（一）探索曆程
20世紀50年代末以來，隨著航天技術的誕生，人類開始利用新興的航天器探測太空的各種自然現象及其規律。除了對地球空間範圍的探測，也進行了大量包括對月球、行星和行星際空間進行探測活動。對地球以外的空間探測的主要目的是研究月球和太陽係的起源和現狀，通過對太陽係各大行星及其衛星的考察研究，進一步揭示地球環境的形成和演變情況；認識太陽係的演化，探尋生命的起源和演變曆史；利用宇宙空間的特殊環境進行各種科學實驗，直接為國民經濟服務。
1958年1月31日美國發射成功第一顆衛星“探險者1”號，它首次探測到地球周圍存在一個高能電子、粒子聚集的輻射帶，這就是著名的範·艾倫輻射帶。1958年末，美國發射的“先驅者3”號探測器，在飛離地球10萬公裏的地方又發現了第二條輻射帶。這是利用人造衛星和空間探測器最初探測的典型成果。從1958年開始，人類用人造衛星、宇宙飛船、空間站和航天飛機等作為探測手段，對近地空間的環境，如地球輻射帶、地球磁層、太陽輻射、極光、宇宙線等進行了探測。美國的“探險者”、軌道地球物理觀測站、軌道太陽觀測站係列，前蘇聯的“宇宙”號、“預報”號、“質子”號係列中的一部分，中國的“實踐”係列等，借助攜帶的科學儀器，測量了地球大氣層、電離層、磁層的基本結構，測量了太陽光輻射譜、空間粒子成分、高能電子、高能質子和太陽磁場等參量及其變化，探測了各類現象之間的相互關係等。通過對空間環境的探測和研究，為各類航天器的發射和飛行，航天員較長時間在太空生活並實現太空行走和其他太空活動，提供了重要數據和安全條件。
人類探索宇宙，首先是向距地球最近的天體——月球進軍。前蘇聯於1959年發射第一個月球探測器，早期的月球探測器使人類對這顆地球的唯一一顆衛星第一次有了更真切的認識，為載人登月打下了基礎。20世紀90年代世界掀起重返月球的熱潮。1998年美國發射的“月球勘探者”進行了環月飛行，除了證實月球上存在豐富的礦藏和氦-3核原料以外，還探測到月球兩極存在總儲量達100億噸的冰凍水源，這無疑給人類開發月球帶來福音。人類之所以鍾情於月球探索，是因為將來可以利用月球上的資源和條件，建立起人類新的生活基地，為造福人類服務。
空間探測器作為探索宇宙的得力工具，隨後除冥王星外，幾乎遍訪了太陽係的其他八大行星及其衛星和行星際環境，獲得許多從來未有過的新發現和新成果。前蘇聯的金星探測器，掀開了金星麵紗的一角，透過它的濃厚雲層探測到這顆星球的溫度、壓力、大氣成分等數據。美國1989年發射的“麥哲倫”號金星探測器，通過合成孔徑雷達掃描，繪製出了第一張金星表麵全景照片。美國於70年代發射的“先驅者”號和“旅行者”號探測器，首次探測了木星的情況，向人們提供了第一批木星近景圖像。1989年發射的“伽利略”號探測器，不僅新發現了幾顆新衛星，而且還發現木衛二的冰層下存在一個暗海洋。80年代初，“旅行者”1號和2號探測器飛掠土星，對土星及其光環的探測備受注目。它們不僅發現美麗的光環從5條增至7條，細看是成千上萬的光環群，而且發現13顆新衛星，使土星的衛星增至23顆，成為一個土衛家族。1997年發射的“卡西尼”號探測器，將在7年後到達土星，去揭示土星光環結構和土衛六生命之謎。
1986年人類還專門對哈雷彗星回歸和太陽進行過探測。前蘇聯的“韋加”號、歐空局的“喬托”號和日本的“先驅”號探測器，第一次在穿過哈雷彗發，貼近彗核探測，發現了哈雷彗星上有簡單的有機分子。1990年美國發射的“尤利西斯”號太陽探測器，破天荒地探測了太陽南北極的太陽風形成等情況。
20世紀90年代以來，美國先後把“哈勃”太空望遠鏡、“康普頓”γ射線望遠鏡、“錢德拉”X射線望遠鏡送入太空軌道，觀測宇宙中遙遠天體和星係，揭示宇宙的形成和發展。“哈勃”太空望遠鏡升空10年來，已經觀測到黑洞、超新星爆發等宇宙自然現象。
在宇宙探索中，人類把尋覓地球之音，探測地外文明作為一個不懈努力的目標。美國的“先驅者”10號和11號、“旅行者”1號和2號兩對探測器，在周遊了太陽係之後，攜帶著一張“人類名片”和一張“地球之聲”唱片，正在飛出太陽係，到茫茫宇宙去探尋“宇宙人”的蹤跡。
（二）進軍火星
按距太陽由近到遠的順序，火星在太陽係九大行星中排列在第四位，它表麵大部分地區被紅色的矽酸鹽、赤鐵礦等鐵的氧化物及其他金屬化合物覆蓋，因而顯出明亮的橙紅色，讓生活在藍色地球上的人類產生過無數美好的遐想。由於火星是距地球最近的行星，人們一直想對這顆紅色星球進行近距離觀察。關於火星人、火星生命等激動人心的問題已經爭論了近一個世紀。因為自從望遠鏡發明以後，由於多種特性與地球相似，火星一直被譽為第二個地球。人類實現了登月的夢想後，更大的目標就是載人火星飛行，踏上火星之時，更長遠的計劃是改造火星環境，使之成為適合人類居住的第二個地球。科學家們堅信，人類最快可以在10年內踏上火星，太空旅遊潮也會很快隨之而來，屆時，乘宇宙飛船觀賞火星落日是最刺激的時尚之旅，假如囊中羞澀，去幹巴巴的月球蹦蹦高也行。