飞上蓝天，遨游太空，是人类千百年来的梦想与企望。宇宙之大，大至无限；宇宙空间之无限，决定着人类对宇宙的认识、斗争和利用，必然也是无限的，人类对宇宙的探索正在时空领域极大地延伸。伴随着人类认识自然、改造自然的活动不断深入，特别是近现代科学技术的飞速发展，人类已经初步掌握了打开宇宙空间神秘之门的金钥匙。从热气球到第一架飞机；从火箭上天到第一颗人造地球卫星；从宇宙飞船登上月球到航天飞机试飞成功……航空、航天事业飞速地发展着，并且随着科学技术的进步，必将发生更大的变化。浩渺的太空无限深邃，永远放射出诱人的光芒，吸引着人们对它一步一步地进行探索。
人类为什么要探索月球
月球的光芒洒向大地，自古以来，激起人们无限的遐想和憧憬，并为古代的历法编制、农耕时令和社会发展发挥过重大作用。
月球的“伟大使命”
月球是地球唯一的天然卫星。40多亿年以来月球是地球的忠实伴侣，伴随着地球共同经历荒古的演化过程，抵御小天体对地球的撞击，掀起汹涌澎湃的海洋潮汐，增添了地球的活力，月球在对地球生命的诞生和保护地球等方面都发挥过重要的作用。探月工程不仅仅为了满足整个人类的好奇心——看看我们的“近邻”的真实模样，更因为月球与地球人的生活是如此息息相关。而在科技与社会飞速发展的今天，月球对地球上的人类又有了新的意义。
历史上的探索阶段
人类对月球的探索，经历了这些阶段：想象阶段，如中国的神话故事嫦娥奔月；初识阶段，望远镜的发明使人类初步认识了月球的真实面目；近距离认识阶段，苏联1959年1月2日发射的“月球1号”第一次完成探测器近月飞行，标志着人类可以通过探测器近距离认识月球的开始；零距离认识阶段，苏联1959年9月12日发射的“月球2号”第一次完成探测器硬着陆月球，标志着人类通过探测器可以零距离认识月球的开始；实地认识阶段，1969年7月16日阿姆斯特朗成为“阿波罗11号”指挥官，他与年轻的宇航员迈克尔·柯林斯和巴兹·艾德林一起进行登月飞行，抵达了月球，并进行采集岩石和土壤样品等项活动，这是人类第一次登上月球进行实地勘察。
丰富的资源和独特的环境
月球上存在着丰富的矿产资源和能源。人们目前已经发现，月岩中存在有100多种矿物，其中很多是地球上的稀有矿物。月球上钛铁矿的资源储量高达1500万亿吨，稀土元素资源量约225亿～400亿吨，此外，磷、钾、钍、铀等元素及铬、镍、镁、硅等金属矿产资源都非常丰富。
月球上太阳能资源也十分丰富，据测算，太阳每年到达月球的能量约13万亿千瓦，如果在月球上建起太阳能发电厂，不仅可以解决月球基地能源供应问题，还可以利用微波或激光将能量传输到地球，为地球提供新的能源。
特别值得期待的是，月壤中富含稀有气体，其中堪称最安全最清洁的能源的可控核聚变发电燃料氦-3，在地球上的储藏量只有15吨左右，而在月球上，据测算大致有100万吨，转化为核能后足够地球使用近万年。
“月球表面的超高真空，没有大气，没有环境污染；月球上没有磁场；重力仅相当于地球的六分之一；月球的地质构造很稳定，月震很微弱……”欧阳自远院士说，所以月球非常适合一些特殊材料和制品的研制与生产，例如具有特殊强度、塑性等性能优良的合金和钢材，以及诸如超高纯金属、单晶硅、光衰减率低的光导纤维和高纯度药品等。同时，由于地质构造极其稳定，如果在月球表面建造高精度天文观测站，不仅观测精度高（由于没有大气层，以月球为基地观测宇宙，用40厘米直径望远镜的观测效果就相当于地球上8米直径的望远镜），而且造价低，运行与维护费用也低。而作为人类唯一庞大而稳固的“天然空间站”，月球无疑是人类开展深空探测的理想前哨阵地和转运站。
无限广阔的科技前景
此外，更具现实意义的是，探月工程还将有力推动我国基础科学和应用技术的新突破。据说，阿波罗登月计划不仅使美国建立和完善了庞大的航天工业体系，还支撑起整个美国相继十余年的经济和技术的高速发展，从阿波罗计划中，更派生出大约3000种应用技术成果。我国目前已经拥有国际先进水平的长征系列火箭，发展了7大系列应用卫星，发射了4艘无人飞船和两艘载人飞船。
探月工程立项后，数以千计的研制大军投入其中，突破了远距离数据传输、精密测控、新型元器件、提升人工智能、自动化加工等一系列关键新技术的研制与应用推广。这些涉及诸多新领域的新突破在促进月球与行星科学、空间科学、空间技术应用等的创新与发展的同时，更将带动基础科学和高新技术的进步。
从热气球到第一架飞机
无论是广碧无垠的蓝天，还是群星璀璨的夜空，无不令人产生无限遐想与渴望。千百年来，人类一直不断地探索与尝试，梦想着能够像飞鸟一样在蓝天白云间自由翱翔。
蒙格尔费兄弟与热气球
1783年6月5日，法国的约瑟夫和艾田·蒙格尔费兄弟成功地进行了热气球的飞行表演。该气球是一个直径为10米的布气球，上升至1800多米的高空，10分钟后降落。此后，法国学术协会邀请蒙格尔费兄弟到首都巴黎进行表演。
这一年的9月19日，巴黎富丽庄严的凡尔赛宫前宽阔的广场上，高高耸立着两根木柱，上面系挂着一个用金色的纸和麻布制成的漂亮的大球，它高17米，形状像一个倒挂的大梨。
热气球的发明人蒙格尔费兄弟不断地往灶里添加羊毛和稻草，灶中喷出的股股热浪和浓烟，使大彩球一点儿一点儿地膨胀起来。广场上人潮涌动，热闹非凡，连法国国王路易十六世和王后也到场观赏气球升空表演。有史以来首次升空的第一批乘客是一只山羊、一只公鸡和一只鸭子，它们被放进热气球下面的吊篮中。不一会儿，美丽的大彩球充满了热气徐徐地升起来，三位乘客也随之飞到450米的高空。8分钟后，气球和吊篮降落在3千米以外的森林里。山羊跳出吊篮，贪婪地吃起青草；鸭子若无其事地踱着方步，怡然自得；只有可怜的公鸡在气球着陆时被压伤了胸膛，奄奄一息。
成功的飞行极大地鼓舞了人们。年轻而勇敢的罗泽尔和德尔朗达决定乘坐热气球，承担首次载人空中飞行的重任。
1783年11月21日，晴空万里。好奇的人们聚集在米也特堡观赏历史上前无古人的载人气球飞行表演。新设计的热气球是一个由很耀眼的蓝色和金色相间装饰的大球，上面印有十二宫图和其他图案，它直径为15米，全高为23米，底部安装有载人的围圈。蒙格尔费兄弟紧张而兴奋地往灶里添加着羊毛和稻草。数分钟后，充满浓烟和热气的巨型气球挣脱了系留索，载着两位航空飞行的勇士在欢呼声中冉冉升起。人群变得越来越小了，罗泽尔和德尔朗达从容镇定，向欢乐的人群频频挥手致意。气球升到900米的高空，飞过塞纳河，25分钟后，在9千米外的蒙马尔特安全降落，从而完成了历史上首次热气球载人飞行的创举，开辟了人类航空的新时代。
从此以后，人们不断乘坐热气球进行飞行尝试。1784年6月，巴黎的姬泊夫人和弗伦特先生在法国里昂乘坐热气球升空，她也因此光荣地成为历史上第一位女飞行员。
飞行器的进步
氢气是一种无色无味的气体，它的密度很小，仅为空气的1/14.5。根据氢气的这种特点，科学家们设想把这种最轻的气体充入容器中制成气球，浮上高空。
1783年8月27日在法国巴黎，查理教授用浸涂橡胶的丝织品首次制成了氢气球，升入高空。氢气球飘飞了约24千米后降落。由于氢气球散发出一股股浓烈的硫黄气味，所以当地的居民认为是恶魔。人们在天主教祭司的怂恿下，开枪打漏了气球，并把它绑在马尾巴后面，拖成了碎片。然而，在12月1日，查理和他的助手罗别尔终于乘坐他们研制的氢气球顺利升入天空，以毋庸置疑的成功证明了胜利永远是属于科学的。他们共飞行了两个多小时，行程约40千米，达到650米的高度。当天，查理还独自乘坐氢气球进行了飞行，并达到2000米的高度，从而开创了人类历史上飞行高度的新纪录。查理的氢气球的一些设计细节一直沿用到现代气球上。
气球的贡献
此后，人们对气球渐渐狂热起来，除氢气球外，又出现了氦气球。气球的用途也越来越广泛，可用于气象研究、跳伞训练、投掷宣传品以及拦阻敌机等各个方面。现代气球已发展成为一种进行高空探测的重要工具，如银河外星系的γ射线、银河系中的反物质等都是首先靠气球获得的。
1783年，人类利用热气球和氢气球首次实现了升空飞行。但使用气球在空中飞行，只能随风飘荡，无法控制它的航向，人们开始尝试在气球上安装推进装置。由于当时还没有发明发动机，所以只能依靠人力，于是出现了早期的人力飞艇。在以后的几十年里，人们不断提出新的设计方案，陆续进行试验，但全部都是以人力为动力。直到18世纪末蒸汽机、内燃机的相继出现，才真正实现了飞艇的动力飞行。
世界上第一架飞机
1903年，威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟发明了第一架以内燃机为动力的可操纵的有人驾驶飞机。莱特兄弟少年时代就对飞机很感兴趣。成年以后，他们从报纸、杂志上看到德国人奥托·李林塔尔从小山顶往下作滑翔飞行试验和几个月后滑翔时摔死的消息，少年时代对飞行的兴趣又萌发出来。他们开始搜集有关飞行的书籍，不断思考着既然鸟能不费力地用两个翅膀在空中翱翔，那么人为什么不能用同样的手段在空中飞行？
1902年，莱特兄弟设计出较大的带动力装置的新飞机。为了给新飞机弄到一台发动机，他们写信给几家最有名的汽车制造商，但是没有得到满意的答复。于是他们开始自己设计。在自行车技师泰勒的帮助下，他们花了6个星期的时间制造出一台12马力、重77千克的活塞式发动机，链式传动，带动两叶螺旋桨。
1903年12月17日，莱特1号飞机开始试飞。这架飞机长6.5米，翼展12.3米，全架飞机重280千克。第一次飞行由奥维尔·莱特驾驶，飞行距离为36米，留空时间为12秒钟。在第4次飞行中，威尔伯·莱特驾驶飞机在59秒钟内飞行了260米，这是后来得到世界公认的第一次自由飞行的记录。
莱特兄弟是自行车技师，在美国俄亥俄州德顿城开了一个自行车小作坊。他们没有上过大学，只有中学文化程度。他们的外祖父和母亲都是技术很高的手艺人，因此他们从小受过很好的制造手艺的教育。在他们发明飞机后，莱特兄弟又不断对飞机进行改进和研究，并多次到世界各地进行飞行表演。后来，莱特兄弟被誉为航空奠基人。
宇宙飞船和
飞机的“混血儿”——航天飞机
航天飞机是一种载人的太空飞行器。它的最突出优点在于可以反复使用，因此是空间技术发展进程中的一大突破。它为人类探索宇宙、开发太空领域提供了经济实用的工具，所以航天飞机的发明被称为人类通向宇宙之路的又一块里程碑。
运载火箭
在航天飞机诞生之前，人类探索太空的工具，不论是人造卫星、登月飞船，还是随后的太空实验室，都是通过发射一个又一个功率巨大的运载火箭来把它们送上太空的。运载火箭是使卫星和飞船进入预定轨道运行的主要运输工具。而研究、设计和制造这样的运载火箭需要耗费大量的人力、物力和财力，这种代价高昂的运载火箭只能使用一次；每发射一次卫星或飞船都要重新制造一个甚至几个运载火箭。1969年，美国发射的第一次把人送上月球的“土星5号”运载火箭和阿波罗登月飞船，起飞总重量为2800多吨，但除了大约5吨重的登月指令舱外，全部器件只使用一次就丢弃在宇宙空间。像这样的发射，每次要花费1750万美元。正因为如此，所以美国“阿波罗计划”到1972年12月19日，“阿波罗17号”宇宙飞船运载3名宇航员登月归来以后，就此告一段落。
不过，有很多宇航方面的专家不肯罢休，他们始终认为探索宇宙，能为人类带来无法估量的好处。所以，每年仍然有一批人造卫星飞上天空。美国宇航局的科学家还利用“阿波罗计划”中已造好而没有来得及利用的“土星5号”火箭，成功地发射了太空实验室。然而，由此也带来了麻烦：施放到太空围绕地球运转的人造卫星并不能保证百分之百地投入使用，有时由于装在它“肚子”里的仪器设备发生了意料不到的故障，导致整个卫星失效。像这种局部损坏，只需稍加修理就能正常工作的人造卫星不是很少而是不少。它们不能发挥作用，只是绕着地球一圈又一圈地转，变成了太空的“流浪汉”；如果碰巧撞上了正在正常飞行的人造卫星，还会引起一场爆炸，那时它们就是十足的“闯祸坯”了。还有那种比人造卫星更复杂、高级、造价更高的太空实验室，一旦它储存的食物、氧气、实验物品花尽用完以后，无法得到补充，结果也逃脱不了被丢弃的命运。它和失效的人造卫星一样，白白占据了地球上空目前已经显得很“拥挤”的运转轨道的位置。
