Fuori dall'atmosfera terrestre

Durante la seconda guerra mondiale, lo scienziato tedesco Wernher Von Braun realizzò i missili V2 che furono i primi oggetti, durante un test, a riuscire a lasciare l'atmosfera terrestre il 3 ottobre 1942. Durante voli preliminari a scopo scientifico, nel 1944, a Peenemuende effettuarono voli di test entrando nella termosfera e raggiungendo un apogeo di 189 km con un prototipo di razzi sonda per una futura versione con carichi scientifici del razzo allo scopo di misurare raggi cosmici, flusso meteorico, eccetera. L'arrestarsi dei successi militari tedeschi e la conseguente spinta a esclusivi fini militari della ricerca missilistica, che peraltro fece rischiare a Von Braun il carcere per comportamento antipatriottico dato il progredire dei suoi esperimenti ai fini dell'esplorazione spaziale e la successiva sconfitta bellica della Germania, interruppero il progresso del progetto a fini scientifici.

La prima immagine ottenuta dallo spazio fu presa durante un volo suborbitale dove gli Stati Uniti d'America lanciarono appunto un vettore tedesco V2 il 24 ottobre 1946, in grado di scattare una fotografia ogni 1,5 secondi.

I primi voli orbitali dalla seconda metà del XX secolo

Il primo oggetto lanciato in orbita attorno alla Terra è stato lo Sputnik 1 nel 1957 dall'Unione Sovietica. Gli strumenti a bordo dello Sputnik 1 rimasero funzionanti per 21 giorni. Infine, esso bruciò durante il rientro in atmosfera il 3 gennaio 1958 dopo circa 1.400 orbite e 70.000.000 km.

Seguirono ad esso i primi voli con equipaggi animali. La celebre cagnetta Laika, lanciata nello spazio nel secondo volo orbitale terrestre il 3 novembre 1957, divenne il primo essere vivente a entrare in orbita, o comunque il primo essere vivente superiore, considerando il fatto che sullo Sputnik 1 vi fossero sicuramente microorganismi.

Sempre nell'ambito del programma sovietico il 12 aprile 1961 il cosmonauta Jurij Gagarin fu il primo essere umano a volare nello spazio esterno, mentre Valentina Vladimirovna Tereškova è stata la prima donna ad andare nello spazio, il 16 giugno 1963, e l'unica fino alla prima missione di Svetlana Evgen'evna Savickaja. La prima attività extraveicolare (EVA) della storia fu fatta dal cosmonauta Aleksej Archipovič Leonov, durante la missione Voschod 2, il 18 marzo 1965. La prima donna fu invece la stessa Svetlana Evgen'evna Savickaja, il 25 luglio 1984, mentre era a bordo della stazione spaziale Salyut 7.

Le missioni lunari

Il passaggio della sonda Luna 1 in prossimità dell'orbita lunare, ed il rilevamento dello scarso o nullo campo magnetico selenita, entrando successivamente in orbita solare, segna l'inizio dell'esplorazione lunare, che ufficialmente si vuole collocare con l'allunaggio del 1959, quando la sonda sovietica Luna 2 impattò con la superficie lunare. Nello stesso anno, il 7 ottobre, la missione Luna 3 trasmise a Terra fotografie dell'allora mai vista faccia nascosta della Luna. Fu l'inizio di una serie decennale di esplorazioni lunari condotte da sonde automatiche. Luna 9 il 3 febbraio 1966 eseguì il primo atterraggio morbido sulla Luna; Luna 10 divenne il primo velivolo spaziale ad orbitare intorno alla Luna il 3 aprile 1966. Il Programma Zond nel 1964 riuscì ad effettuare un sorvolo ravvicinato in orbita lunare, e successivamente, ad inviare e a far rientrare sulla terra un equipaggio animale composto da diverse specie, tra cui alcune tartarughe. L'esplorazione sovietica della luna, anche in anni successivi si effettuò sempre con sonde automatiche o comandate da terra, come il robot Lunochod della missione Luna 17. Le missioni umane furono condotte solo dagli USA.

1961 - 1972  L'uomo sulla luna.

La NASA con il programma "Apollo" iniziato nell'anno 1961, riusci nell'impresa di far sbaccare l'uomo sul suolo lunare. Con la missione Apollo 11,  il 20 luglio 1969, gli astronauti Neil Armstrong e Buzz Aldrin sbarcarono sulla Luna, mentre Michael Collins rimase in orbita lunar. 

All''epocale progetto APOLLO viene dedicata una sezione a parte visibile nella sezione " la luna e la sua conquista"

Le stazioni orbitanti

Nel 1971 la stazione spaziale russa Saljut 1 fu il primo presidio permanente al di fuori dell'atmosfera, sostituita successivamente da altre stazioni, le sovietiche Saljut 2, Saljut 3, Saljut 4, Saljut 5, Saljut 6, Saljut 7, lo Skylab statunitense, la stazione spaziale Mir, ancora sovietica, poi russa, la Stazione Spaziale Internazionale (siglata ISS, progetto canadese (CSA), europeo (ESA), giapponese (JAXA), russo (RKA), statunitense (NASA)) e la Tiangong 1 cinese, già in pieno XXI secolo

Venere

l 1º marzo 1966 la sonda Venera 3 fu la prima ad atterrare su un altro pianeta, anche se non fu un atterraggio morbido.
Dieci sonde sovietiche hanno effettuato un atterraggio morbido sulla superficie venusiana, con più di 110 minuti di comunicazioni dalla superficie. Le finestre di lancio (ogni 19 mesi), dal 1962 al 1985 vennero tutte sfruttate per il lancio di sonde. Le Venera, Венера o Venusik nei Paesi occidentali, furono una serie di sonde spaziali sviluppate in Unione Sovietica per esplorare e raccogliere dati sul pianeta Venere. Furono il primo oggetto costruito dall'uomo a entrare nell'atmosfera di un altro pianeta, atterrare dolcemente, reinviare immagini ed effettuare una scansione radar ad alta risoluzione della superficie, permettendo studi approfonditi sulla conformazione geologica del globo.

Il primo atterraggio con successo fu effettuato da Venera 7 il 15 dicembre 1970, trasmettendo dati sulla temperatura per 23 minuti mentre Venera 8 atterrò il 22 luglio 1972, mostrando che le nubi del pianeta formavano uno strato che terminava 35 chilometri sopra la superficie e analizzando la composizione chimica della crosta attraverso uno spettrometro a raggi gamma. La sonda Venera 9 entrò in orbita il 22 ottobre 1975 diventando il primo satellite artificiale di Venere. Una serie di camere e spettrometri inviarono a Terra informazioni sulle nubi, sulla ionosfera, magnetosfera ed effettuò misure radar della superficie; il veicolo di discesa si separò dalla sonda e atterrò sul pianeta, scattando le prime foto della superficie e analizzando il terreno con uno spettrometro a raggi gamma e un densimetro. Durante la discesa vennero misurate la pressione e la temperatura, oltre a rilevazioni fotometriche e della densità delle nubi attraverso un nefelometro. Si scoprì che esse erano formate da tre strati distinti. Un simile programma scientifico fu effettuato anche dalla sonda Venera 10, che arrivò sul pianeta il 25 ottobre.

La NASA inviò su Venere due sonde Pioneer Venus, composte da due componenti lanciati separatamente: un orbiter e una multisonda. Quest'ultima trasportava tre piccole sonde atmosferiche e una sonda più grande, che venne lanciata il 16 novembre 1978 e fu seguita da quelle minori il 20 novembre. Esse entrarono nell'atmosfera venusiana il 9 dicembre, seguite dal veicolo che le trasportava. Anche se non era previsto che sopravvivessero alla discesa, esse continuarono ad operare per 45 minuti dopo aver raggiunto il suolo.

Nel 1978 le sonde Venera 11 e Venera 12 volarono verso Venere, rilasciando moduli di discesa; i lander trasportavano camere a colori, analizzatore per il terreno, nefelometro, spettrometro di massa, gas cromatografo e un analizzatore chimico basato sulla fluorescenza X che rivelò una grande quantità di cloro nelle nuvole, oltre allo zolfo. Venne anche rilevata una forte attività di fulmini.

Nel 1981 la sonda Venera 13 inviò la prima immagine a colori della superficie e analizzò un campione di terreno con la fluorescenza X, Nello stesso anno Venera 14 rilevò anche una possibile attività sismica.

Nel 1985 l'Unione Sovietica, sfruttando l'opportunità di combinare una missione su Venere con il passaggio della cometa di Halley, lanciò due sonde Vega, Vega 1 e Vega 2, lanciarono un pallone ad elio ad una altezza di 50 km dalla superficie. I lander trasportarono esperimenti per studiare la composizione e la struttura dell'aerosol delle nubi. Le sonde Vega continuarono la missione raggiungendo la cometa di Halley nove mesi dopo.

Marte

Le missioni spaziali sovietiche Mars 2 e Mars 3 consistevano nel lancio di sonde gemelle, entrambe costituite da un orbiter e da un lander Mentre il modulo di atterraggio della missione precedente precipitò sulla superficie di Marte, il lander di Mars 3 toccò con successo il suolo del pianeta rosso, divenendo così il primo veicolo costruito dall'uomo a giungere integro sulla superficie marziana.

L'URSS aveva un pregresso e ebbe un successivo ampio programma marziano, avendo cominciato nel 1960 con il programma Mars 1M (a volte chiamato Marsnik nei media occidentali), il primo programma di esplorazione spaziale interplanetario senza pilota.

Nel 1976 le due sonde Viking della NASA entrarono nell'orbita di Marte e entrambe inviarono un lander che effettuò con successo un atterraggio morbido sulla superficie del pianeta. Queste due missioni inviarono le prime immagini a colori e dettagliati dati scientifici.

Nel 1988 l'Unione Sovietica lanciò le sonde Phobos 1 e 2; Phobos 2 riuscì a fotografare Marte e Phobos, tuttavia la missione fallì poco prima di inviare due lander sulla superficie di Phobos.

La sonda Mars Pathfinder, atterrò il 4 luglio 1997. La zona di atterraggio era un'antica pianura fluviale nell'emisfero nord chiamata Ares Vallis, che è tra le zone più rocciose del pianeta. La sonda comprendeva un piccolo rover controllato da remoto chiamato Sojourner, che viaggiò per alcuni metri attorno al sito di atterraggio studiando le rocce. Il rover esplorò la superficie di Marte in un modo che era stato eseguito precedentemente solo dai due rover Lunochod russi sulla Luna 30 anni prima.

Fino al momento dell'ultima trasmissione il 27 settembre 1997, il Mars Pathfinder inviò 16500 immagini dal lander e 550 immagini dal rover, oltre a 16 analisi chimiche delle rocce e del suolo e dettagliati dati sui venti e altri fattori meteorologici. Questi dati suggerirono agli scienziati che in qualche momento del passato il pianeta potrebbe essere stato caldo e umido, e potrebbe aver posseduto acqua allo stato liquido e un'atmosfera più densa.

Dopo i successi del Global Surveyor e del Pathfinder, tra il 1998 e il 1999 ci fu un'altra serie di fallimenti: l'orbiter giapponese Nozomi, il Mars Climate Orbiter, il Mars Polar Lander e i penetratori Deep Space 2 della NASA non portarono a termine la missione. L'episodio riguardante il Mars Climate Orbiter è particolarmente famigerato, dovuto alla mancanza di conversione tra unità di misura del sistema metrico decimale e del sistema imperiale. In questo modo vennero generati dati errati che fecero bruciare la sonda durante l'ingresso nell'atmosfera marziana.

Altri pianeti e altri corpi celesti

Non sono mai stati fisicamente raggiunti sulla loro superficie, nel XX secolo, altri pianeti, vuoi per le difficoltà tecniche come condizioni fisiche quali temperatura e pressione elevate, vuoi per la loro distanza estrema. I giganti gassosi Giove e Saturno non possiedono una definita superficie analoga a quella dei pianeti rocciosi. Comete ed asteroidi, ed i satelliti naturali di alcuni pianeti si prestano al contrario a missioni volte a raggiungere e a percorrere la loro superficie.

Una flotta di sonde come la Giotto dell'ESA, le sonde Vega 1 e Vega 2 dell'URSS che andarono incontro alla Cometa di Halley nel 1986, si limitarono ad osservazioni ravvicinate, mentre la missione Stardust del gennaio 1999, che ha incontrato la cometa Wild 2 nel gennaio 2004, ha impattato solo del materiale che, raccoltolo, è rientrato sulla Terra nel 2006.

La missione Deep Impact del febbraio 2005, una sonda spaziale della NASA progettata per studiare la composizione dell'interno di una cometa sarà la prima che, nel secolo successivo, con parte della sonda impatterà con successo il nucleo di Tempel 1 il 4 luglio 2005

Le sonde destinate ad uscire dal sistema solare

A causa dei costi, poche sonde sono state destinate ad uscire dal Sistema Solare. Al momento ce ne sono solo 5: Le sonde gemelle Voyager, le sonde Pioneer e infine la sonda New Horizons

ANCORA Marte

All'inizio del XXI secolo sono stati inviati tre rover: Spirit, Opportunity e Curiosity. Uno dei rover più importanti lanciati verso Marte è stato Mars Science Laboratory (MSL), nominato Curiosity, lanciato il 26 novembre 2011 ed atterrato su Marte il 6 agosto 2012. Subito dopo l'atterraggio, effettuato con successo usando un metodo più preciso delle missioni precedentemente inviate sul pianeta, il rover ha cominciato ad inviare delle immagini dalla superficie. La durata della missione è prevista in almeno un anno marziano (circa due anni terrestri) e lo scopo sarà quello di investigare sulla passata e presente capacità di Marte di sostenere la vita.

Per consentire analisi più approfondite, Curiosity trasporta strumenti scientifici, forniti dalla comunità internazionale, più avanzati rispetto a quelli di qualunque altra missione precedente sul pianeta rosso; è inoltre circa cinque volte più pesante e due volte più lungo dei rover Spirit e Opportunity arrivati sul pianeta nel 2004.

Plutone

New Horizons è stata la prima sonda spaziale lanciata verso Plutone e il suo satellite Caronte il 19 gennaio 2006. Progettata e sviluppata dalla NASA ha raggiunto con successo plutone e il suo sistema di lune il 14 luglio 2015.

Con una velocità di 58 536 km/h (circa 16,26 km/s), raggiunta allo spegnimento del terzo stadio, è l'oggetto artificiale più veloce che abbia mai abbandonato la Terra.[6]

La missione continuerà il suo viaggio dirigendosi verso la fascia di Kuiper. L'obiettivo primario è di studiare la geologia e la morfologia del pianeta nano Plutone e del suo satellite Caronte, creare una mappa della superficie dei due corpi celesti e analizzarne l'atmosfera. Altri obiettivi sono lo studio dell'atmosfera dei due corpi celesti al variare del tempo, l'analisi ad alta risoluzione di alcune zone di Plutone e Caronte, l'analisi della ionosfera e delle particelle cariche, la ricerca di atmosfera attorno a Caronte, lo studio dei due satelliti minori Notte e Idra, la ricerca di eventuali satelliti o anelli sconosciuti e possibilmente l'analisi di un ulteriore oggetto della fascia di Kuiper.