当美国国家航空和宇宙航行局（NASA）把它天体物理规划的主要目标概括为“了解宇宙的起源和演化”时，没人会批评它订得太低了，同时，它也可以希望人们不会把这个事业说成是学究式的、脱离人类迫切需要的或者说成是件十足的蠢事。但是，空间科学的研究，毕竟不像《国际航空》（Interavia. 1978年12月1158页）报道的地球资源卫星对地球的勘察那样的奏效迅速，也不像通讯卫星那样可以让电视观众“实时”地看到在地球另一端进行的精彩的世界杯足球锦标赛。
粗略地说，我们可以把空间科学划分为若干分支，它们是：
1、天文和天体物理学的研究
这主要是（遥）远空（间）的探索和研究：用现有的最好仪器，完全有可能探测到我们银河系的星星，和一千亿（1011）颗其他星系的星星。这些研究还包括研究支配宇宙的基本定律、宇宙的基本成分和现象：万有引力、基本粒子、波动力学和它们之间的相互关系。
2、太阳物理学
研究太阳的组分和行为，它的多种形式的辐射和发射、这些辐射和发射形成了弥漫在整个太阳系里的“大气”，深深地影响着包括我们地球在内的所有行星。
3、星际研究
利用从旁边飞过、绕轨道飞行或着陆的飞船，去研究太阳系其他行星及它们的卫星。研究这些的目的，远不只是探新猎奇，而是因为这些研究可以为研究我们的地球提供宝贵的线索，特别是地球发展的早期和晚期阶段。
4、地球电磁层的研究
研究地球周围，这是近家门口的事了，特别是对地球周围电离层和磁层的研究。它们中能级的变化，直接影响着人类的生活，从无线电的接收直到气候的变化。
当然除了上面所说的以外，空间科学必然还有其他分支。显然，上面没有把生命科学（宇宙生物学、宇宙生理学和宇宙心理学）和材料科学（特别是金属的冶炼和合金，在失重条件下化合物的配制和晶体的生长）包括在内。
就以NASA的“先驱者金星”Ⅱ号轨道飞行器来说，它现在仍探查着当它飞向金星的路上第一次检测到的一个遥远而又很强的伽马射线源。更重要的是，宇宙现象不允许这样泾渭分明的分类。即使是大到星系一级，也还有宇宙间别个天体和它们间的相互影响。要研究某一事件而想撇开其他事件对它的影响，是非常困难的。太阳和它的行星间的错综复杂关系尤其如此，行星都受到发自太阳的辐射和物质的影响（暂且假定辐射和物质是不同的）。事实上，空间科学目前和将来的一些被称为“日地”计划的任务，恰恰就是为了探索它们之间的这类关系。
为什么要宇宙飞船
有一个看起来似乎很肤浅但后面必然会碰到的问题。这个问题是：为什么一定要从空间去进行观察呢？要知道这是个耗资巨大而又艰巨的任务，研制宇宙飞船、火箭推进器要花费巨额资金（更不用说精密的瞄准系统了），随着指挥和数据传输系统的日益复杂，它们的传感器用起来比地面上的仪器麻烦得多、困难得多。但是尽管如此，天文学和天体物理学如要发展的话，它们就不得不越来越依靠空间观察台。这是因为，地球的大气使来自宇宙的绝大部分有用的信息无法达到地面观察者的手里。
云是一个明显的妨碍因素，接下来就是工业烟雾。但是即使把最现代化的天文台安在远离城市的山顶上，并且选的是世界上最合适的观察气象的地方，在那里，除了几公里的空气以外，再也没有别的东西阻碍人们对宇宙的观察了。但事实是，即使是最纯净的空气，也要吸收和散射辐射，特别是对短波，即电磁波频谱的高频部分（这就是天空所以是蓝色的原因）。只有极少一部分来自太阳和其他辐射源的紫外线，能够勉强透过大气层（从另一方面考虑，这又真是我们的幸运），X射线和伽马射线几乎完全被挡住（这就越加幸运了）。而这些射线，恰恰是天文学家们可以用来补充可见光不足的日益重要的信息。
还有，空气是永远也不会静止的，它经常不停地运动着，使我们看到的星星都是不停地摇晃和闪烁着的。可以这样说，地面光学望远镜的作用快要成为强弩之末了。当然，这不包括射电波。许多天体能发出电磁波（一般在厘米波和微米波的范围），这些射电波被有效地用于天体图的测绘方面。射电天文学是一门发展中的研究宇宙科学的分支，将来，它将比较不那么依靠宇宙飞船来取得数据。
天文学和天体物理学：宇宙有末日吗？
为了分析的方便，天文学家们根据观测到的射线的不同，把同一空间描绘成同时并存的三个不同的“宇宙”。其中最明显的当然是“看得见的宇宙”，这包括辐射近、中紫外线的天体在内。肉眼看不到就可以用照相机来看，也可用电荷耦合等电子传感器来检测（即使在地面上，天文学家们也难得用肉眼观察，因为曝光几小时的胶片所能检测到的信息比用肉眼看到的要多得多）。光学望远镜在轨道上已运转多年——其中有1972年送入轨道的NASA的“哥白尼”，至今工作良好。美国宇航组织正寄希望于“空间望远镜”，1983年它将被空间渡船（航天飞机）送到地球轨道上去。这在一定程度上也可以说是美国和欧洲的联合事业，因为其中有一个传感器和太阳电池阵将由欧洲宇航局（ESA）提供。这种空间望远镜是一个直径2.4米的透镜，透镜的焦点上将安置各种传感器。先由一个美国制的广角照相机观察和发现需要观察的天体，然后用ESA的“微弱天体”照相机进行较仔细的观察。这有可能看到新的正在形成中的星系；虽然看到的实际上是发生在几十亿年以前的事件，因为光要花几十亿年的时间才能到达我们的身边。空间望远镜所看到的这些星系，离宇宙的理论“边缘”大约还有一半，距离我们约80亿光年，这一距离目前正以每秒25万公里（光速的80%）左右的速度在增加着。
许多科学家认为，所有物质曾经集中在一个极密的中子“宇宙蛋”中，这个宇宙蛋在一次原始“大爆怍”中猛烈地向外爆发，其组分部分已凝聚成星系——实际上是个继续膨胀着的核火球。它会不会继续膨胀下去是个问题。另一个空间望远镜的传感器有可能对这个问题提供某些线索：它将对类星体紫外光谱的多普勒频移（辐射源离开观察者时，辐射波长会增加）进行分析。类星体是目前还不能确切地知道它的成分的准星体，它离开我们极远，最早是被射电望远镜发现的。比较在不同距离处类星体的频移，可提供一个尺度，去阐明膨胀速度在几百万年中有否改变。如果膨胀速度减慢，那么最后必然会停下来，然后走向反面：宇宙间所有物质又将再次聚合成另一个宇宙中子蛋，而后再次爆炸（假定这样的物质原来就是不稳定的），如此周而复始。这就是脉动宇宙的理论。
这种紫外光谱分析工作，由荷兰于1974年9月发射的ANS号天文卫星开始，现在由“国际紫外线探测器”（IUE）继续进行着。IUE是一项由NASA、ESA和英国科学研究委员会协作的联合研究项目，它能看到密集星云的中心。
超新星和黑洞
天文学家的第二个宇宙，是由辐射着高能射线（X射线和伽马射线）和高能粒子（电子、质子和氦核等）的天体所组成的“热宇宙”。这些射线统称为宇宙线。荷兰的ANS号、ESA的“宇宙B”号（CosB）等卫星，都发现了大量的伽马射线辐射源，其中有些可能是“看不见的爆炸”或超新星，当它们突然爆炸时发射出速度惊人的能量。这些新星经常放射着可见光，但是最近据卫星探测器发现，其中许多新星只能通过它们发射的高能超短波才能被检测到。去年11月，NASA发射的三个“高能天文观察台”（HEAO）中的第二个，专门用来测绘这些X射线源。同样，ESA的Exosat号卫星，将用Ariane火箭在1981年发出。HEAO-C号将于今年9月送入轨道，也是研究伽马射线源的。NASA计划在1980财政年度发射一个更灵敏的伽马射线观察台。法国于1977年5月发射的Signe-3号卫星，也是研究X和伽马射线源的。
HEA0-1号比较吸引人的发现是，它探测到了充满着星际许多空间的超热气体或等离子体，温度高达摄氏50万度，强烈地发射着X射线。多年前，爱因斯坦曾预言宇宙必然会最终停止膨胀，然后重新再凝聚，条件是必须具有一定的临界质量，而宇宙中所有已知的天体的重量，估计低于这个临界值。但是如果把星际等离子体的重量加上去，则其引力将足以阻止膨胀，周期脉动宇宙学说也才有可能站得住脚。
利用研究高能辐射的卫星探测的另一个对象是脉冲星，它们可能是熄灭的中子星，坍缩（可能是在超新星之后）成只有几公里宽，而每立方厘米重达几百万吨的高密度物体。这些物体——可能和原始宇宙蛋的雏形相似——被发现以每秒30次的高速旋转着。
然而脉冲星并不是宇宙间质量最密的星体：这个荣誉该属于神秘的“黑洞”。这些黑洞——HEAO-1卫星发现可能有四个这样的黑洞——被认为是完全坍缩的星体，它们的引力如此之大，以致连入射的光线也别想逃脱；光完全被吸收了。落向黑洞的气体，可能因被赋予能量而在“消失”之前发射X射线。这些X射线的发射，也许是知道黑洞是否存在的唯一线索。
未诞生的星星
天文物理学家的第三个宇宙是“冷宇宙”体，它们辐射的主要是电磁波谱中的红外线部分。星际空间漂浮着大量冷的尘埃和气体。这些尘埃和气体，可能是组成新的星体的原始材料。关于这些物质的辐射，将由1981年美、荷、英联合发射的红外线天文卫星（IRAS）去加以研究。在这以后，研究工作将由航天飞机送入轨道的红外线望远镜实验室（SIRTF）继续下去。
太阳对地球的影响一一日地关系的研究
前面已经提到过，空间科学的这个分支，包括对两个方面的观察：太阳的组成和辐射，和它对地球周围的影响。现在普遍认为，太阳实质上是不断进行着核聚变的火球。太阳的能量是氢聚变成氦所产生的。虽然看得见的太阳的表面（光球）温度只有摄氏6千度，但其中心部分要热得多，只有这样，才能维持核聚变。估计中心部分的温度高达摄氏2千万度。太阳发射的电磁波遍及电磁波谱的大部分，既有没有重量的光子（更不用说另一类没有质量，也不带电的粒子即神秘的中微子了。中微子可以穿透整个地球），也有一部分有质量的带正电或负电的粒子：电子、光子和核子，统称太阳风。此外，人们早就知道太阳的内部机理有种种周期性变化，其辐射按人们可预计的变化规律增减着。
除了大家都熟知的在太阳活跃期磁层和电离层受到扰动，无线电通讯受到衰减和干扰之外，人们认为这些现象还对气象有一定的影响，虽然这一点目前还无法说清楚。太阳引起的地磁的磁暴，可能导致输电线路产生电涌，还影响到寻找矿藏和油田的机载磁强计的可靠性。因此，通过对日冕（最外层不可见的炽热气体或等离子气）的观察提前十天预报“磁像”，是有极大的实用价值的。
鉴于上述重要意义，有许多空间科学的任务围绕着日地关系研究，限于篇幅，下面谈到的只能是大家最感兴趣的正在进行或计划着的一二项。
一个正在进行的综合性实验是“国际太阳 - 地球探测器”（ISEE）计划。它有两个卫星——一个是NASA的，另一个是ESA的——以离地球280 ~ 140,000公里的距离绕地球运行，两个卫星间的轨道距离可以从几百公里变到几千公里。第三个NASA的ISEE-3号卫星正在围绕着LI“秤动点”运转，在这个离地球一千五百万公里的点上，月亮、地球和太阳的引力刚好相互抵消。ISEE-3号作为太阳活动的早期警报器，研究工作则由ISEE-1号和ISEE-2号去进行。
地球附近的电磁现象，正由ESA的GEOS-2号卫星进行研究，它是代替GEOS-1号（1977年4月未能按计划进入静止轨道）的卫星。GEOS-2号于去年7月成功进入轨道，现正正确地在等离子体中断处和等离子层的内边缘之间的；间隙区内观测着，那里，太阳风受地球磁场的作用而发生了偏转。除了测定这个临界区域内太阳带电粒子的成分、数量和能量外，geos号还发射了一个电子束，以测量地磁对电子束的偏转情况。
环绕太阳极点
到1983年，人们希望把两只飞船发送到过去从未探测过的空间去。在“绕（太阳）极”飞行计划（过去称为“离黄道”飞行计划）中，一只NASA的和一只ESA的宇宙飞船，将先在木星周围飞行，在飞行中将利用这颗最大的行星的引力把它们的轨道扭转90°，而在垂直于太阳黄道的轨道飞行（黄道是所有太阳行星和早期的宇宙飞船飞行的平面）。当它们接近太阳时，它们将分别同时经过太阳的南北极。人们认为南北极是太阳发射粒子特别多的地方。该计划飞行的全过程将持续五年时间。
专门对太阳附近周围考察的是美国和西德的两只Helios号飞船，先后发射于1974年和1976年，至今仍提供着令人满意的数据。今年10月，NASA要发射它的“太阳活动高峰”飞行器，以抓住目前太阳活动周期局峰进行研究，以后则将由航天飞机轨道飞行器加以回收。目前，美国宇航局正在制造一个“太阳探测器”，准备在接近太阳处（离太阳2,784,000公里，只等于太阳直径的两倍）考察近风源的太阳风和太阳的内部结构。NASA指出，在那里，热的控制、通讯、辐射保护等问题将成为“非常棘手的技术问题。”
准备在1981年首次发射的两个“空间实验室”，也将对太阳和地磁物理进行大量的实验。
行星探测计划
对邻居行星的拜访，不论是着陆还是飞近，都是精心计划以博取人们注意的空间飞行，虽然它只是整个空间活动的一小部分。当前在进行或计划（几乎全部是NASA的）中的差不多都是最内层和最外层的行星。NASA特别苦心孤诣地强调，研究别的世界对了解我们自己的地球及生命的起源和演化等有很大关系，不管是否能在地球以外的行星上找到生命的形式都是如此。
金星 去年底美苏两国对金星的兴趣达到了顶峰，它们各发射了两只宇宙飞船（美国的“先驱者金星”1号和2号及苏联的“金星”11号、12号）去探测金星。一共有6只着陆地面的探测器，如所预期地在短暂的工作后停止发回信号。但先驱者金星轨道环行器将继续绕金星飞行，并发回数据直到1980年4月。这项飞行的总任务是搜集金星大气层的详尽资料。尽管金星有非常奇异的特征，如480'C的表面温度、硫酸微滴的云层和硫元素（现在发现共有三层），人们还是希望通过对它的云层的长期观察，能得到关于大气“热机”是如何形成的实际情况。这项任务可能由于金星表面的缺水（虽然过去也可能有过）、没有磁场和旋转缓慢而比了解地球简单些。同时，人们也希望弄清楚更多的关于“温室效应”的机理。所谓温室效应是指二氧化碳和水蒸气阻碍了太阳能的再辐射，引起低空气温的上升。人们担心地球大气层自十九世纪中叶以来，可能因大量烧煤、石油等燃料也开始产生这种现象。
NASA还希望用“金星轨道摄像雷达”（VOIR）飞船带着像Seasat-A海洋卫星那样的合成孔径雷达去摄制金星地形，但它尚未接到在1980财政年度开始这个项目的资金。
1983年，法国和苏联将联合放一个气球到金星大气层中去对金星进行较长期的观察。
火星 1976年夏飞向火星的两只“海盗”号飞行器和一个轨道飞行器，至今仍发回着宝贵的信息，大量的数据有待处理。虽然未发现什么有机化合物，但火星的土壤和岩石表现出许多令人不解的地方，它的极地“冰冠”就是其中之一。最近的数据表明，它的北极冠虽然是真正的水结成的冰，但南极冠却是干冰（固态的二氧化碳）。掠过火星的飞行器，发现它的两个小卫星实际上是被它俘获的小行星或大流星。
外层行星 当前有两起飞行正在进行，观察木星和土星这两个“气体巨人”，也可能观察天王星及其部分卫星（天王星有很多卫星）。
“先驱者”11号，1973年4月发射，将于今年9月在光环下离云顶25,000公里处接近土星。1974年12月，它已在木星附近掠过。
“旅行者”1号和2号，1977年夏发射，将于今年7月5日，9日飞近木星，然后利用木星的引力改变轨道飞向土星，分别于1980年和1981年与土星相遇。在这次飞行中，还要观察木星的四个（最近知道它共有13颗卫星）大卫星和土星十个已发现卫星中的四个。如果旅行者2号于1981年一切顺利，有可能把它再送到天王星去，最近发现天王星也有像土星一样的光环，它可能也是由冰或覆盖着冰的岩石碎片或由卫星崩溃后的残体所组成。如一切顺利，旅行者2号将于1986年1月抵达天王星。伽利略飞船是环绕木星的飞行器和探测器，计划于1932年1月发射。现正和休斯飞机公司谈判一项总的合同，西德将提供把飞船送入木星轨道的后推舱。
特别有趣的是这些大行星，确切地说是它们的大气层——实际上占它们总质量的绝大部分——看来含有大量的氢和氦，这些行星似乎不断辐射着比它们从太阳那里得到的要大得多的能量，有可能在其深部进行着某种化学的或核的反应。虽然更有可能的是它们辐射着的是在太阳系形成过程中剩下来的大量热能。不论怎样，它们属于非常年轻的行星。它们的卫星也是非常有趣的，特别是土星的土卫六等于地球一半大小，有可以检测到的大气，其中可能有有机物分子形成。
（Interavia，1979年3月号）