宇航员。

像这个系列的所有航天器一样，月球轨道器1号以撞击月球结束其任务，这是一个有意的选择，旨在避免与后来的阿波罗飞行发生潜在的碰撞。但在这之前，控制人员将它的相机转向国内，它拍下了美国人从月球上拍摄的前两张地球照片。

继月球轨道器1号之后的航程从1966年11月到1967年8月飞行。1966年11月6日发射的月球轨道器2号和1967年2月6日升空的月球轨道器3号，都拍摄了相对平滑的地形的图像，为勘测者以及阿波罗登陆提供了良好的前景。在它们之间，它们返回了1433张特别清晰的图像，分辨率低至1米。由于对月球轨道器1至3号提供了足够的数据来为以后的着陆绘制地图感到满意，美国宇航局的任务规划人员将月球轨道器4号编入程序，以追求一个不同的目标：为未来的科学研究对月球的地质特征进行系统调查。它在1967年5月掠过月球表面，拍摄了500多张图片，占月球近侧的99%和远侧的95%。为了结束这个项目，1967年8月，月球轨道器5号完成了最后的勘测者和阿波罗选址摄影，它还拍摄了月球远半球上剩余的5%的照片。

游侠7号（Ranger 7）

在美国能够履行约翰-肯尼迪总统关于宇航员登陆月球的承诺之前，美国宇航局的任务规划人员面临着大量的技术问题，其中任何一个问题都有可能终止任务。其中最不被重视的问题并不涉及技术，而是地质学。没有人真正知道月球表面的成分；如果是粉状的，大量的尘埃会不会在着陆时受到干扰？它是否会损害能见度，像云一样盘旋在航天器周围？即使这种现象没有发生，月球的地壳是否有足够的密度来支持在上面着陆的任何东西的重量，或者它是否具有如此柔软或海绵状的一致性，以至于它将把任何来访的航天器掀翻在地？科学家们还想知道，从地球到月球的距离大约384,400公里，是否会抑制与宇航员的沟通，以及辐射是否会对他们的健康构成威胁。

为了找到答案，美国宇航局设计了三种类型的月球航天器：一个碰撞着陆器（Ranger），一个轨道扫描仪（月球轨道器），以及一个进行控制下降的航天器--勘测器（Surveyor）。

位于加利福尼亚帕萨迪纳的喷气推进实验室（JPL）构思并制造了游侠号（Ranger）。然而，尽管JPL声誉卓著--它以 "下士 "和 "中士 "开创了美国火箭的先河，后来又以 "探索者1号 "及其末级创造了美国的第一颗卫星--游侠号团队经历了几乎两年半的不间断的不幸。该系列的前两颗分别于1961年8月和11月发射，无法逃离地球的轨道。游侠3号于次年1月飞行，但任务控制中心在前往月球的途中与它失去了联系，而游侠4号的太阳能电池板在1962年4月撞击月球之前未能打开。1962年10月，游侠5号重复了游侠3号的结果；在活动暂停了15个月之后，游侠6号的相机在1964年1月底飞船坠入月球表面之前没有拍下一张照片。

但最终，在游侠号开始运行近三年后，它开始得到了回报。最终的第三个型号（游侠6号至9号）重约366公斤，比第二个型号（游侠3号至5号）的330公斤或第一个型号（游侠1号和2号）的304公斤重得多，也更复杂。1964年7月28日，游侠7号由Atlas Agena运载火箭发射，像一个高大的圆锥体，放在一个低矮的底座上。它的六边形铝制平台只有大约1.5米宽，容纳了推进器和动力装置；六台摄像机占据了塔台。它准确地接近月球，在击中目标的15分钟前，它的相机拍下了在Mare Cognitum（已被认识的海）的着陆区的总共4316张照片中的第一张。第二年年初，关于月球表面的证据继续增加，1965年2月20日，游侠8号拍摄了7137张NASA阿波罗号的主要着陆点--宁静之海的照片。为了结束该计划，游侠9号在1965年3月24日下降到阿尔方索斯火山口时拍摄了5000张照片，这是一个具有地质学意义的地点，但与阿波罗计划没有关系。

现在，美国宇航局拥有近16,500张详细的图像，每一张都比任何望远镜从地球上捕捉到的分辨率高数千倍，美国宇航局的地质学家和工程师在1960年代中期知道，阿波罗号可以在月球表面安全降落。

Ranger 7 (Batch 3) 航天探测器

勘测者1号（Surveyor 1）

在阿波罗登陆之前，美国宇航局试图对月球进行前期研究，共制造了三种类型的无人航天器，其任务完全不同。勘测者是为控制触地而制造的。在太空时代刚刚来临的时期，这三个项目的事故率差别很大，这并不令人意外。游侠号尝试了近三年，在实现其目标之前连续失败了六次；另一方面，五个月球轨道器都成功地飞行了（但不是完美无缺）。勘测者号实现了其两个前辈之间的中间点：七次尝试，两次失败。

除了航天器设计者在这个早期阶段的有限经验外，这些差异可能部分与任务的复杂性有关。显然，完整的着陆构成了最大的技术挑战，这对未来的太空旅行带来了最大的影响。如果人类希望探索月球和行星，他们的航天器需要安全和可靠的方法来降落到这些新世界。

美国宇航局开发这项技术的勘测者几乎有3米高，安装在一个由铝管制成的宽大的三脚架底座上，展开约4.3米。一根桅杆从结构的顶部伸出来，支撑着两个小型太阳能电池板。它的腿--配备有减震器--在升空前折叠到Atlas-Centaur运载火箭的整流罩里。它在升空时重达995.2公斤。

勘测者的成功在很大程度上取决于此。最重要的是，它需要为阿波罗探查潜在的着陆点。但在为这项任务服务的过程中，它的设计者还期望它能进行准确的中途和终端机动；验证软着陆所需的技术；证明通信系统和深空网络的价值；验证其助推器的能力，使 "勘测者 "进入拦截月球的轨道；并对月球的科学知识作出贡献。

勘测者第一次尝试就获得了成功。在1966年5月30日测量者1号发射后，它实现了世界上第一次受控着陆，在风暴之洋上安家落户。在接下来的六个星期里（6月2日至7月13日），它传送了11240张高分辨率的照片，描绘了一系列的图像，从地平线到自己的镜子的特写。

勘测者2号的情况没有那么好。它于1966年9月23日在哥白尼火山口东南坠毁，当时它的一个游标引擎未能点燃，导致航天器翻滚。勘测者3号做得更好，但也有自己的问题。它也下降到风暴海洋，但由于它的引擎没有按计划关闭，它弹跳了三次。在停止之前，它偏离了目标30米。它仍然拍摄了6315张图片，并成为有史以来第一个挖掘行星体的探测器，在总共18个小时内挖出了月球表面的一些碎片，并将其内容展示给摄像机。它在1967年4月20日至5月4日期间一直处于活动状态。1967年7月14日发射的勘测者4号，在美国宇航局失去无线电联系后，在月球的中央湾解体。

这个系列的最后三个航天器的表现令人满意，尽管 "勘测者5号 "遇到了一个氦气调节器泄漏的重大问题，这需要任务控制部门制定一个非正统的下降曲线。这种随机应变的做法使它能够在宁静之海停留，在那里拍摄了超过一万八千张图片，并对月球土壤进行了首次现场化学分析。勘测者6号以其几乎无差错的表现使任务控制中心感到兴奋。在1967年11月10日至26日期间，它在中央湾着陆，拍摄了近3万张图像。也许同样重要的是，当勘测者6号站在月球上时，它在地球上的操作人员启动了它的游标引擎两秒半，使它从起始位置上升了2.5米。最后，1968年1月7日发射的勘测者7号在一次科学任务中到达月球。它落在第谷坑附近的月球景观上，那里的化学分析（和2.1万张照片）表明，碎片曾经以熔融状态流向那里。它还探测到一束从地球上发射的1瓦激光，旨在测试一种新的太空通信形式。

尽管偶有失误，"勘测者 "代表了航天器能力的一个决定性的进步，并证明了月球的地质学对载人航天器在其表面着陆没有障碍的说法。

水手10号（Mariner 10）

大约在先驱者号探测器专注于远距离行星际旅行和太阳探索的同时，水手号航天器调查了地球的邻近行星--金星、水星和火星。水手号也遵循了探索者和游侠计划中确立的模式，后来许多其他美国无人航天器也延续了这一模式：喷气推进实验室（JPL）没有与航空航天制造商签订合同，而是在校园里构思和制造水手号，并提供任务控制。

水手号是在JPL历史上的一个新起点。该项目由前身 "游侠 "航天器演变而来，其在1961年8月至1964年1月期间的记录并没有给人以信心。前六艘游侠号--都是为了在月球表面坠落--未能实现其目标。当美国宇航局总部和华盛顿特区的政治力量变得不安分时，JPL尝试了一种新的方法：该团队轻轻地重新配置了一个游侠飞船，将其称为水手1号，并于1962年7月发射了它，飞越金星--但由于它偏离了其选择的轨道而再次受挫。然后，JPL进行了一场巨大的赌博，以挽救其沉沦的声誉--仅用了36天的时间，其工程师从仓库中取出一个游侠号航天器，为其配备了与水手1号相同的仪器，并在1962年8月将其送往金星。在一次紧张的发射中，它的阿特拉斯-阿吉娜（Atlas-Agena）火箭发生了急剧的滚动，随后又发生了一连串令人毛骨悚然的事件，其中任何一个事件都可能使任务中止，水手2号成为JPL需要的冠军。它在1962年12月对金星进行了42分钟的飞越，发现了厚厚的云层和异常高的表面温度（摄氏425度）。

甚至在水手2号成为任何国家对另一个星球的首次成功任务之前，JPL的工程师们就开始计划更加雄心勃勃的旅程，这次是前往火星。他们放弃了水手1号和2号的基于游侠的平台，设计了一个完全不同的航天器，重量大大增加（260公斤）。水手3号和4号不仅像水手2号那样拍照，而且还可以探测宇宙射线、电离、磁场、辐射和火星环境的其他特征。

但是，水手号再一次遇到了问题。在1964年11月发射后，水手3号因其太阳能电池组保持关闭而从地面控制中消失了。然而，水手4号使火星成为一个更容易被理解的地方。当它在1965年7月14日和15日经过红色星球时，它拍摄了21张荒芜的火山口景观的照片，并记录了表面温度为-100摄氏度，大气层稀薄。科学家们不情愿地得出结论：任何种类的生命，在任何时候，似乎都是极不可能的。

下一批水手给了JPL更多希望的理由。1967年10月，水手5号飞过金星，探测到比地球密度大90倍的大气层。水手6号和7号几乎同时在1969年7月和8月到达火星，执行近距离飞越任务，以穿透其大气层并评估其表面。这次相遇使研究人员对那里可能曾经存在过生命略感乐观；水手号们发现环境中存在大量的二氧化碳和水。但是水手8号使该计划回到了低谷。1971年5月被发射到火星轨道上，但由于阿特拉斯火箭的半人马阶段在分离后发生故障而坠落到地球。

从水手8号的灰烬中，最后的两艘水手被证明不仅本身富有成效，而且开创了行星探索的黄金时代，随着阿波罗计划的结束，这个时代也进入了自己的时代。

除了对火星的探索之外，水手9号几乎与它的前辈们没有任何共同之处。它的重量是水手3号和4号的四倍（近1000公斤），代表了航天器复杂性的一个飞跃。它包含一个成像系统，紫外线和红外线光谱仪，以及一个红外线辐射计。它于1971年11月14日到达火星，成为第一个环绕另一个星球的航天器。它的任务计划者希望它能在火星上绕行足够长的时间来拍摄其70%的表面。一旦一些沉重的火星风和尘埃消退，行星科学家们就会对传来的数据感到惊叹。当水手9号越过火星的地形时，曾经被掩盖的东西现在变得清晰起来--的确，生命可能曾经存在于这个星球上。研究人员清楚地看到，水曾经流过，两极有水，使过去的生命成为可能。当美国宇航局在1972年10月结束水手9号的职业生涯时，它已经绘制了85%的火星地图，拍摄了7,329张分辨率为800米到1.5公里的照片，对所看到的一切没有任何疑问。

起初，水手10号似乎几乎是一个失败。1969年，当JPL的领导人向NASA总部呼吁支持一项前往水星的任务时，他们的老板和一些国会议员都表示反对。为什么要在阿波罗计划达到高潮的时候向一个 "死 "星发送探测器？水手号团队有一个答案。1973年提供了一个行星排列的机会，使探测器能够绕着金星旅行，然后在重力的帮助下，被弹射到水星。

尽管人们对其价值有所担忧，但JPL还是得到了批准，水手10号任务被证明是历史性的。水手10号看起来很奇怪，就像侏罗纪公园里的一种生物：一种恐龙时代的猛禽，有宽大的翼展，小而圆的身体，两只紧密相连的眼睛，以及两条长长的四肢。它由一个八角形的镁质结构组成，用于放置仪器、直径超过8米的太阳能电池阵列、一个双镜头电视摄像机和两个吊杆：一个用于低增益天线，另一个用于双磁力计。忠实于其鸟类特征，它的重量为503公斤，不到水手9号的一半。尽管它很轻，水手10号还是携带了一整套仪器：红外辐射仪、紫外光谱仪、等离子体探测器、带电粒子望远镜和磁强计。

水手10号成为第一个访问两颗行星的航天器，第一个尝试行星引力援助的航天器，以及第一个在初次相遇后回到一个行星的航天器。将水手10号送回水星的计算源于意大利数学家朱塞佩-科伦坡丰富的头脑，他预测，一旦航天器通过水星，它将进入一个为期176天的太阳轨道，在这个轨道结束时--只需进行微小的路线修正和最小的推进力--它将再次出现在这个最内部的行星上。在1973年11月3日发射之后，水手10号于1974年2月飞过金星，拍摄了4100张照片，然后飞往水星，在1974年3月最接近水星的时候，它飞到离水星表面700公里的地方，对其贫瘠的月球状地形进行了深入的科学测量。然后，它围绕太阳飞行了两圈，每次都返回观察水星，直到美国宇航局在1975年3月将其退役。

水手9号（Mariner 9）航天探测器

开拓者10号（Pioneer 10）

在所有美国航天器中，"开拓者"系列代表了第一个超越内行星的旅行，经过太阳系远处的气态巨行星，并进入星际空间。因此，它们体现了机器人能力的质的飞跃。

它们始于1958年的 "开拓者3号"。一个仅有5.9公斤重的小型飞行器，在试图飞越月球的过程中失败了。第二年，开拓者4号成为美国第一个摆脱地球引力的探测器，但它飞过了月球，没有返回任何照片。在这些失误之后，开拓者们转向了太阳。1960年，质量只有43公斤的开拓者5号开始了围绕我们熟悉的恒星的航行，五年后，开拓者6号紧随其后，它是一个在轨气象站，可以预测太阳风暴（使政府和企业客户能够保护他们的电子系统免受干扰）。然后，从1965年到1968年，美国宇航局发射了开拓者7号、8号和9号，这是一个旨在测量太阳耀斑对地球影响的星座。

接下来，开始了空间探索的一个根本性的新篇章。早在1967年，美国宇航局的行星兄弟会就考虑了一项前往木星的任务，木星是太阳系的巨人，其质量是所有其他行星总和的两倍以上。该航天局决定坚持成功，将该项目的主要控制权交给了生产 "开拓者6号 "至 "开拓者9号 "的同一个团队：位于加利福尼亚州桑尼维尔的NASA艾姆斯研究中心及其行业合作伙伴汤普森-拉莫-沃尔德里奇公司（TRW）。尽管从地球上进行长距离旅行的尝试可能存在问题，但更大的困难可能涉及到与太阳的距离：7.79亿公里的鸿沟--对太阳能电池板来说太远了，无法作为动力来源。作为补偿，美国原子能委员会向NASA提供了产生热量所需的核材料和设备，TRW的工程师将其转化为开拓者的电力来源。

航天局决定建造两个最后的两个开拓者，并将它们送往不同的方向。这些航天器类似于一个三条腿的海洋生物，用一个凹形盘子模拟身体，用三个突出的天线代替腿。在其两端之间（从中增益天线到全向天线），航天器的长度为2.9米；其最宽的横向尺寸（包括高增益碟形天线）为2.7米。安装在碟形天线下面并与之平行的一个平台上，放置着开拓者的许多科学仪器。它重达259公斤。

开拓者10号于1972年3月2日发射，由阿特拉斯-半人马座火箭组合助推，以每小时51,800公里的速度飞行，这是迄今为止所有航天器的记录。作为第一个飞出火星的探测器，开拓者10号也成为第一个通过红色星球和木星之间的小行星带的探测器，当它在仅有轻微损坏的情况下通过这一危险区域时，其项目负责人欢欣鼓舞。它于1973年11月抵达木星，发回300张照片，在下个月最接近这颗巨大的行星，然后向土星飞去。1983年6月，它穿越了海王星的轨道，此后，它成为人类制造的第一个离开行星太阳系的物体。美国宇航局在1997年3月结束了与开拓者10号的实际联系，并在2003年1月收到最后一个微弱的信号。很有可能，它在二十一世纪仍然在星际空间中飞行。

然后是最后一个开拓者。开拓者11号于1973年4月15日离开地球，甚至比它的兄弟航天器飞得更快（每小时171,000公里）。在1974年12月最接近木星的时候，它比开拓者10号更接近木星（42,809公里）三倍，从而能够准确测量木星的严重辐射。它在1979年9月穿过土星的环形平面，从低至20,900公里的地方捕捉到其平坦地形的图像，并记录了该行星的严酷温度（平均为-180摄氏度）。它最终在1990年2月接近了海王星，它以与开拓者10号相反的方向穿越了海王星的轨道。开拓者11号随后沿着太阳系外的路径前进，它可能一直持续到今天。1995年9月，美国宇航局在开拓者11号的动力源下降到接触所需的水平以下后使其退役。

假设两者都能工作，在他们的旅程中，大约45年后，10号和11号开拓者已经分别离开地球约160亿和140亿公里。

如果有生命的人遇到他们中的任何一个，最后的开拓者都携带着简单的人类象形图，刻在229毫米×152毫米的铝板上。它们显示了鲜明的原始图像：男性和女性的解剖结构，太阳系的行星和地球在其中的位置，以及航天器离开地球的日期。

开拓者10号（Pioneer 10）航天探测器

维京1号和2号（Viking 1 和 2）

当他们看到水手4号在20世纪60年代中期发回的照片时，JPL的科学家们意识到他们对红色星球的真正了解是如此之少。尽管水手6号、7号、甚至9号揭示了更多的复杂性，但仍有一种不完整感。学习更多知识的冲动，加上对苏联一直试图参与火星活动的了解（到目前为止没有成功），促使美国宇航局考虑登陆火星。由于阿波罗计划的资金甚至在第一次月球漫步之前就开始减少，JPL的研究人员和NASA的其他人梦想将国家的注意力转移到一个大的、大胆的火星项目上，他们称之为旅行者火星号。旅行者火星号的发展与发射它所需的运载工具成正比；由于没有土星1号的生产，任务规划者要求使用土星5号，并要求提供50亿美元的预算。但美国国会却不这么认为，他们认为从阿波罗计划中节省下来的资金可能会被用于大规模太空机器人任务以外的目的，因此拒绝了旅行者火星计划。

在这一挫折之后，航天局选择了美国国家航空航天局兰利研究中心来领导一个新的、按比例缩小的项目，命名为维京号。一群谦卑的美国宇航局官员在国会作证，这次承诺以7.5亿美元购买两个相同的火星飞船。他们赢得了批准，但由于尼克松政府的预算削减，遇到了两年的拖延。在此期间，维京号团队将第一次任务的发射时间定在1975年（这一年的行星排列至少部分地有利于返回火星）。

同时，兰利选择了马丁-玛丽埃塔公司来制造着陆器，JPL来制造轨道器（应用其丰富的水手号经验），NASA刘易斯研究中心来开发泰坦III-半人马座运载火箭。项目官员还说服国会接受预算增加到8.3亿美元。

由此产生的机器看起来令人印象深刻，但略显笨拙，上面是一个宽大的蛤壳（包含着陆器），下面是一个倒置的圆锥体（包含轨道器）。

JPL的设计师们以水手9号为蓝本设计了维京号轨道器，只是更大、更重（2339公斤），并配有先进的成像和通信系统。着陆器（576公斤）被证明问题多多。美国宇航局坚持要求马丁-玛丽埃塔公司不仅为其提供全彩摄影设备，而且还要提供用于立体深度感知的双摄像头。此外，用于检测有机物质的色谱仪-光谱仪需要是最先进的。一位项目官员坦言："很快就可以看出，我们已经尽力了"。

尽管在最后一刻对 "维京"号的计算机硬件进行了一些修正，"维京1号 "于1975年8月20日升空，并于1976年6月19日到达火星。然而，很快，从轨道上的航天器传来的清晰图像表明，为着陆所选择的地形缺乏必要的平滑度，因此任务控制中心将其重新定向到一个更有利的地区。经过大约一个月的搜寻，着陆器终于与轨道器分离，并在一系列复杂的动作之后，安全着陆了。

数据流进来了。好消息是：彩色照片被证明是令人震惊的。"维京1号 "定期传送天气信息，在黎明时检测到零下86摄氏度的低温，在下午检测到零下33摄氏度。坏消息是：即使是最简单的生命形式也躲过了维京的传感器。着陆器的机械臂成功地为其生物实验室收集了一个样本，虽然一些数据暗示了在遥远的过去存在生命形式的可能性，但没有发现有机化合物。

在维京1号离开任务一个月后，维京2号于1975年9月9日出发前往红色星球，并于1976年8月7日进入火星轨道。和以前一样，根据视觉上过度崎岖的证据，需要修改着陆点，因此着陆器--它再次完美地降落在火星极地冰盖的边缘附近。尽管人们对以前的生命证据继续抱有希望，但此行分析的一勺材料也返回了不确定的结果。在积极的一面，维京号轨道飞行器集体拍摄了97%的火星表面，产生了51500张图片--是水手9号的七倍，而且这次是深度和颜色的。但是火星上的有机活动问题仍然没有得到解决。

维京2号（Viking 2）航天探测器预着陆总体布局