Pod hasłem Układ Słoneczny kryją się Słońce oraz wszystkie ciała niebieskie, które są związane ze Słońcem oddziaływaniami grawitacyjnymi. Tak więc oprócz Słońca w skład Układu Słonecznego wchodzą planety razem ze swoimi satelitami a także planetoidy, komety, meteoroidy. Przestrzeń międzyplanetarna jest wypełniona materią gazowo - pyłową. Zjonizowany gaz wchodzący w jej skład to wypływający ze Słońca wiatr słoneczny.

Odkąd warunki techniczne na to pozwalają aktywność ludzi w Kosmosie ma trzy główne cele. Pierwszy z nich dotyczy planety nam najbliższej czyli naszej Ziemi. Dzięki badaniom kosmicznym pozyskiwane są dane wykorzystywane przez wiele dziedzin nauki. Praktyczne zastosowanie dane te znajdują np. w meteorologii, nawigacji czy telekomunikacji. Drugi cel obejmuje sondowanie ciał Układu Słonecznego oraz przestrzeni międzyplanetarnej wypełnionej materią gazowo - pyłową. I wreszcie trzeci rodzaj działalności człowieka w Kosmosie ma na celu poznanie Wszechświata poprzez różnego rodzaju obserwacje astronomiczne. Obserwacje takie muszą być prowadzone poza Ziemią, tak aby atmosfera ziemska nie zakłócała pomiarów. W tym celu umieszczane są w przestrzeni kosmicznej różnego rodzaju obiekty wyposażone w specjalistyczny sprzęt pomiarowy. I tak jeśli takie obiekty poruszają się po orbitach wokół naszej planety to są to sztuczne satelity ziemskie. Odległość orbity od powierzchni Ziemi musi być większa od 180 kilometrów. Na takiej wysokości panują już odpowiednie warunki do swobodnego lotu takiego satelity. Aby jednak obiekt mógł znaleźć się na orbicie na takiej wysokości to musi oddalać się od Ziemi z odpowiednia prędkością. Została ona nazwana pierwszą prędkością kosmiczną i wynosi około 7.8 km/s.

Oprócz satelitów ziemskich w przestrzeń kosmiczną wysyłane są obiekty, których punktem przeznaczenia są inne obiekty Układu Słonecznego. Są to sondy kosmiczne. Aby sondy takie mogły na zawsze opuścić powierzchnię Ziemi należy im nadać prędkość zwaną drugą prędkością kosmiczną. Wynosi ona około 11.2 km/s. W przestrzeń kosmiczną wysyłane są także statki kosmiczne kierowane przez człowieka.

Na początku warto skupić się na badaniach kosmicznych dotyczących naszej planety. Wszystko zaczęło się oczywiście od umieszczenia na orbicie pierwszego sztucznego satelity. Miało to miejsce w roku 1957. Początkowo celem takich lotów było zbadanie grawitacji i atmosfery ziemskiej. Można było tego dokonać obserwując pozycje satelitów na niebie, a następnie dzięki skomplikowanym operacjom matematycznym stworzyć modele kuli ziemskiej uwzględniające rozkład masy wewnątrz globu ziemskiego a także zachowanie się poszczególnych warstw atmosfery. Dzięki uzyskanym informacjom można było dużo precyzyjniej projektować loty przyszłych satelitów. Dzięki sztucznym satelitom ziemskim wiadomo np. że wokół kuli ziemskiej istnieją pasy radiacyjne nazwane pasami van Allena. Są to rejony, w których obecne są cząstki o wysokich energiach takie jak protony i elektrony , które docierają głównie ze Słońca. Pasy van Allena odkryto na podstawie analizy promieniowania cząsteczkowego. Pomiarów tego promieniowania dokonał satelita amerykański noszący nazwę Explorer 1.

Inny satelita z tego samego programu, Explorer 6 wykonał pierwsze fotografie powierzchni ziemskiej. Wtedy właściwie dopiero uświadomiono sobie, że satelity mogą służyć nie tylko do badań pola magnetycznego, ale , że z ich pomocą można śledzić różne zjawiska związane z Ziemią a także z innymi obiektami Układu Słonecznego.

Pierwszą dyscypliną, która wykorzystała dobrodziejstwa obserwacji astronomicznych byłą meteorologia. Okazało się ,że w łatwy sposób można otrzymać obraz stanu atmosfery w danym momencie. Do badań meteorologicznych przeznaczony został jako pierwszy satelita o nazwie Tiros 1. Miało to miejsce już w roku 1960. Okres obiegu tego obiektu wokół Ziemi wynosił 99 minut. Poruszał się po orbicie eliptycznej, zbliżając się do Ziemi na odległość 780 kilometrów, a oddalając się maksymalnie na odległość 850 kilometrów.

Dzięki temu satelicie udało się uzyskać ponad 20 tysięcy zdjęć powierzchni naszej planety. Do końca 1965 roku z tej serii wystrzelono jeszcze 9 innych satelitów meteorologicznych. W kolejnych latach rozpoczynano następne programy, które obejmowały umieszczanie na orbitach kolejnych obiektów wykorzystywanych do prognozowania pogody w różnych miejscach na Ziemi. W roku 1974 zmieniono sposób umieszczania satelitów meteorologicznych na orbitach. Od tego roku wszystkie satelity meteorologiczne umieszczane były na orbicie zwanej geostacjonarną. Orbita ta znajduje się w płaszczyźnie równika i dzięki temu okres obiegu takiego satelity wokół kuli ziemskiej jest dokładnie równy okresowi obrotu Ziemi wokół własnej osi. Dzięki temu satelita znajduje się zawsze dokładnie w tym samym miejscu nad równikiem. Dystans jaki dzieli ten obiekt od Ziemi to około 35.8 tysięcy kilometrów. Dzięki takiemu umieszczeniu satelity można uzyskiwać obraz stanu atmosfery ziemskiej w takim samym rejonie Ziemi.

Obecnie system satelitów meteorologicznych jest bardzo dobrze rozwinięty. Dzięki tym obiektom można uzyskać także informacje dotyczące zmian temperatury oraz wilgotności atmosfery w zależności od odległości od Ziemi, kształtowania się stref opadów, prędkości wiatrów, a także dane dotyczące formowania się np. cyklonów.

Jak już na początku zostało wspomniane sztuczne satelity wykorzystywane są także w telekomunikacji. Pierwszym takim obiektem był Echo 1. Miał on postać balonu, którego zadaniem miało być odbijanie promieniowania elektromagnetycznego. Pomysł ten jednak nie przyjął się . Wkrótce bowiem umieszczono na orbicie satelity z serii Telstar. Pełniły one funkcję stacji przekaźnikowej. I właśnie dzięki tym satelitom możliwy był pierwszy przekaz telewizyjny przez Ocean Atlantycki. Miało to miejsce w roku 1962.

Kolejna seria takich satelitów nosiła nazwę SYNCOM. Trzeciego satelitę z tej serii udało się umieścić na orbicie geostacjonarnej. Był to moment przełomowy dla rozwoju telekomunikacji satelitarnej. Umieszczanie takich obiektów na orbitach geostacjonarnych stało się powszechną praktyką. Wkrótce okazało się, że do nadzoru systemów satelitarnych muszą być powołane specjalne komisje, rozstrzygające wiele problemów głównie natury organizacyjnej. Było to konieczne, ponieważ już w roku 1996 na orbitach geostacjonarnych znalazło się około siedemset obiektów.

Z telekomunikacją poniekąd łączy się problem nawigacji satelitarnej. Jednak precyzyjny system do wyznaczania pozycji obiektów na kuli ziemskiej rozwinął się znacznie później niż telekomunikacja satelitarna. Był to bowiem rok 1993. Wtedy to powstał system GPS, na który składają się 24 satelity . Okrążają one kulę ziemską po kołowych orbitach w odległości około 20 tysięcy kilometrów od ziemskiego globu. Dzięki temu systemowi możliwe jest wyznaczenie pozycji obiektu na powierzchni ziemi z dokładnością do około 100 metrów. System ten staje się na tyle popularny, że odbiorniki GPS mogą znaleźć się w wyposażeniu samochodu osobowego.

Dzięki sztucznym satelitom możliwe jest również dokładne śledzenie powierzchni Ziemi i procesów na niej zachodzących. Dzięki temu możliwa jest np. ocena stanu zanieczyszczeń wód, rozmaitych zanieczyszczeń środowiska . Można łatwo lokalizować pożary, erupcje wulkanów, powodzie.

Wynalazek ostatnich kilkunastu lat to satelitarna interferometria radarowa. Dzięki wyspecjalizowanym radarom satelitarnym możliwa jest ocena nawet niewielkich tąpnięć geologicznych a także pomiar aktywności wulkanów na kuli ziemskiej. Jest to bardzo ważne ze względu na możliwość przewidywania trzęsień ziemi i wybuchów wulkanów.

I wreszcie należy powiedzieć także o tym, że sztuczne satelity ziemskie pozwalają na rozwój fizyki kosmicznej zajmującej się badaniem zjawisk zachodzących w przestrzeni otaczającej kulę ziemską a także inżynierii materiałowej oraz biologii i medycyny kosmicznej.

Najbliższym Ziemi ciałem niebieskim jest Księżyc. Dlatego też oprócz badań Ziemi naukowcy skierowali swe działania ku poznaniu naturalnego ziemskiego satelity. Początki badań obejmowały loty radzieckich sond Łuna i amerykańskich sond Pioneer. Wkrótce po tych lotach zaczął kształtować się pomysł załogowego lotu na Księżyc. Wcześniej jednak zostały zrealizowane trzy programy, które miały stanowić przygotowanie do tego głównego celu czyli lądowania człowieka na Księżycu. Programy te to: Gemini czyli loty załogowe na orbitach okołoziemskich, Lunar Orbiter czyli sztuczne satelity Księżyca oraz Surveyor czyli próbniki księżycowego gruntu.

Wreszcie rozpoczęto realizację właściwego programu. Nazwano go Apollo. W roku 1966 loty po torach balistycznych odbyły bezzałogowe statki Apollo 1 i Apollo 2 . Podczas przygotowań do startu kolejnego statku, Apollo 3 doszło do tragicznego wypadku. Podczas pożaru w kabinie statku zginęło dwóch astronautów. Ten wypadek o ponad półtorej roku opóźnił pierwszy załogowy lot. Miał on miejsce w październiku 1968 roku. Wtedy to statek Apollo 7 wraz z załogą okrążył Ziemię.

Dwa miesiące później w kierunku Księżyca wraz z trzyosobowa załogą wystartował statek Apollo 8. Statek ten okrążył Księżyc po orbicie znajdującej się w odległości 100 kilometrów od jego powierzchni. Kolejne statki z serii Apollo miały na celu wypróbowanie lądownika księżycowego. I tak Apollo 9 przeprowadzał próby na orbicie okołoziemskiej, a Apollo 10 na orbicie okołoksiężycowej. Podczas tej próby astronauci w lądowniku zbliżyli się do powierzchni Księżyca na odległość 15 kilometrów.

Wreszcie nadszedł historyczny i długo oczekiwany dzień. 16 lipca 1969 roku wystartował statek kosmiczny Apollo 11 wraz z lądownikiem księżycowym. Gdy Apollo 11 zbliżył się do Księżyca nastąpiło odłączenie lądownika księżycowego wraz z dwoma astronautami na pokładzie. Byli to: Edwin Aldrin i Neil Armstrong.

Lądownik szczęśliwie osiadł na powierzchni Księżyca. Wtedy to Neil Armstrong opuścił lądownik jako pierwszy i zrobił pierwsze kroki na Księżycu. Miało to miejsce 21 lipca 1969 roku. Dla ludzkości było to przełomowe wydarzenie dające nadzieję na rychłą ekspansję innych ciał niebieskich w przestrzeni kosmicznej.

Astronauci przebywali na powierzchni Księżyca niespełna 21.5 godziny. Następnie lądownik uniósł się i połączył ponownie ze statkiem Apollo 11. Kabina statku szczęśliwie wylądowała na Pacyfiku.

Dzięki tej wyprawie na Ziemi znalazły się około 22 kilogramy gruntu księżycowego. Kosmonauci naświetlili również cząstkami wiatru słonecznego folię aluminiową. Dzięki temu możliwe stało się określenie składu chemicznego wiatru słonecznego.

W ramach programu Apollo odbyło się jeszcze sześć załogowych lotów na Księżyc. Z lotu na lot pobyt ludzi na powierzchni księżyca wydłużał się tak , że członkowie ostatniego lotu spędzili na Księżycu 75 godzin. Załogom tych lotów udało się przeprowadzić na powierzchni Księżyca liczne eksperymenty, w tym wywołanie sztucznych fal sejsmicznych. W sumie w wyniku tych wypraw na Ziemi znalazły się 383 kilogramy gruntu księżycowego.

W tym samym czasie jak realizowano program eksploracji Księżyca powstał pomysł sondowania innych obiektów Układu Słonecznego. Najbliżej Ziemi położona jest Wenus, więc to właśnie ku niej pierwszej podążyły pierwsze sondy. Miało to miejsce w roku 1961. Pierwszy obiekt wysłał ówczesny Związek Radziecki. Była to sonda Wenera 1. Jednak zanim udało jej się dotrzeć do Wenus na zadowalającą odległość utracono z nią łączność. Kolejna sonda została wysłana przez Stany Zjednoczone. Misja Marinera 2 w pełni się powiodła. Dzięki informacjom które przekazał na Ziemię udało się stwierdzić, ze na Wenus nie ma pola magnetycznego, oraz , że na planecie panują bardzo wysokie temperatury. W kolejnych latach wysłano w kierunku Wenus kolejne sondy z serii Wenera.

Jednak praktycznie całą wiedzę dotyczącą tej planety ludzkość zawdzięcza dwóm projektom: Pioneer - Wenus i Magellan. W ramach projektu Pioneer w kierunku Wenus zostały wystrzelone dwie sondy . Wykonały one szereg badań atmosfery oraz jonosfery planety a także dzięki dostarczonym danym skonstruowano radiową mapę prawie całej powierzchni planety.

Misja sondy Magellan rozpoczęła się w 1989 roku. Lot w kierunku Wenus trwał 15 miesięcy. Po tym czasie sonda została sztucznym satelitą planety. Dzięki tej misji udało się stworzyć jeszcze bardziej szczegółową mapę powierzchni planety.

Badania kosmiczne objęły również Marsa. Pierwsze sondy w kierunku tej planety wysłano już w roku 1964. Następnie program kontynuowano w kolejnych latach. Były to sondy Mariner oraz sondy Mars. Mimo, że dostarczyły one kilkunastu zdjęć planety to jednak zasadniczą wiedzą dotycząca Marsa nauka zawdzięcza misji Viking. Misja ta rozpoczęła się w roku 1975. Wtedy to w stronę planety zostały wysłane dwie sondy: Viking 1 i Viking 2. Obie sondy przekazały na Ziemię w sumie ponad 50 tysięcy zdjęć oraz wykonały szereg badań fizykochemicznych marsjańskiego gruntu. Udało się to dzięki zaopatrzeniu sondy w część lądującą, która opadła na powierzchnię planety. Dzięki analizom dostarczonych danych udało się stwierdzić, ze na Marsie prawdopodobnie nie ma żadnych form życia. Po sukcesie misji Viking podjęto kolejne próby dotarcia do planety, tym razem w ramach misji Fobos. Niestety misja ta nie powiodła się. W roku 1996 w kierunku Marsa wyruszyła kolejna sonda o nazwie Mars Global Surveyor. Po jedenastu miesiącach potarła ona w pobliże planety, natomiast realizację swojego zadania czyli wykonanie szeregu zdjęć powierzchni planety rozpoczęła w roku 1999. W trakcie swojej misji wykonała również szereg zdjęć Phobosa, czyli jednego z dwóch marsjańskich księżyców.

W 1996 roku do Marsa podążyła również inna sonda - Mars Pathfinder. Sondzie udało się umieścić na powierzchni Marsa pojazd, który w sumie pokonał na powierzchni planety około 100 metrów. Dzięki tej misji nauka wzbogaciła się o informacje dotyczące marsjańskiego gruntu oraz warunkach klimatycznych. Udało się również ustalić, ze w przeszłości na powierzchni planety znajdowała się woda.

Później miały miejsce jeszcze inne misje m.in. Mars Surveyor '98. czy Mars Climate Orbiter ale zakończyły się one niepowodzeniem.

Rok 1974 to data wyprawy pierwszej sondy kosmicznej w kierunku Merkurego. Była to soda Marines 10, która trzykrotnie przeleciała w pobliżu planety. Sonda w trakcie przelotów wykonał szereg zdjęć dzięki którym można było poznać ukształtowania powierzchni planety.

W latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku zrodził się pomysł sondowania również olbrzymich planet Układu Słonecznego. I tak pierwsza sonda ruszyła w roku 1972 w kierunku Jowisza. Dostarczyła ona na Ziemię 80 zdjęć powierzchni planety. Wtedy to właśnie doszło także do odkrycia pasów radiacyjnych wokół planety.

Sondzie tej po raz pierwszy udało się również przelecieć przez pas planetoid. . Kolejna sonda z tej serii została wystrzelona w roku 1973. Udało jej się zbliżyć do Jowisza na odległość około 42 tysiące kilometrów. Następnie sonda skierowała się ku Saturnowi. Minęła ona planetę w odległości 20 tysięcy kilometrów.

W kolejnych latach przystąpiono do realizacji misji Voyager. I tak w roku 1977 wysłano w przestrzeń kosmiczną dwie sondy: Voyager 1 i Voyager 2. Obie sondy wyposażone były w liczną aparaturę naukową , w tym kamerę oraz czujniki podczerwieni. W efekcie udał się przelot w pobliżu zarówno Jowisza jak i Saturna oraz Urana i Neptuna.

Do Jowisza jako pierwsza doleciała sonda Voyager 1. Kilka miesięcy później planetę osiągnął także Voyager 2. Owocem tych przelotów było przekazanie na Ziemię ponad 33 tysięcy zdjęć Jowisza oraz jego satelitów.

Następnie Voyager 1 w taki sposób przeleciał w pobliżu Saturna, że możliwa byłą obserwacja jednego z jego księżyców, Tytana. Obie sondy dostarczyły informacji na temat pierścieni Saturna a także o układzie satelitów tej planety. Gdy sonda Voyager 1 przeszła w pobliżu Saturna wówczas jej tor został zakrzywiony i obecnie stale oddala się ona od Słońca.

Natomiast sondzie Voyager 2 udało się dotrzeć do Urana. Zbliżył się ona do planety na odległość 81.4 tysięcy kilometrów. I to właśnie temu przelotowi zawdzięczamy najwięcej informacji dotyczących tej planety. I tak wtedy właśnie udało się wyznaczyć okres obrotu planety wokół własnej osi. Sonda dostarczyła także informacji na temat pola magnetycznego planety, a także odkryła 10 nowych satelitów Urana. Udało się również zbadać pierścienie planety i odkryć dwa nowe.

Następnie podjęto decyzję o skierowaniu sondy w kierunku kolejnej planety czyli Neptuna. Przedsięwzięcie to udało się i Voyager 2 zbliżył się na odległość 4850 kilometrów od warstwy chmur otaczających planetę. Dzięki temu lotowi zostały odkrytych sześć nowych satelitów planety a także osobliwe pole magnetyczne i bardzo silne wiatry na jej powierzchni.

Gdy sonda minęła Neptuna jej tor został bardzo silnie odchylony i obecnie podobnie jak i poprzednia stale oddala się od Słońca.

Kolejna misja mająca na celu eksplorację największych planet Układu Słonecznego nosiła nazwę Galileo. Rozpoczęła się ona w roku 1989 0od wysłania sondy w kierunku Wenus. W roku 1995 sonda ta dotarła do Jowisza a następnie stała się jego sztucznym satelitą. Od sondy odłączony został wcześniej próbnik, który opadając na powierzchnię planety dostarczył wiele bezcennych danych dotyczących Jowisza. Następnie sonda Galileo zbliżyła się do planetoidy Gaspra przekazując na Ziemię zdjęcia planetoidy. Dzięki tej sondzie można było także obserwować zderzenie komety z powierzchnią Jowisza. Sonda Galileo krążąc wokół Jowisza wykonała również szereg zdjęć księżyców tej planety. Misja sondy Galileo zakończyła się we wrześniu 2003 roku.

W 1997 roku rozpoczęła się misja sondy kosmicznej Cassini. Misja ta została przygotowana wspólnie przez NASA a także Europejską Agencję Kosmiczną. Jest to olbrzymie przedsięwzięcie , w którym uczestniczy wiele firm z różnych krajów, również Polacy.

Zadaniem tej misji jest eksploracja Saturna. Chodzi wiec o zbadanie zarówno powierzchni planety jak i jej atmosfery. Sonda wykona także szereg badań dotyczących pierścieni Saturna.