天文探测是航天应用的重要内容。用航天器进行天文探测具有许多无法替代的优越性。比如它可以飞近甚至登陆某些天体进行探测。地球围绕太阳飞行，在地球上只能对太阳赤道带进行探测，但“尤利西斯”号探测器却可以飞临太阳南北极上空进行探测；一航天器可以穿过哈雷黄星的管发对其进行探测；可以登陆月球、金星、火星等进行探测。它可以避开地球大气层的影响。一位天文权威作了一个形象的比拟，他说，在地面上透过大气层观测恒星，就像躺在湖底透过湖水看飞鸟一样困难。还有，航天器在运行轨道上观测星球,也避开了地
球重力、绝大多数人工光源和电波的影响。
航天时代开始来，美、欧、日、俄(苏)各国发射了许多进行天文探测的航天器，其中最为有名的是美国1990年4月用航天飞机送上太空的“哈勃”号太空望远镜，尽管由于制造过程中的差错，使它“近视”，但在1993年12月修复以前已获得许多观测成果。修复后，它可观测140亿光年之远的天体，能对29等的暗弱天体进行观测，图像清晰度是地面观测的10倍。人们指望它揭开宇宙起源和演变、神秘的黑洞、太阳系以外的行星等许多宇宙之谜。
是否有外星人？外星人在哪里？是最激动人心的宇宙之谜。航天时代开始以后。人们已用航天器开展这方面的探测工作。除了寻找外星人的生存场所——太阳系外的行星外，还利用航天器发出与外星人联系的信息。
70年代初。美国先后发射了“先驱者”、 10号和11号探测充。它们在对水金本星和土星进行探测后，携带着一张人类的“名片”飞出太阳系。“名片”是13.5×7.5厘米的镀金铝片,其上有与飞船尺寸成优例的男女地球人体裸像,有太阳系的组成图,并标出飞船的出发地——人类所在的地球,有地球上第1号元素氦的分子结构,有标示太阳系所在方向的脉冲星。
1977年8月和9月，美国又先后发射了“旅行者”2号和1号探测器，它们在探测了土星、木星、天王星和海王星后，也携带着一张音像制品飞出太阳系。在铜质镀金唱片的一面是反映太阳系的方位、地球风貌、人体结构、风土人情等的116幅照片；另一面是地球人类的60种不同问候语、地球的自然声响，人工声响和有代表性的乐曲等。
上述“名片”和音像制品，可在太空中存在10亿年，如果被任何地外智慧生物得到，都可以据此与地球人类取得联系。
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