（四）深空探测
为了探索太阳系内各大行星及其周围环境，世界各国共发射了100多个深空探测器，其中大多数为美国和前苏联发射。美国于1989年发射的“伽利略”木星探测器已于1995年12月抵达木星轨道，对木星周围环境及其小行星进行了探测。20世纪90年代美国还开展了行星探测的“四大战役”：一是于1992年9月25日用大力神火箭发射了“火星观察者”飞行器，专门研究火星大气层，绘制火星表面地图，力图成为人类登上火星的探路先锋。遗憾的是，正当人们对这位探路先锋充满企望时，它却在1993年8月21日即将进入火星轨道前三天突然失踪，至今原因不明；二是于1995年发射了“水手”MK一8飞行器，计划1998年飞越直径88千米的汉伯加小行星，2000年8月同直径仅8千米的科普夫彗星会合，这将是人类又一次对彗星进行如此长时间、近距离的考察；三是1996年发射了第二个“水手”MK一2，将于2002年10月进入环绕土星的轨道，对土星大气、环系、磁场及其卫星进行长达4年之久的科学考察；四是从1996年12月2日发射第一艘“探路者号”火星探测飞船开始，在未来10年间，每隔26个月向火星发射两艘太空探测船（共计10艘），以探索火星之谜。1996年12月2日发射的“探路者号”已于1997年7月4日在火星表面安全着陆，命名为“火星漫游者”的智能登陆探测车，在地面指挥中心的遥控下已通过“探路者号”飞船的舷梯，踏上了实地考察火星的征途。
二、空间技术的发展趋势
专家们认为，在未来的30年时间里，空间技术将持续得到更大的发展，其发展方向将集中在四个方面。
（一）发展低成本、可重复使用的空间运输系统目前，不论是运载火箭还是航天飞机，造价都很昂贵，发射1千克有效载荷到低轨道大致需花费数千至1万美元。专家们估计，只有把1千克载荷的发射成本降至1000美元以下，它们才有可能成为商业性的运载工具。因此，降低航天运输价格是未来空间技术的一个重要课题。目前提出的重复使用方案主要有三种：一种是垂直起飞、垂直降落的多次使用运输系统。为此，美国正在研究一种叫做“三角快帆”的单级火箭。这种火箭，起飞时8台发动机都工作，飞行程序为发射一入轨一调头一下降。当火箭下降时，只有4台发动机工作，使火箭能缓慢下降，以便回收后再重复使用。“三角快帆”的缩比样机模拟试验已获成功。
第二种为垂直起飞、水平降落的多次使用运输系统，其典型代表就是美国的航天飞机。如何通过改进而大幅度降低运输成本，对航天飞机的未来发展至关重要。第三种为水平起飞、水平降落的多次使用运输系统，这就是目前正在研究的所谓空天飞机。但不论是美国正在发展的单级入轨空天飞机，还是以德国的桑格尔计划为代表的双级入轨的空天飞机，目前都面临一些难以解决的技术问题。
（二）应用卫星将继续向提高水平、降低造价、扩大应用的方向发展
在遥感卫星方面，除陆地、海洋资源卫星外，对地球环境和自然灾害的监视将成为重要的应用。为此，现在正在考虑用小卫星群遥感地球污染和灾害问题。遥感技术除可见光、多光谱、远红外以外，成像光谱仪、微波遥感等都将成为主要手段。在通信卫星方面则将出现激烈的竞争局面。为扩展通信频段、容量，降低地面应用成本，通信卫星一方面将向大平台、大容量（10万话路以上）、多功能和长寿命（15年以上）的方向发展，另一方面则发展小卫星群。由小卫星群组成的通信网将给移动通信（包括个人活动通信）带来极大方便。
（三）联合建立大型空间站
空间站既可作为空间科研实验室和空间材料、生物制品的加工厂，也是人类空间活动的停靠站和中转站。从运行经验来看，空间站内部容积很大，电源充足，在轨道上能长期运行，站内的实验设备可在轨道上维修或更换，功能可扩展，航天员也可分批轮换。航天员长期居住在空间站内，既可从事空间生命科学研究、天文观测、对地观测和开发空间资源，同时还可为其他航天器服务，如修理失效卫星、为空间平台更换仪器设备等。因此，在太空建立大型空间站已成为许多国家共同努力的方向。但由于建大型空间站投资太大，不论是“自由号”还是“和平二号”，都由于经费不足，计划一再推迟。在这种情况下，多国联合组建国际空间站将成为未来空间技术发展的必然趋势。
（四）深空探测将向纵深发展
深空探测中最激动人心的事件或许是载人登火星计划和建立月球基地计划。载人登火星计划大致可分三个阶段：第一步是20世纪末至21世纪初，向火星发射10艘无人航天器——“火星漫游者号”，由机器人在火星表面实地考察，挖掘土壤和岩石，将结果带回地球；第二步是环绕火星的载人飞行，飞行时间大约需要一年半；第三步是实现载人登上火星。目前，载人火星飞行所需的通信、电源、推进、导航等工程技术已基本成熟，但长期飞行中的生活条件保障、长期失重以及空间高能辐射和长期孤独隔离对人体的危害等关键技术问题还有待解决。据估计，实现载人火星飞行尚需20—30年时间。
月球是地球唯一的天然卫士。月球上没有大气，处于高真空状态，是理想的天文观测和建立行星际航行中转基地的理想场所。此外，月球上还已知有60多种矿物资源，有待人类去开发利用。因此，1993年4月，世界各国200多位科学家在欧洲召开的一次研讨会上，就21世纪初建成长期载人的国际空间站后人们将重返月球建立月球基地达成了共识。日本提出的雄心勃勃的宇宙开发计划的设想是，2013年以空间站作为飞往月球的基地，2015年在月球上建立永久性有人基地，2016年利用核能机器人进行资源开发。在月球基地上，将建有月面宇航港、矿山和工厂，还设想用分解垃圾得到的肥料和人工光栽培作物，并饲养羊和蜗牛，所需能源由太阳能和核能供给。在日本宣布建立月球基地的同时，欧洲空间局于1993年6N在瑞士召开会议，宣布了探月40年计划，准备于2030年将人送上月球。
经过多年不懈的努力，我国的空间技术已跻身于世界先进行列，取得了举世瞩目的成就。自1970年4月24日第一颗人造地球卫星“东方红一号”遨游太空，至1997年6月10日“风云二号”气象卫星顺利升空为止，我国已用自己的9种运载火箭发射了共50颗人造地球卫星。我国是世界上第五个能独立研制和发射卫星的国家，第三个掌握卫星回收技术和低温高能燃料火箭技术的国家，第四个掌握一箭多星技术的国家，第五个掌握静止轨道气象卫星技术的国家，也是能够发射国外卫星的少数几个国家之一。此外，在载人航天器的研制方面，我国也实现了重大突破。1999年11月20日，“神舟”一号飞船发射升空；2001年1月10日，“神舟”二号飞船成功发射，它也是我国第一艘正样无人飞船；2002年3月25日，“神舟”三号成功发射，其技术状态与载人状态已完全一致；2002年12月30日，“神舟”四号成功发射。随着“神舟”四号的成功发射和回收，我国第一艘载人航天飞船“神舟”五号预计将于2003年下半年发射升空。空间技术的研究也是我国“863”计划的重要组成部分。在10多年来已经取得的辉煌成就的基础上，我国正在制定下一步的空间技术发展规划。预计在今后10年内，我国的空间技术将会有更大的发展，除应用卫星外，在载人航天和建设空间站的研究方面，都将跟上世界前进的步伐，为人类作出新的贡献。
第八节海洋技术
海洋技术是人类观测、研究、开发海洋以体现海洋实际价值而采取的技术手段的总称。它既具有一般高技术所具有的战略性、增值性、高投入性和能尽快实现产业化的属性，也具有耐高压、耐腐蚀、耐严酷等海洋自然环境的特性。
一、海洋开发技术的主要类型
（一）海洋环境探测技术
海洋环境探测技术是一切海洋开发工作的基础，其目的在于认识海洋，了解海洋环境，探明海洋资源，为海洋的开发利用创造条件。
海洋是一个环境十分复杂的自然综合体，包括了覆盖在海底岩石圈上的大陆架、大陆坡、大洋盆和海沟四种地形区域，以及平均厚度为3800米的海水层、海面上的大气圈、海洋中的丰富矿物资源和水体以及由各种生物构成的生物圈等。海洋环境的复杂性，使得探测研究海洋环境必须依靠现代高技术。具体来看，海洋环境探测技术大致有这样几种：
——导航和定位技术。在海洋上进行探测、开发和航行，要求船舶能够沿一定航向或航线航行，并能及时确定其位置。海上导航定位有多种技术途径。早期采用的是天文定位或地物定位法，即利用六分仪观测天体或陆地标志来推算船位，定位误差往往超过1海里（相当于1.85千米）。近30年来，由于空间技术的发展，卫星导航定位的技术已经得到了不断完善和广泛应用，从而给海上导航定位带来了巨大的变革和便利。
——水声技术。主要包括测量海流的多普勒海流计、监测大面积海洋动力特性的海洋声学层析法、测量波浪运动规律的声学定点浪高仪、研究海洋地质地貌的多波束测深技术、测量海底起伏的旁侧声纳技术和探测海底地层地质情况的地层剖面仪等。
——海底地形自动测绘技术。海底地形自动测绘技术系统是近年来迅速发展的一项高技术系统，它主要由多波束测深系统、卫星综合导航系统和成图计算机等组成。利用这项技术，人们在进行航行测量的过程中就可得到高分辨率的海底地形图。
20世纪70年代中期，美国率先推出了Sea Beam多波束测深系统，其最大工作深度达11000多米，随后又相继推出了多种产品，装备在美国、澳大利亚、法国、德国和日本的舰船上。近年来，随着微电子、计算机、传感器和信号处理技术等的高速发展，海底地形自动测图系统的性能也发生了质的飞跃。由于它采集数据多、处理快、精度高，从而大大提高了海图的质量，增加了海图的品种。利用这套系统人们不但可以获得等深线图和平面海图，还可获得立体彩色图和数字图。到目前为止，高精密的海图已被广泛用于军事防卫以及专属经济区（EEZ）的划界，以及建立海上石油平台、水下输油管路址和海上禁猎区的划定。
——各种潜水器和水下机器人。载人潜水器通常装有声纳、水下电视机、水下摄像机和机械手等设备，既可用于海洋探测，也可用于海洋搜索打捞、水下作业和救生，其排水量从几吨到几十吨，航速2—5节（海里／／日寸），可乘坐2—3人，下潜深度多为300—2000米，个别则达到了1万米以上。常见的载人潜水器有常压潜水器、观察作业钟、单人常压潜水服和备有加压盘货的潜水器等四种类型。与载人潜水器相比，无人潜水器除具有体积小、重量轻、机动性好等特点外，最大的特点还在于人们可以在母船上通过显示屏遥控其水下活动，可在不危及潜水员安全的情况下完成水下观测作业。无人潜水器有拖曳式、系缆式、无缆式和海底运行式等类型，通常装有电视摄像（影）机、各种传感器、声纳、深度计和有关专用探测设备等，作业深度一般在6000米左右。潜水器可活动于海洋深处，观测海洋生物，测量海底地形，采集海底底质样品，完成水下探测和救捞等作业，在海洋探测和资源开发中占有特殊的地位。
水下机器人实质上是一种具有一定“感知、思维和动作”功能的无人潜水器。主要用于深海资源探测、开发和救援，通常采用编程控制方式，最大速度4节左右。现在广泛使用的是有缆水下机器人，即通过脐带电缆实现对机器人的水面操作控制、能源输送及信息传输等。由于脐带缆给机器人在水下运动带来种种不便，近年来世界各国又竞相开发无缆水下机器人。我国研制成功的“探索者”就是一种具有一定自主能力的无缆水下机器人，可在水下1000米进行定向、定深、定高或定距的搜索航行和探测，并具有自动回避障碍机动航行的功能。
——海洋遥感。遥感是利用可见光、红外、微波等波段的探测仪器，通过研究被测对象及其环境的电磁波谱特征来识别被测对象的形态。由于海洋辽阔、环境恶劣，用传统的调查方法只能沿航线及其附近海域得到有限的数据。而遥感技术具有探测范围大、信息量大和综合、动态、快速及不受地面条件限制等特点，从而为人类对海洋的宏观探测提供了极其有利的条件。
为了适应海洋面积辽阔、海水动态变化快的特点，海洋遥感大多采用太空遥感平台，且以卫星平台为主。比如，美国在1978年6月26日发射的海洋卫星一1，尽管只在太空运行了106天后就由于故障中止使用，但它在运行期间获得的有关阿拉斯加和苏格兰沿海海况的大量数据，则对海洋遥感的发展起到了积极的推动作用。日本于1987年2月9日发射的海洋观测卫星一1，主要是为获取大陆架浅海区的数据而研制的，也为海洋环境监测和生物资源开发提供了宝贵的数据。此外，各国发射的气象卫星往往也是海洋遥感中的重要数据源。比如，美国发射的泰勒斯一N／诺阿系列，可提供海面温度等数据；我国发射的“风云一号”卫星，可提供海洋水色观测数据：美国发射的另一种气象卫星雨云一7号，也携有两个海洋遥感器，即海岸带水色扫描仪和多通道微波辐射计。此外，以陆地为主要探测对象的地球资源卫星，如美国的陆地卫星系列、法国的“斯波特”卫星和我国的国土普查卫星等，所获得的某些遥测数据也能对近海岸浅海地区的探测提供有用信息。由于航空遥感平台具有机动灵活、图像分辨率高等优点，因此，人们在对近海或一些局部海域的探测中，也常常使用航空遥感来进行海冰观测、油污监测、海水中叶绿素观测和海洋渔情预报等。
