載人航天100個標誌性航天器（1957年–1977年）——衞星（美國）_風聞

轉載自微信公眾號：戰爭機器

正文共： 22901字 21圖

預計閲讀時間： 58分鐘

探索者1號（Explorer 1）

美國的第一顆衞星--將美國帶入太空時代的航天器--起源於一個奇怪的混合體：作為一項科學努力和冷戰陰謀的副產品。

它始於國際科學聯合會理事會在1952年宣佈的國際極地年（IPY），從1957年到1958年，目的是繪製地球最偏遠地區的地圖。但很快，其組織者在邀請有關國家承諾為地球觀測開發軌道航天器後，將其更名為國際地球物理年（IGY）。美國和蘇聯政府都在發展導彈作為核武器的發射工具，因此認真對待這一挑戰。

經過激烈的競爭和陸軍、空軍和海軍的詳細衞星建議，國防部選擇了海軍研究實驗室的先驅者號作為美國對IGY呼籲的回應。它獲勝的原因是，作為一個非軍事研究項目，它沒有與國防部高度優先的彈道導彈計劃爭奪資源。此外，海軍在 “先驅者 “的前身 “維京 “探空火箭上取得了巨大的成功。但幾乎從1955年開始，先驅者號就遇到了問題，最終在1957年12月6日發生了災難性的發射台故障。這一廣為人知的事件--以及1957年10月4日人造衞星1號的驚人成功，隨後在11月的人造衞星2號--説服了國防部繼續使用先驅者號，但要重新喚醒並推進軍隊早期的衞星計劃。

軍隊抓住了這個機會。自1954年和1955年以來，它一直在等待這一時刻，當時在軌道項目下，阿拉巴馬州亨茨維爾的陸軍彈道導彈局和加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室（當時是陸軍承包商）聯手提出了一個衞星和運載火箭。當先驅者（Vanguard）任務後，“軌道器 “項目就結束了。但當這個新的機會出現時，亨茨維爾的工程師們開始將經過良好測試的紅石火箭（二戰中V-2火箭的直接後代）作為第一級助推器。與此同時，JPL開始着手於三個上面級、通信系統和衞星本身的工作。1957年末，當艾森豪威爾政府給他們80天的時間將第一顆美國衞星送入軌道時，這些位於國家兩邊的機構進入了高速運轉狀態。

衞星的最終形式是由一個長203釐米、直徑15釐米的鋼製圓柱體組成，重量略高於14公斤。它的電池供電的發射器將數據傳回地球，並提供一個跟蹤信號。

在航天器上，詹姆斯-範艾倫教授的實驗性宇宙射線探測器做出了IGY中最重要的發現之一。一旦進入軌道，他的儀器發現了預期的宇宙射線，但其濃度比預期的低得多。範艾倫猜測，他的設備被嵌入地球磁場中的帶電粒子所淹沒。這一現象的全部範圍，後來被探索者三號證明，被稱為範艾倫輻射帶。

Explorer 1 (1958 Alpha 1) 衞星

先驅者 1號（Vanguard 1）與 “探索者1號 “的開發不同的是--項目經理們在80天的最後期限內努力應付他們的衞星發射--參與 “先驅者計劃 “的人既享受到了時間的奢侈，也受到了時間的詛咒。

先驅者’Vanguard’（這個名字既適用於衞星，也適用於它所搭乘的火箭）起源於國際科學聯盟理事會在1952年的一項公告，該公告指定1957年和1958年為國際地球物理年（IGY）。渴望鼓勵研究地球表面最偏遠的部分，IGY的組織者發出了一個呼籲：利用人造衞星探索世界。艾森豪威爾政府指示國防部要求三個軍事部門提出建議，以應對IGY的挑戰。1955年，國防部在陸軍和空軍的候選人中選擇了海軍的先驅者號。這一決定反映了 “先驅者 “的重點是研究，而不是軍事用途，並反映了對海軍 “先驅者 “的成功前身 “海盜 “探空火箭的信心。但除此之外，艾森豪威爾總統進行了干預，認為軍隊的彈道導彈項目不能與IGY活動糾纏在一起。他擔心這種民用的追求會轉移時間、人才和資源，使其無法儘早部署洲際彈道導彈。這一決定被證明是致命的。

位於華盛頓特區的海軍研究實驗室（NRL）負責管理先驅者計劃，它很快發現自己的衞星被潛在的科學實驗所淹沒。在最突出的實驗中，愛荷華大學的天體物理學家詹姆斯-範艾倫（James Van Allen）提出了一個星載宇宙射線探測器，以測量地球周圍帶電粒子的範圍。但是他的項目需要一個圓柱形的外殼，這與國家鐵路局所喜歡的球形設計不一致。此外，範艾倫的設備重量太大；先驅者號火箭有限的推力對有效載荷施加了嚴格的限制，允許整個衞星不超過10公斤，科學儀器本身約1公斤。

但是先驅者號的領導者約翰-哈根博士並不缺乏其他科學選擇。一個研究小組提出了一個測量流星塵埃侵蝕的軟件包；另一個研究小組試圖確定太陽輻射強度隨衞星每轉一圈的變化。到1955年底，哈根的辦公桌上有五份提案，而在1956年1月的先驅者號研討會之後，這個數字上升到了15份。但是一個比有效載荷更大的問題壓在哈根和他的小組身上。經過一番辯論，他們決定在衞星的電力來源上賭一把；NRL成為第一個為航天器採用太陽能電池的人。這些電池最近由貝爾實驗室開發，並在陸軍信號部隊工程實驗室進行測試。

這個賭注得到了回報，但總的來説，“先驅者號 “的運行並不順利。就在火箭於1957年12月6日升空時，它被一個巨大的火球所籠罩，這引起了國際媒體的關注。在這之後，國防部指示陸軍恢復其早期的衞星提案，並着手開發一個軌道航天器。最終，陸軍的探索者1號成為美國第一顆太空衞星，於1958年1月31日發射。先驅者號於1958年3月17日--帕特里克節進入軌道，名列第二。小小的先驅者號球體由鋁製成，有六個突出的天線，直徑只有16.5釐米，重量僅有1.46公斤。

最後，哈根和他在NRL的同事為先驅者1號選擇了一個不復雜的科學實驗：一個無線電相位比較角度跟蹤系統，使用兩個發射器：一個用於遙測，由水銀電池供電，另一個是Minitrack信標發射器，由安裝在航天器外部的六個太陽能電池供電。這是有史以來在太空中使用的第一個太陽能電池，它們持續發電到1964年5月。通過彙編跟蹤數據，該實驗揭示了一些物理學家懷疑的東西，但直到現在還沒有得到證實：地球不是兩極扁平的圓形，而是看起來是梨形的，莖在北極。此外，Vanguard向研究人員揭示了太陽和月亮的引力，以及太陽光的輻射壓力，影響了衞星圍繞地球的軌道。

儘管它的成功之路很艱難，但在發射近60年後，先驅者1號繼續圍繞地球旋轉，成為太空中最古老的人造物體。

Vanguard 1 (1958 Beta) 衞星

Vanguard TV-4 (Vanguard 1)

月球軌道器1號（Lunar Orbiter 1）

一旦科學家發現月球表面的成分可以支持登陸，他們就轉向人類探索的下一個合理步驟：尋找潛在的着陸點。

為了實現這一目標，美國宇航局選擇了位於弗吉尼亞州漢普頓的蘭利飛行研究中心，管理與波音公司簽訂的一套相同的衞星合同，以繪製月球表面。與 “遊俠 “號（Ranger）的六次流產任務形成鮮明對比的是，所有這些被稱為月球軌道器的五個飛行器，至少部分成功地拍攝了月球的大部分表面，分辨率至少為60米。

月球軌道器1號於1966年8月10日由Atlas-Agena火箭升空，並在8月18日至29日拍攝了照片。它的一台相機通過兩個獨立的鏡頭系統觀察目標區域：一個80毫米的中等分辨率鏡頭和一個610毫米的高分辨率鏡頭。該航天器有一個不起眼的外形，像一個短錐體，高約1.65米，底部寬1.5米。它的重量約為385.6公斤。

儘管不完美，月球軌道器1號實現了它的基本目的。它在500萬平方公里的月球景觀上拍攝了187張中分辨率和42張高分辨率圖像，完成了大約75%的預定任務。不幸的是，許多最初的高分辨率照片有點模糊，但其餘的圖像為阿波羅計劃確定了9個主要的和7個輔助的着陸點，併為未來的軟月球着陸器（被稱為勘測者）確定了一個着陸點。月球軌道器1號還確定，阿波羅的硬件在短期內可以很好地抵禦月球表面的輻射，以保護宇航員。

像這個系列的所有航天器一樣，月球軌道器1號以撞擊月球結束其任務，這是一個有意的選擇，旨在避免與後來的阿波羅飛行發生潛在的碰撞。但在這之前，控制人員將它的相機轉向國內，它拍下了美國人從月球上拍攝的前兩張地球照片。

繼月球軌道器1號之後的航程從1966年11月到1967年8月飛行。1966年11月6日發射的月球軌道器2號和1967年2月6日升空的月球軌道器3號，都拍攝了相對平滑的地形的圖像，為勘測者以及阿波羅登陸提供了良好的前景。在它們之間，它們返回了1433張特別清晰的圖像，分辨率低至1米。由於對月球軌道器1至3號提供了足夠的數據來為以後的着陸繪製地圖感到滿意，美國宇航局的任務規劃人員將月球軌道器4號編入程序，以追求一個不同的目標：為未來的科學研究對月球的地質特徵進行系統調查。它在1967年5月掠過月球表面，拍攝了500多張圖片，佔月球近側的99%和遠側的95%。為了結束這個項目，1967年8月，月球軌道器5號完成了最後的勘測者和阿波羅選址攝影，它還拍攝了月球遠半球上剩餘的5%的照片。

Lunar Orbiter 1

遊俠7號（Ranger 7）

在美國能夠履行約翰-肯尼迪總統關於宇航員登陸月球的承諾之前，美國宇航局的任務規劃人員面臨着大量的技術問題，其中任何一個問題都有可能終止任務。其中最不被重視的問題並不涉及技術，而是地質學。沒有人真正知道月球表面的成分；如果是粉狀的，大量的塵埃會不會在着陸時受到干擾？它是否會損害能見度，像雲一樣盤旋在航天器周圍？即使這種現象沒有發生，月球的地殼是否有足夠的密度來支持在上面着陸的任何東西的重量，或者它是否具有如此柔軟或海綿狀的一致性，以至於它將把任何來訪的航天器掀翻在地？科學家們還想知道，從地球到月球的距離大約384,400公里，是否會抑制與宇航員的溝通，以及輻射是否會對他們的健康構成威脅。

為了找到答案，美國宇航局設計了三種類型的月球航天器：一個碰撞着陸器（Ranger），一個軌道掃描儀（月球軌道器），以及一個進行控制下降的航天器--勘測器（Surveyor）。

位於加利福尼亞帕薩迪納的噴氣推進實驗室（JPL）構思並製造了遊俠號（Ranger）。然而，儘管JPL聲譽卓著--它以 “下士 “和 “中士 “開創了美國火箭的先河，後來又以 “探索者1號 “及其末級創造了美國的第一顆衞星--遊俠號團隊經歷了幾乎兩年半的不間斷的不幸。該系列的前兩顆分別於1961年8月和11月發射，無法逃離地球的軌道。遊俠3號於次年1月飛行，但任務控制中心在前往月球的途中與它失去了聯繫，而遊俠4號的太陽能電池板在1962年4月撞擊月球之前未能打開。1962年10月，遊俠5號重複了遊俠3號的結果；在活動暫停了15個月之後，遊俠6號的相機在1964年1月底飛船墜入月球表面之前沒有拍下一張照片。

但最終，在遊俠號開始運行近三年後，它開始得到了回報。最終的第三個型號（遊俠6號至9號）重約366公斤，比第二個型號（遊俠3號至5號）的330公斤或第一個型號（遊俠1號和2號）的304公斤重得多，也更復雜。1964年7月28日，遊俠7號由Atlas Agena運載火箭發射，像一個高大的圓錐體，放在一個低矮的底座上。它的六邊形鋁製平台只有大約1.5米寬，容納了推進器和動力裝置；六台攝像機佔據了塔台。它準確地接近月球，在擊中目標的15分鐘前，它的相機拍下了在Mare Cognitum（已被認識的海）的着陸區的總共4316張照片中的第一張。第二年年初，關於月球表面的證據繼續增加，1965年2月20日，遊俠8號拍攝了7137張NASA阿波羅號的主要着陸點--寧靜之海的照片。為了結束該計劃，遊俠9號在1965年3月24日下降到阿爾方索斯火山口時拍攝了5000張照片，這是一個具有地質學意義的地點，但與阿波羅計劃沒有關係。

現在，美國宇航局擁有近16,500張詳細的圖像，每一張都比任何望遠鏡從地球上捕捉到的分辨率高數千倍，美國宇航局的地質學家和工程師在1960年代中期知道，阿波羅號可以在月球表面安全降落。

Ranger 7 (Batch 3) 航天探測器

勘測者1號（Surveyor 1）

在阿波羅登陸之前，美國宇航局試圖對月球進行前期研究，共製造了三種類型的無人航天器，其任務完全不同。勘測者是為控制觸地而製造的。在太空時代剛剛來臨的時期，這三個項目的事故率差別很大，這並不令人意外。遊俠號嘗試了近三年，在實現其目標之前連續失敗了六次；另一方面，五個月球軌道器都成功地飛行了（但不是完美無缺）。勘測者號實現了其兩個前輩之間的中間點：七次嘗試，兩次失敗。

除了航天器設計者在這個早期階段的有限經驗外，這些差異可能部分與任務的複雜性有關。顯然，完整的着陸構成了最大的技術挑戰，這對未來的太空旅行帶來了最大的影響。如果人類希望探索月球和行星，他們的航天器需要安全和可靠的方法來降落到這些新世界。

美國宇航局開發這項技術的勘測者幾乎有3米高，安裝在一個由鋁管制成的寬大的三腳架底座上，展開約4.3米。一根桅杆從結構的頂部伸出來，支撐着兩個小型太陽能電池板。它的腿--配備有減震器--在升空前摺疊到Atlas-Centaur運載火箭的整流罩裏。它在升空時重達995.2公斤。

勘測者的成功在很大程度上取決於此。最重要的是，它需要為阿波羅探查潛在的着陸點。但在為這項任務服務的過程中，它的設計者還期望它能進行準確的中途和終端機動；驗證軟着陸所需的技術；證明通信系統和深空網絡的價值；驗證其助推器的能力，使 “勘測者 “進入攔截月球的軌道；並對月球的科學知識作出貢獻。

勘測者第一次嘗試就獲得了成功。在1966年5月30日測量者1號發射後，它實現了世界上第一次受控着陸，在風暴之洋上安家落户。在接下來的六個星期裏（6月2日至7月13日），它傳送了11240張高分辨率的照片，描繪了一系列的圖像，從地平線到自己的鏡子的特寫。

勘測者2號的情況沒有那麼好。它於1966年9月23日在哥白尼火山口東南墜毀，當時它的一個遊標引擎未能點燃，導致航天器翻滾。勘測者3號做得更好，但也有自己的問題。它也下降到風暴海洋，但由於它的引擎沒有按計劃關閉，它彈跳了三次。在停止之前，它偏離了目標30米。它仍然拍攝了6315張圖片，併成為有史以來第一個挖掘行星體的探測器，在總共18個小時內挖出了月球表面的一些碎片，並將其內容展示給攝像機。它在1967年4月20日至5月4日期間一直處於活動狀態。1967年7月14日發射的勘測者4號，在美國宇航局失去無線電聯繫後，在月球的中央灣解體。

這個系列的最後三個航天器的表現令人滿意，儘管 “勘測者5號 “遇到了一個氦氣調節器泄漏的重大問題，這需要任務控制部門制定一個非正統的下降曲線。這種隨機應變的做法使它能夠在寧靜之海停留，在那裏拍攝了超過一萬八千張圖片，並對月球土壤進行了首次現場化學分析。勘測者6號以其幾乎無差錯的表現使任務控制中心感到興奮。在1967年11月10日至26日期間，它在中央灣着陸，拍攝了近3萬張圖像。也許同樣重要的是，當勘測者6號站在月球上時，它在地球上的操作人員啓動了它的遊標引擎兩秒半，使它從起始位置上升了2.5米。最後，1968年1月7日發射的勘測者7號在一次科學任務中到達月球。它落在第谷坑附近的月球景觀上，那裏的化學分析（和2.1萬張照片）表明，碎片曾經以熔融狀態流向那裏。它還探測到一束從地球上發射的1瓦激光，旨在測試一種新的太空通信形式。

儘管偶有失誤，“勘測者 “代表了航天器能力的一個決定性的進步，並證明了月球的地質學對載人航天器在其表面着陸沒有障礙的説法。

勘測者1號（Surveyor 1 ）(Surveyor-A) 航天探測器預着陸佈局

水手10號（Mariner 10）

大約在先驅者號探測器專注於遠距離行星際旅行和太陽探索的同時，水手號航天器調查了地球的鄰近行星--金星、水星和火星。水手號也遵循了探索者和遊俠計劃中確立的模式，後來許多其他美國無人航天器也延續了這一模式：噴氣推進實驗室（JPL）沒有與航空航天製造商簽訂合同，而是在校園裏構思和製造水手號，並提供任務控制。

水手號是在JPL歷史上的一個新起點。該項目由前身 “遊俠 “航天器演變而來，其在1961年8月至1964年1月期間的記錄並沒有給人以信心。前六艘遊俠號--都是為了在月球表面墜落--未能實現其目標。當美國宇航局總部和華盛頓特區的政治力量變得不安分時，JPL嘗試了一種新的方法：該團隊輕輕地重新配置了一個遊俠飛船，將其稱為水手1號，並於1962年7月發射了它，飛越金星--但由於它偏離了其選擇的軌道而再次受挫。然後，JPL進行了一場巨大的賭博，以挽救其沉淪的聲譽--僅用了36天的時間，其工程師從倉庫中取出一個遊俠號航天器，為其配備了與水手1號相同的儀器，並在1962年8月將其送往金星。在一次緊張的發射中，它的阿特拉斯-阿吉娜（Atlas-Agena）火箭發生了急劇的滾動，隨後又發生了一連串令人毛骨悚然的事件，其中任何一個事件都可能使任務中止，水手2號成為JPL需要的冠軍。它在1962年12月對金星進行了42分鐘的飛越，發現了厚厚的雲層和異常高的表面温度（攝氏425度）。

甚至在水手2號成為任何國家對另一個星球的首次成功任務之前，JPL的工程師們就開始計劃更加雄心勃勃的旅程，這次是前往火星。他們放棄了水手1號和2號的基於遊俠的平台，設計了一個完全不同的航天器，重量大大增加（260公斤）。水手3號和4號不僅像水手2號那樣拍照，而且還可以探測宇宙射線、電離、磁場、輻射和火星環境的其他特徵。

但是，水手號再一次遇到了問題。在1964年11月發射後，水手3號因其太陽能電池組保持關閉而從地面控制中消失了。然而，水手4號使火星成為一個更容易被理解的地方。當它在1965年7月14日和15日經過紅色星球時，它拍攝了21張荒蕪的火山口景觀的照片，並記錄了表面温度為-100攝氏度，大氣層稀薄。科學家們不情願地得出結論：任何種類的生命，在任何時候，似乎都是極不可能的。

下一批水手給了JPL更多希望的理由。1967年10月，水手5號飛過金星，探測到比地球密度大90倍的大氣層。水手6號和7號幾乎同時在1969年7月和8月到達火星，執行近距離飛越任務，以穿透其大氣層並評估其表面。這次相遇使研究人員對那裏可能曾經存在過生命略感樂觀；水手號們發現環境中存在大量的二氧化碳和水。但是水手8號使該計劃回到了低谷。1971年5月被髮射到火星軌道上，但由於阿特拉斯火箭的半人馬階段在分離後發生故障而墜落到地球。

從水手8號的灰燼中，最後的兩艘水手被證明不僅本身富有成效，而且開創了行星探索的黃金時代，隨着阿波羅計劃的結束，這個時代也進入了自己的時代。

除了對火星的探索之外，水手9號幾乎與它的前輩們沒有任何共同之處。它的重量是水手3號和4號的四倍（近1000公斤），代表了航天器複雜性的一個飛躍。它包含一個成像系統，紫外線和紅外線光譜儀，以及一個紅外線輻射計。它於1971年11月14日到達火星，成為第一個環繞另一個星球的航天器。它的任務計劃者希望它能在火星上繞行足夠長的時間來拍攝其70%的表面。一旦一些沉重的火星風和塵埃消退，行星科學家們就會對傳來的數據感到驚歎。當水手9號越過火星的地形時，曾經被掩蓋的東西現在變得清晰起來--的確，生命可能曾經存在於這個星球上。研究人員清楚地看到，水曾經流過，兩極有水，使過去的生命成為可能。當美國宇航局在1972年10月結束水手9號的職業生涯時，它已經繪製了85%的火星地圖，拍攝了7,329張分辨率為800米到1.5公里的照片，對所看到的一切沒有任何疑問。

起初，水手10號似乎幾乎是一個失敗。1969年，當JPL的領導人向NASA總部呼籲支持一項前往水星的任務時，他們的老闆和一些國會議員都表示反對。為什麼要在阿波羅計劃達到高潮的時候向一個 “死 “星發送探測器？水手號團隊有一個答案。1973年提供了一個行星排列的機會，使探測器能夠繞着金星旅行，然後在重力的幫助下，被彈射到水星。

儘管人們對其價值有所擔憂，但JPL還是得到了批准，水手10號任務被證明是歷史性的。水手10號看起來很奇怪，就像侏羅紀公園裏的一種生物：一種恐龍時代的猛禽，有寬大的翼展，小而圓的身體，兩隻緊密相連的眼睛，以及兩條長長的四肢。它由一個八角形的鎂質結構組成，用於放置儀器、直徑超過8米的太陽能電池陣列、一個雙鏡頭電視攝像機和兩個吊杆：一個用於低增益天線，另一個用於雙磁力計。忠實於其鳥類特徵，它的重量為503公斤，不到水手9號的一半。儘管它很輕，水手10號還是攜帶了一整套儀器：紅外輻射儀、紫外光譜儀、等離子體探測器、帶電粒子望遠鏡和磁強計。

水手10號成為第一個訪問兩顆行星的航天器，第一個嘗試行星引力援助的航天器，以及第一個在初次相遇後回到一個行星的航天器。將水手10號送回水星的計算源於意大利數學家朱塞佩-科倫坡豐富的頭腦，他預測，一旦航天器通過水星，它將進入一個為期176天的太陽軌道，在這個軌道結束時--只需進行微小的路線修正和最小的推進力--它將再次出現在這個最內部的行星上。在1973年11月3日發射之後，水手10號於1974年2月飛過金星，拍攝了4100張照片，然後飛往水星，在1974年3月最接近水星的時候，它飛到離水星表面700公里的地方，對其貧瘠的月球狀地形進行了深入的科學測量。然後，它圍繞太陽飛行了兩圈，每次都返回觀察水星，直到美國宇航局在1975年3月將其退役。

水手9號（Mariner 9）航天探測器

開拓者10號（Pioneer 10）

在所有美國航天器中，“開拓者"系列代表了第一個超越內行星的旅行，經過太陽系遠處的氣態巨行星，並進入星際空間。因此，它們體現了機器人能力的質的飛躍。

它們始於1958年的 “開拓者3號”。一個僅有5.9公斤重的小型飛行器，在試圖飛越月球的過程中失敗了。第二年，開拓者4號成為美國第一個擺脱地球引力的探測器，但它飛過了月球，沒有返回任何照片。在這些失誤之後，開拓者們轉向了太陽。1960年，質量只有43公斤的開拓者5號開始了圍繞我們熟悉的恆星的航行，五年後，開拓者6號緊隨其後，它是一個在軌氣象站，可以預測太陽風暴（使政府和企業客户能夠保護他們的電子系統免受干擾）。然後，從1965年到1968年，美國宇航局發射了開拓者7號、8號和9號，這是一個旨在測量太陽耀斑對地球影響的星座。

接下來，開始了空間探索的一個根本性的新篇章。早在1967年，美國宇航局的行星兄弟會就考慮了一項前往木星的任務，木星是太陽系的巨人，其質量是所有其他行星總和的兩倍以上。該航天局決定堅持成功，將該項目的主要控制權交給了生產 “開拓者6號 “至 “開拓者9號 “的同一個團隊：位於加利福尼亞州桑尼維爾的NASA艾姆斯研究中心及其行業合作伙伴湯普森-拉莫-沃爾德里奇公司（TRW）。儘管從地球上進行長距離旅行的嘗試可能存在問題，但更大的困難可能涉及到與太陽的距離：7.79億公里的鴻溝--對太陽能電池板來説太遠了，無法作為動力來源。作為補償，美國原子能委員會向NASA提供了產生熱量所需的核材料和設備，TRW的工程師將其轉化為開拓者的電力來源。

航天局決定建造兩個最後的兩個開拓者，並將它們送往不同的方向。這些航天器類似於一個三條腿的海洋生物，用一個凹形盤子模擬身體，用三個突出的天線代替腿。在其兩端之間（從中增益天線到全向天線），航天器的長度為2.9米；其最寬的橫向尺寸（包括高增益碟形天線）為2.7米。安裝在碟形天線下面並與之平行的一個平台上，放置着開拓者的許多科學儀器。它重達259公斤。

開拓者10號於1972年3月2日發射，由阿特拉斯-半人馬座火箭組合助推，以每小時51,800公里的速度飛行，這是迄今為止所有航天器的記錄。作為第一個飛出火星的探測器，開拓者10號也成為第一個通過紅色星球和木星之間的小行星帶的探測器，當它在僅有輕微損壞的情況下通過這一危險區域時，其項目負責人歡欣鼓舞。它於1973年11月抵達木星，發回300張照片，在下個月最接近這顆巨大的行星，然後向土星飛去。1983年6月，它穿越了海王星的軌道，此後，它成為人類製造的第一個離開行星太陽系的物體。美國宇航局在1997年3月結束了與開拓者10號的實際聯繫，並在2003年1月收到最後一個微弱的信號。很有可能，它在二十一世紀仍然在星際空間中飛行。

然後是最後一個開拓者。開拓者11號於1973年4月15日離開地球，甚至比它的兄弟航天器飛得更快（每小時171,000公里）。在1974年12月最接近木星的時候，它比開拓者10號更接近木星（42,809公里）三倍，從而能夠準確測量木星的嚴重輻射。它在1979年9月穿過土星的環形平面，從低至20,900公里的地方捕捉到其平坦地形的圖像，並記錄了該行星的嚴酷温度（平均為-180攝氏度）。它最終在1990年2月接近了海王星，它以與開拓者10號相反的方向穿越了海王星的軌道。開拓者11號隨後沿着太陽系外的路徑前進，它可能一直持續到今天。1995年9月，美國宇航局在開拓者11號的動力源下降到接觸所需的水平以下後使其退役。

假設兩者都能工作，在他們的旅程中，大約45年後，10號和11號開拓者已經分別離開地球約160億和140億公里。

如果有生命的人遇到他們中的任何一個，最後的開拓者都攜帶着簡單的人類象形圖，刻在229毫米×152毫米的鋁板上。它們顯示了鮮明的原始圖像：男性和女性的解剖結構，太陽系的行星和地球在其中的位置，以及航天器離開地球的日期。

開拓者10號（Pioneer 10）航天探測器

維京1號和2號（Viking 1 和 2）

當他們看到水手4號在20世紀60年代中期發回的照片時，JPL的科學家們意識到他們對紅色星球的真正瞭解是如此之少。儘管水手6號、7號、甚至9號揭示了更多的複雜性，但仍有一種不完整感。學習更多知識的衝動，加上對蘇聯一直試圖參與火星活動的瞭解（到目前為止沒有成功），促使美國宇航局考慮登陸火星。由於阿波羅計劃的資金甚至在第一次月球漫步之前就開始減少，JPL的研究人員和NASA的其他人夢想將國家的注意力轉移到一個大的、大膽的火星項目上，他們稱之為旅行者火星號。旅行者火星號的發展與發射它所需的運載工具成正比；由於沒有土星1號的生產，任務規劃者要求使用土星5號，並要求提供50億美元的預算。但美國國會卻不這麼認為，他們認為從阿波羅計劃中節省下來的資金可能會被用於大規模太空機器人任務以外的目的，因此拒絕了旅行者火星計劃。

在這一挫折之後，航天局選擇了美國國家航空航天局蘭利研究中心來領導一個新的、按比例縮小的項目，命名為維京號。一羣謙卑的美國宇航局官員在國會作證，這次承諾以7.5億美元購買兩個相同的火星飛船。他們贏得了批准，但由於尼克松政府的預算削減，遇到了兩年的拖延。在此期間，維京號團隊將第一次任務的發射時間定在1975年（這一年的行星排列至少部分地有利於返回火星）。

同時，蘭利選擇了馬丁-瑪麗埃塔公司來製造着陸器，JPL來製造軌道器（應用其豐富的水手號經驗），NASA劉易斯研究中心來開發泰坦III-半人馬座運載火箭。項目官員還説服國會接受預算增加到8.3億美元。

由此產生的機器看起來令人印象深刻，但略顯笨拙，上面是一個寬大的蛤殼（包含着陸器），下面是一個倒置的圓錐體（包含軌道器）。

JPL的設計師們以水手9號為藍本設計了維京號軌道器，只是更大、更重（2339公斤），並配有先進的成像和通信系統。着陸器（576公斤）被證明問題多多。美國宇航局堅持要求馬丁-瑪麗埃塔公司不僅為其提供全綵攝影設備，而且還要提供用於立體深度感知的雙攝像頭。此外，用於檢測有機物質的色譜儀-光譜儀需要是最先進的。一位項目官員坦言：“很快就可以看出，我們已經盡力了”。

儘管在最後一刻對 “維京"號的計算機硬件進行了一些修正，“維京1號 “於1975年8月20日升空，並於1976年6月19日到達火星。然而，很快，從軌道上的航天器傳來的清晰圖像表明，為着陸所選擇的地形缺乏必要的平滑度，因此任務控制中心將其重新定向到一個更有利的地區。經過大約一個月的搜尋，着陸器終於與軌道器分離，並在一系列複雜的動作之後，安全着陸了。

數據流進來了。好消息是：彩色照片被證明是令人震驚的。“維京1號 “定期傳送天氣信息，在黎明時檢測到零下86攝氏度的低温，在下午檢測到零下33攝氏度。壞消息是：即使是最簡單的生命形式也躲過了維京的傳感器。着陸器的機械臂成功地為其生物實驗室收集了一個樣本，雖然一些數據暗示了在遙遠的過去存在生命形式的可能性，但沒有發現有機化合物。

在維京1號離開任務一個月後，維京2號於1975年9月9日出發前往紅色星球，並於1976年8月7日進入火星軌道。和以前一樣，根據視覺上過度崎嶇的證據，需要修改着陸點，因此着陸器--它再次完美地降落在火星極地冰蓋的邊緣附近。儘管人們對以前的生命證據繼續抱有希望，但此行分析的一勺材料也返回了不確定的結果。在積極的一面，維京號軌道飛行器集體拍攝了97%的火星表面，產生了51500張圖片--是水手9號的七倍，而且這次是深度和顏色的。但是火星上的有機活動問題仍然沒有得到解決。

維京2號（Viking 2）航天探測器預着陸總體佈局