“旅行者1号”，原名为美国“水手计划”中的“水手11号”，是一艘无人外太阳系核动力太空探测器，携带有105千克科学探测仪器。它的主体是扁平的十面棱柱体，顶端装有一直径为3.7米的抛物面天线，左右两侧各伸出一根悬臂，较长的一根是磁强计支柱，短的一根是科学仪器支架。它的飞行速度比截止到目前的任何人造太空船都较快一点，使较它早半个月发射的姊妹船“旅行者2号”永远都不会超越它，即使在地球以比两艘太空船要高的发射速度送上太空的“新视野号”也如是。它的一生里曾受惠于几次的引力加速。“旅行者1号”目前正处于太阳影响范围与星际介质之间，将于2012年真正意义上飞出太阳系。“旅行者1号”已经进入了日鞘，即介乎太阳系与星际物质之间的终端震波区域。如果“旅行者1号”最终在离开日球层顶后仍能有效运作，科学家们将有机会首次量度到星际物质的实际情况。太空船发出的信号需要16个小时以上才能抵达它的控制中心，美国太空总署与位于加州帕萨蒂纳的加州理工学院合作的喷气推进实验室。“旅行者1号”在沿双曲线轨道运行，并已经达到了第三宇宙速度。这意味着他的轨道再也不能引导太空船飞返太阳系，与没法联络的“先驱者10号”、已停止操作的“先驱者11号”及其姊妹船“旅行者2号”一样，成为了一艘星际太空船。根据美国太空总署2012年5月7日的消息，“旅行者1号”现在已经飞到了太阳系边缘，很快将驶出太阳系范围，成为一艘在恒星空间旅行的飞船，为传播地球文化和联络其他宇宙生物服务。
“旅行者2号”
太阳系八大行星中，天王星地处太阳系的边远地带，距地球约28亿千米，相当于地球到土星距离的两倍。它像地球一样有公转和自转，不过由于距太阳太远，绕太阳公转一周长达84年之久。天王星是个庞然大物，它的体积比地球大64倍，质量约为地球的15倍，其大气主要成分是氢和氦。
“旅行者2号”，以18千米/秒的速度向天王星进发。
1986年1月24日，在距天王星表面只有107080千米处掠过，用它携带的各种现代化科学探测手段，对这颗奇特的大行星进行人类有史以来首次近距离考察，拍摄它多姿多彩的“身姿”及“面容”，并将拍摄的照片及其他信息通过无线电波及时发回地球。经过2小时45分钟后，这些电波穿越浩瀚的宇宙深空到达地球，由地面的64米大型抛物面天线接收并送入计算机处理。科学家们利用大型计算机进行一系列分析计算，就可以揭开这颗至今了解甚少的行星的真实面目，也为探索太阳系的起源和进化问题提供重要的证据。
“旅行者2号”是何物呢？
它是一艘携带各种科学仪器的飞船，重量为820千克，外形为16面体，中央有一个存放燃料的球形箱体，四周安装各种无线电设备，如直径为3.7米的抛物面天线等。
“旅行者2号”飞船携带12种科学仪器，以及“地球之音”——向外星人的问候语和反映地球人类文明的照片。这些科学仪器可分为三大类：一是摄像设备，用于拍摄天王星的各种图像；二是空间环境探测设备，用于探测宇宙射线、宇宙粒子、磁场等；三是射电天文接收机，用于探测大气层和电离层的特性等。“旅行者2号”不负众望，将丰硕成果送到人间。“旅行者2号”发现，天王星大气中氦的含量为10%~15%，其余是氢。大气中有风暴云，但没有大气漩涡。高层大气的温度很高，在南极上空达1800益，而北极达2400益，真令人惊讶！“旅行者2号”还发现天王星有10颗卫星，但它们都比较小。这样，天王星就有15颗卫星了。地面观测发现天王星有9条环，“旅行者2号”发现它至少有20条环，这些环由冰块组成，个别的为碎石块组成。
“旅行者2号”传回的资料很多，这些资料将帮助人们了解天王星的奥秘。
核动力火箭
20世纪50年代，随着和平利用原子能的呼声日益高涨，原子火箭发动机应运而生。法国人设计了以水为工作物质的原子能火箭，它靠核反应堆产生的热量将水汽化，高速喷射出的水蒸气能使星际飞船逐渐加速。火箭要喷出5000吨的水才能在50年内把飞船送往最近的恒星——比邻星(距地球4.22光年)。
一般化学火箭的结构质量占总质量的6%~10%，有效载荷仅占1%；而原子能火箭的结构质量占总质量的12%~15%，但有效载荷可占总质量的5%~8%。以氘为燃料的核聚变火箭，排气速度可达15000千米/秒，足以在几十年内把宇宙飞船送到别的恒星。
聚变比裂变放出更大的能量。在一个核聚变推进系统中理论上每千克燃料能够产生100万亿焦耳能量——比普通化学火箭的能量密度高一千万倍。核聚变反应将产生大量高能粒子。
用电磁场约束这些粒子，使之向指定方向喷射，飞船就可以高速前进了。
为安全起见，核飞船至少应在近地轨道组装。为利用月球上丰富的氦资源，月球也是理想的组装发射地。此外也可以在拉格朗日点(此点处的物体在绕地球运转的同时保持与月球相对距离不变)处完成组装，原材料从月球上用电磁推进系统发送。
光帆
中国古代的纸鸢无法和现在的超音速飞机同日而语，也无法和今人设想的喷射式推的星际飞船相提并论。相对于核动力火箭来说，以下几种进入太空的方法更有可能在未来的星际飞行中使用。
15世纪地理大发现时期，西欧的水手们扬帆远航，驶向传说中的大陆。未来的星际航行恐怕还要借助“帆”这种古老的工具，只不过驱动“太空帆”的不是气流而是光。早在20世纪20年代，物理学家就已证明电磁波对实物具有压力效应。1984年，科学家提出，实现长期太空飞行的最佳方法是向一个大型薄帆发射大功率激光。这种帆被称为“光帆”。它采用圆盘状布局，直径达3.6千米，帆面材料为纯铝，无任何支撑结构，其最大飞行速度可达到光速的1/10。
在搭载1吨的有效载荷时，飞抵半人马座的琢星仅需40年或更少的时间。以这个速度，太空船可以在两天内从太阳飞到冥王星，但要是飞越另一个太阳系并对其进行考察，这速度显然太低了。
为了进行详细的考察，可以采用“加速-减速”的飞行方案。这时光帆直径取100千米，使用功率为7.2伊1012瓦的激光器向它发射激光。在减速阶段，将有一个类似减速伞的小型光帆被释放出来。它把大部分激光向飞船的前进方向反射，以达到制动的目的。
虽然要求较高，但较其他形式的星际飞船而言，光帆是在技术和经济上最容易实现的方案。根据估算，在使用金属铍作为帆面材料时，飞到半人马座琢星的总费用为66.3亿美元，这只相当于阿波罗计划投资的1/4。
“勇气号”和“机遇号”
“勇气号”和“机遇号”是美国为了探索火星而发射的漫游机器人。经过半年多的星际旅行，美国“勇气号”火星车于美国太平洋时间2004年1月3日20时35分左右，在火星表面成功着陆，并于20时52分向地球发回第一个信息。
“勇气号”登陆过程中，全球共有3个联络站，分别位于西班牙的马德里、澳大利亚的堪培拉和美国的加利福尼亚。
“勇气号”外部为登陆舱，只有当火星车和登陆舱都发回信号，才能证实整个登陆计划成功。
三周以后，美国“机遇号”火星车于美国当地时间1月24日晚在火星的梅里迪亚尼平原成功着陆。由于“勇气号”登陆火星后不久即遭遇麻烦，“机遇号”的表现就更加引人关注。
因为从地球到“机遇号”的指令传递时间长达10分钟，所以“机遇号”
当晚只能根据预设程序自动完成着陆。整个着陆过程与“勇气号”的着陆如出一辙：当火星车连同降落伞一起接近火星时，它的外层气囊弹出，同时火箭制动发动机向地面喷出火焰，增加着陆缓冲力。此后，降落伞绳索自动断开，被气囊包裹得严严实实的“机遇号”像皮球一样在火星表面进行长达数分钟的弹跳、翻滚，直至最后落稳。
目前，“机遇号”已找到了4个证据证明曾有液态水从其着陆区域的岩石上流过。第一个证据是火星车拍到的照片，上面发现岩石上嵌有小球，而且小球并非集中在岩石特定岩层中。这显示它们有可能是被水浸泡过的多孔岩石中所溶解的矿物的凝结产物。
第二个证据是火星车相机和显微成像仪的图片，上面发现岩石上有很多奇怪的小孔。一般来说，矿物盐晶体在位于咸水中的岩石内部成长，然后经过腐蚀或溶解而消失，通常就会形成类似特征。
第三个证据来自火星车上的阿尔法粒子X射线分光计发现在岩床中有大量的硫。其他仪器的观测显示，这些硫以硫酸盐形式存在。这进一步证明岩石曾经浸泡在水中。
最后一个证据来自火星车的穆斯鲍尔分光计，在岩石中发现了名为黄钾铁矾的水合硫酸铁矿物质，一般来说，岩石处于酸性湖泊或酸性温泉环境下有可能会形成这种矿物质。
另外，“机遇号”还拍摄了大量照片，并寻找了其他一些可能证明火星上有水的证据，比如，它着陆点附近到处都是赤铁矿，这是水存在的典型证据之一。在接下来的时间里，“机遇号”将试着分析这些赤铁矿，进一步探索火星上有水的历史。
美国宇航局下一步的目标是从火星上取样，而“机遇号”所在的梅里迪亚尼平原是优先考虑的取样区，因为这一区域具有典型的火星地貌。
“嫦娥一号”
“嫦娥一号”绕月飞行卫星上共装有6套25台高科技设备。这些设备在我国都属首次使用，有的是世界首创。这些设备有CCD立体相机、激光高度计、成像光谱仪、Y/X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子和低能粒子探测仪等。为了绘制完整的立体月球地图。利用搭载的CCD立体相机和激光高度计，两台仪器结合起来，一张比较精细、全面的月球立体图就可显现出来。CCD相机同时对卫星飞行的前方、下方和后方进行拍照。科学家把不同视角的3张照片合成后，即可获得月球的立体地图。
激光高度计是由激光器、望远镜和接收电路3个部分组成，它在探月卫星的发射阶段和转移阶段都处在“睡眠状态”。当卫星进入环月轨道后，激光高度计会“自觉”苏醒过来，首先向月面发射激光束，并立刻用望远镜把反射回来的光束变成电信号，接着接收电路迅速进行精确计算，在最短的时间里得出该探测点的月球海拔高度。激光高度计完成绕月飞行后，月面的每个探测点(包括南北极的黑暗深坑)的海拔高度就一清二楚了。这些数值再和CCD立体相机所拍摄的高精度图像相叠加，就是一幅完整而精确的全月球立体地形图。
要探测月球上一些元素的分布，首先要了解哪些元素可能对地球有用，其储量和分布又如何？“嫦娥一号”将做14种元素的全月球分布图，包括美国已做过的5种元素(铁、钛、铀、钍和钾)。元素分布图的确定可以为将来月球基地选址提供参考。“嫦娥一号”卫星上搭载的Y/X射线谱仪就可完成这一使命。月球土壤的厚度和3氦的资源量的探测由“嫦娥一号”卫星上的微波探测仪来完成。微波探测仪可以对微波波段的物体进行照相，探测这些物体的微波辐射强度。由于微波探测仪能够实行全天候工作，除了可以不分白天黑夜工作，还具有一定的穿透功能，能够探测到埋藏在一定深度的物体。科学家们通过对月球微波辐射强度的分析，便可估算出月球上3氦的总量，而且还能知道哪些地区比较多，哪些地区比较少。根据资料显示，用微波探测仪进行月壤厚度和3氦资源量的探测是世界上首次，或许探测的精确度不会很高，甚至比较粗略。但通过加强对月球微波遥感后的地面仿真研究和模拟试验，再借鉴以往的经验，应该说可以达到一个前所未有的新认识。3氦是一种宝贵的可控核聚变发电重要原料，如果我国用3氦材料进行发电，只需要十多吨3氦，就可解决我国一年的全部能源需求。而在月球上却储藏着可供全人类使用700年的3氦。
为了监测从地球到月球这38万千米范围内的空间环境(目前我国仅监测7万千米内的空间环境)和记录原始太阳风数据，研究太阳活动对地-月空间环境的影响。“嫦娥一号”上的太阳高能粒子探测器和低能离子探测器可以探测到4万~40万千米间的空间环境。这些关键的科学数据对今后深空航天器的环境防护设计具有重要的参考价值。
卫星飞行轨道的选定是一项极为重要的技术内容，是我国卫星第一次进行38万千米这样漫长而遥远的飞行，飞行轨道的选定更是不能等闲视之。
飞行轨道的选定必须能满足这样几个要求：一是能实现对全月面进行观测，因此拟选择月球极轨。二是使获得的数据具有相同的分辨率，拟采用近月圆轨道。三是要具有较高的图像分辨率。为此，轨道高度拟设置在100~200千米以内。四是根据“嫦娥一号”应有一年的使用寿命，如果选定的轨道高度为100千米，可能会因月球引力场的异常，而在半年内坠落月面，这是我们所不希望出现的。为避免万一有这样的情况发生，轨道高度应向高端定位，即200千米。
五是必须考虑光照条件，在一年的绕月飞行中，仅靠太阳板的单轴旋转已不能满足要求，为此需设计成卫星作90毅旋转的飞行姿态。在日光下，卫星的光照时间为82分，阴影时间为45分，卫星的飞行周期为127分。六是卫星轨道高度的保持很重要，估计由于月球引力场等的作用，一年内“嫦娥一号”的飞行轨道有可能滑落至100千米左右，因此必须对“嫦娥一号”的飞行轨道作出调整，根据经验，其轨道高度调整的时间为每两个月一次。
奔月轨道的选择，应是一条远地点为38万千米的大椭圆轨道。“嫦娥一号”
卫星采取的是近地点为600千米，并逐步增加近地点速度，以抬升远地点的方式。加速则采用三次加速方案，使卫星的远地点高度分别达到5.1万千米、7.1万千米和12万千米左右。这三次轨道变化周期分别需16小时、24小时和48小时。这样的设计将有利于地面测控系统的工作。
当“嫦娥一号”卫星通过三次加速后，踏上了一条地-月转移轨道，向着月球飞去。下一步最为关键的是“嫦娥一号”卫星要能被月球捕获，而且要非常完美地被捕获，万一捕获得不够完美，将使卫星掠月而过或撞月触地，“嫦娥一号”一旦掠月而过，可能再也完不成绕月飞行、探月的任务，撞月触地的结果和掠月而过相同，都是严重的失误。
“嫦娥一号”要能被月球正常捕获必须进行3次减速，使轨道周期从12小时、3.5小时变为环绕月球的极地圆轨道所设定的127分钟。这3次减速是由设在卫星上的测控系统实施的。
“嫦娥一号”卫星测控系统主要完成卫星的自动调整和卫星姿态的确定，对月、对地、对星、对太阳的多体跟踪与控制等功能。为完成卫星在轨运行的各项任务，卫星上装有诸多仪器，如对日敏感器、对月紫外敏感器、对星敏感器、推力控制器、星载计算机等，并且卫星上的制导、导航、控制具有自我诊断和故障处理能力。为了确保运行可靠，星载计算机等均采取冗余设计，并对“嫦娥一号”卫星的数据处理系统作了认真周密的设计，还将以往卫星设计的经验应用到“嫦娥一号”卫星上并作出适应性修改。
