人类使用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史。几乎就在人类刚刚有能力挣脱地球引力飞向太空的时候，第一个火星探测器也开始了它的旅程。最早期的探测器几乎都失败了，而火星探测也就是在一次又一次的失败中不断前进。进入20世纪90年代以后，美国为进一步弄清火星情况，接连向火星发射探测器。1999年9月23日，美国又发射了“火星气候”飞船，因工程师混淆了英制和公制的计量单位，致使该飞船在火星上空坠毁。不久后，美国的另一艘飞船“火星极地登陆者”在着陆时，因在下降过程中登陆器的腿伸开，由此产生的虚假信号造成了登陆器已经登陆的假象，结果当登陆器还在火星上空时，就过早地关闭了发动机，致使其坠落在火星上。之后不久，美国国家宇航局研制了一个新的宇宙探测器——“奥德赛”。
由于有过前两次失败的教训，美国宇航局对“奥德赛”的发射异常认真，增加了检查人员，反复核查问题，消除一切可能的故障。他们为此花费了1200万美元重新检查了可能导致飞船坠毁的2200个操作过程。为了确保成功，美国宇航局还撤掉了原本与它同行的火星登陆器，把火星登陆器推迟两年发射。“奥德赛”花了三年时间才研制成功，发射总价值高达2.97亿美元，飞船本身价值为1.51亿美元。
2001年4月7日上午11点02分，重达758公斤、大小如同一辆小轿车的“奥德赛”从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场发射升空。大约1小时后，位于澳大利亚的“深空网络”工作站就接收到了它发出的第一个信号，信号表明探测器状态正常。又过了半个小时，火箭以4万多公里的时速脱离地球轨道，稳步飞向火星轨道。
“奥德赛”以每秒5.907公里的高速，在经过大半年的星球旅行后靠近了火星。在距离火星轨道约1547公里处，探测器上的发动机自动点火，使它的速度减少到了每秒1.420公里。2001年10月24日上午11时，美国宇航局“喷气喷射实验室”内的空气凝固了，屋里的人或者目不转睛地盯着控制台上暗绿色的荧光屏，或者死死地盯着墙上的投影大屏幕，大家的耳朵全都竖了起来，生怕漏过了从那遥远的星空传来的天籁之音。当实验室的大广播传出一个兴奋的声音：“‘2001火星奥德赛’探测器顺利完成首轮绕火星轨道飞行任务，信号正常！”时，整个实验室沸腾了：工程师、科学家们纷纷从各自的监控台位上蹦了起来，拼命地鼓掌，相互拥抱，兴奋地相互祝贺。
“奥德赛”号从2002年3月开始对火星进行测绘。但在连续工作一年半多之后，“奥德赛”号火星探测器上的一台辐射测量仪不幸成了太阳风暴的“牺牲品”。这台仪器于2003年10月底完全停止了工作。不得已之下，美国宇航局启动了“奥德赛”的备用操作系统。但到了2006年3月，备用操作系统上的一个配电组件也出现了毛病。2009年3月，科学家们对“奥德赛”执行了“关闭”和“重启”指令，排除了故障。目前，“奥德赛”号仍然在执行着火星探测任务。
继“奥德赛”之后，美国又发射了一系列无人火星探测飞船并制定了宏伟的火星探测计划。按计划，美国宇航局将于2016年将半公斤左右的火星土壤和岩芯样本送回地球作进一步研究；在2018年向火星送去一个着陆器，用于寻找火星上可能存在生命的证据；2037年，美国将派宇航员登上火星。
“炮轰”彗星
随着人类对各种天体认识的不断深入，科学家们发现，彗星可能是由冰和岩石组成的松散“脏雪球”，其中很有可能保持着46亿年前太阳系形成时期原始物质的结构和状态，到底是不是这样呢？进入21世纪以后，美国决定实施“深度撞击”计划，“炮轰”一颗叫做“坦普尔1号”的彗星，以揭开彗星的真实面目。
“深度撞击”计划是从科幻故事得到启示的。30多年前，英国科幻作家阿瑟·克拉克创作《2001》的科幻作品，萌生了“撞击彗星”的创意。1998年好莱坞拍摄了科幻电影《深度撞击》，影片描述一艘美国太空飞船奉命前往轰炸一颗威胁地球的巨型彗星，以防止它与地球相撞带来毁灭性灾难，从而演绎了一幕幕惊心动魄的故事。美国航宇局不仅从这些科幻故事得到启发，还采纳了其中一些创意。经过不断改进、完善，最终制定了这次策划周密的庞大太空活动计划，计划的名就叫“深度撞击”。
美国为什么单单选择“坦普尔1号”彗星作为人类“炮轰”近地小天体试验的首选目标呢？说起彗星人们并不陌生，它实际上是太阳系中一种特殊的小天体，它们不像八大行星那样沿着相对“固定”的轨道绕太阳运行，其质量很小，拖着长长的、别致的“尾巴”，绕太阳在扁平轨道上运行。40%的彗星运行有周期性，称周期彗星，回归周期为几年、几十年、几千年，周期更长的甚至10万年～100万年才偶然接近太阳一次。这次人类撞击的“坦普尔一号”彗星绕太阳运行一圈需5.51年。这颗1867年被德国天文学家坦普尔发现的彗星，在火星和木星之间围绕太阳的椭圆轨道运行，彗核自转周期约42小时。正因为它回归周期短，人类发现它迄今至少回归25次，对其轨道特征、自转特征比较熟悉，人类才首选它作为“炮轰”彗星试验目标。
2005年1月12日，“深度撞击”彗星探测器发射升空。它由两部分组成，一是飞行器，负责提供动力并携带有诸多科学仪器；二是用来轰击彗核表面的撞击器，体积相当于一台普通家用冰箱，重近400公斤。
在太空飞行了近6个月之后，美国东部时间7月3日凌晨2时7分，肩负重大使命的“深度撞击”号探测器释放的撞击器以大约每小时3.6万公里的速度，在距地球约1.3亿公里处，勇敢地向“坦普尔1号”彗星冲去，伴随着一道炫目强光，美国国家航空航天局喷气推进实验室立刻成了欢乐的海洋，为这一时刻等待6年之久的科学家们热烈地鼓掌、欢呼，无比兴奋和激动。经过日后的详细分析，这些科学家认为，“深度撞击”撞出了四大“发现”：第一个发现是“坦普尔1号”的彗核是分层的，彗核表面覆盖着10多米深的细粉状物质，其下是较硬的“彗核之核”。彗核的平均密度比水还轻，它外表的细粉，是多年以前就存在或是逐年累积的，这证明彗核的内部含有太阳系初期的原始物质。第二个发现是彗核在飞近太阳时会喷发，特别是彗核表面朝向太阳的那部分，会经常有小规模的喷发。但太阳辐射的热量不会对彗核内部的物质产生影响。第三个发现是“坦普尔1号”的彗核尽管很小，却有多种地貌，既有光滑平坦的部分，也有类似环形山的坑洼，这表明在“深度撞击”之前，这颗彗核就已经常被太空中更小型的天体撞击。第四个发现是彗核内部存在大量含碳和氮的有机分子，而彗核表面的粉状物中却没有这些物质，这说明它们存在于表层下较浅的部位，在受撞击或热影响时才喷发出来。此外，它还表明，在彗星和小行星撞击频繁的地球早期阶段，彗星有可能把最早的有机物带到地球上。
这四大发现为人类探索太阳系的诞生初期物质形态、地球上水的来源以及地球生命起源等一系列长期困扰科学界的问题，带来了大量“太空资料”。
受到“深度撞击”号成功撞击“坦普尔1号”的鼓舞，美国航天局另一项取名为“深度撞击2号”的太空计划即将上路，它将选择“波星”彗星作为撞击目标。“深度撞击2号”无人太空船将尽可能接近彗星，更近距离观察撞击结果。进一步实现人类与外太空星体接触的梦想，揭开更多宇宙秘密的谜底。
撞击月球
美国于2005年用航天探测器撞击彗星之后，便开始策划撞击月球，他们把撞击月球的时间初步定在了2009年。不过这次美国没有抢到先机，欧洲空间局于2006年率先完成了“炮轰”月球的壮举，担负这项任务的是智慧1号月球探测器。
早在1994年，欧洲空间局就提出一项月球探测计划——欧月2000计划。该计划的目标是研制、生产一个小型月球探测器和着陆探测器，为以后的月球探测提供安全着陆所必需的地形地貌知识。着陆器的预定着陆点是位于南极地区的一座山峰附近。欧洲空间局将利用这一地区几乎能够受到太阳光永久照射的优点，开展各种月球探测活动。遗憾的是，欧月2000计划因为资金不足而被取消，但欧洲空间局并没有因此放弃探月的打算，之后他们决定研制智慧l号月球探测器。
2003年9月28日，法属圭亚那库鲁航天中心传出震耳欲聋的轰鸣声，阿丽亚娜5型火箭搭载着智慧1号发射升空。智慧1号是一个重约370公斤，长、宽、高各约1米的立方体。别看它不起眼，但欧洲人却因之感到自豪：它不仅使欧洲成为继苏联、美国和日本之后第四个向月球发射探测器的地区，而且也是人类进入21世纪以来进行的第一次探月活动。
经过长达14个月的飞行，智慧1号于2004年11月接近月球，2005年3月进入预定的月球轨道，每5小时绕月球飞行一周。“智慧1号”的任务是利用携带的多光谱微型相机、月表红外探测器、X射线成像仪等先进仪器，拍摄月球表面的详细照片、确定月球土壤的化学成分和在月球表面寻找可能存在的水源。
2006年6月，在智慧1号的推进剂即将耗尽之前，欧洲空间局决定让其选择适当的时机和地点撞击月球，以验证月球是否形成于天体碰撞之中。据科学家推测，在地球还是“婴儿”的时候，曾经有一个和火星差不多大的星球撞击过地球，月球就是那次撞击后产生的碎片形成的。如果情况确如科学家推测的那样，那么月球的含铁量将会比地球低，而镁和铝这样的轻元素的含量则会高一些。科学家希望“智慧1号”的撞击将带回这个问题的答案。
2006年9月3日5时42分22秒，智慧1号以每小时7200公里的速度勇敢地撞向科学家事先选定的月球“卓越湖”地区。智慧1号在月球表面“弹跳”几次之后，砸出一个直径3至10米、深约1米的坑，然后弹起并滑行了一小段距离，带起一条宽约5公里的月球尘埃带，形状宛如蝴蝶的翅膀。这个奇特的“蝴蝶翅膀”被太阳光直接照亮，天文爱好者用天文望远镜甚至双筒望远镜就能观测到。受欧洲空间局的邀请，多个地面国际天文台都加入了这次联合观测行动。
过去所有的月球探测器都是在月球赤道区域着陆，探测范围也多局限在这些区域。而智慧1号环绕月球极地轨道飞行了2000多圈，绘制了月表整体外貌图，其中包括过去人们不甚了解的月球背面和极地概貌。它让科学界发现了月球极地及赤道区域存在许多不同的地质构造，而且在靠近月球北极的地方有一个“日不落”区域，这个区域终年都有阳光照射。
人类在开展无人月球探测时采用了不同的方式，包括掠月探测、硬着陆探测、绕月探测、软着陆探测、自动取样返回探测等。智慧1号撞击月球属于其中的“硬着陆探测”，但它是通过精确的控制和复杂的变轨，在预定地点进行的。
意义非凡的金星探测
金星是天空中最亮的星星，人们曾猜测这个体积、形态与地球非常相似的“姐妹星”诞生时的环境与地球也是一样的，而且也有可能出现过生命。后来，天文学家用射电望远镜第一次测出金星表面温度可能达到300℃以上，这个结果令许多人震惊，有人甚至怀疑是不是仪器出了毛病。为了弄清金星的真面目，从20世纪60年代初开始，苏联、美国相继发射了探测器，拉开了金星探测的序幕。
1961年2月12日前苏联“金星”1号探测器发射上天，开始对浓云密雾包围的金星进行探测，至1983年，一共发射16个金星探测器。美国则紧步前苏联的后尘，从1962年至1973年共发射了10个“水手号”金星探测器；1978年5月至8月，又发射了2个“先锋”号金星探测器；1989年5月，“亚特兰蒂斯”号航天飞机又把一个“麦哲伦”号探测器送上了金星轨道。
各种探测器对金星进行现场考察以后，遮盖在金星表面的“蒙面纱”已经逐渐揭开了。金星没有磁场和辐射带，其大气的组成和地球截然不同：地球大气以氮、氧等气体为主，二氧化碳很少；在包围着金星的大气中，97％以上是二氧化碳，此外，还含有少量的氮、氩、一氧化碳、水蒸气及氯化氢等。金星大气中的二氧化碳能让阳光通过，照到金星表面，却不让热辐射返回太空，使金星表面处于高温状态，产生“温室效应”。金星表面的温度高达465℃以上。温室保护罩的作用还使金星上的昼夜温差很小，基本上没有昼夜、季节和地区的差别。金星表面的大气密度比地球上的大50倍。地球海洋平面的气压是一个大气压；金星表面的气压大到90个大气压，相当于地球上海洋深处900米左右所受的压力。金星上空闪电频繁，每分钟达20多次，常常是电光闪闪，雷声隆隆。前苏联的“金星12号”1978年12月21日在下降到金星表面的过程中，仅仅在从11公里高空下降到5公里的期间，就接连记录到1000次闪电。有一次特别大的闪电竟持续了15分钟。金星表面的风速大约为每秒2～3米，由表面到高空，风速逐渐加大，到50公里～70公里的高空，风速竟然达到每秒100米！更惊人的是，在离金星表面30公里～88公里的空间，密布着一层有腐蚀性的浓硫酸雾！种种迹象表明，这个现代天文学家称为“太阳系中的地狱”的金星绝对不能是地球的孪生姐妹，它上面不存在任何液态水，没有任何类似地球上的动植物存在，连任何生命的形式都没有。
进入21世纪以后，地球上由二氧化碳等温室气体造成的“温室效应”越来越明显，环境温度日渐升高，这一现象引起了科学家们的注意。有科学家认为，地球的“温室效应”尽管不会变得像金星那么恐怖，但却仍然在朝着这一方向发展。通过对金星的恶劣环境进行研究，将有利于人类解决全球变暖问题。
2005年11月9日，欧洲空间局的“金星快车”探测器启程前往金星，它的主要任务就是对神秘的金星大气层进行更精确的探测，分析其温度以及化学成分。此外，探测器还将就太阳风对金星大气和磁场的影响进行分析并观测金星气候变化，以求全面了解金星异常恶劣气候的成因，从而避免地球陷入同样的气候灾难之中。