空间科学(space science)是指利用航天器研究发生在日地空间、行星际空间及至整个宇宙空间的物理、天文、化学及生命等自然现象及其规律的科学。空间科学以航天技术为基础，包括空间飞行、空间探测和空间开发等几个方面。它不仅能揭示宇宙奥秘，而且也给人类带来巨大的利益。
基本信息： 中文名：空间科学 外文名：space science 奠基时期：20世纪以来 包 括：空间飞行、空间探测和空间开发等 发展简史： 历史渊源 自古以来，人类就向往着宇宙空间。在漫长的岁月里，先辈学者倾注了很大的精力去观测和研究发生在地球周围空间(近地空间)、太阳系空间及更遥远的宇宙空间的自然现象。如早期对地磁、天体运行、极光、彗尾、太阳黑子、太阳耀斑和超新星爆发的观察等，对陨石进行化学分析，对宇宙物质的某些化学组成的光谱测定等，这些研究积累了人类认识宇宙的宝贵知识。 奠基时期 20世纪以来，短波无线电远程通信试验成功，电离层的发现，宇宙线的观测，磁暴和电离层暴27天重现性与太阳自转有关的发现，以及等离子体振荡的发现等，也促进了理论研究的发展，如S.查普曼和费拉罗(V.C.A.Ferraro)提出了磁穴和环电流的概念，Sir E.V.阿普尔顿和哈特里 (D.R.Hartree)建立了磁离子理论，朗缪尔(I.Langmuir)提出了等离子体的概念，H.阿尔文预言阿尔文波的存在等。在实验方面，用探空火箭拍摄了太阳的整个光谱，探测了电离层和高层大气结构;光谱分析广泛地用于测定太阳和行星大气的化学组成，据此维尔特 (R.Wildt)提出了类木行星由大量氢所组成;对地外生物和地外文明也开始了探索。这些都为空间科学的形成奠定了基础。 形成时期 50年代以后，在大量地面台站、气球和火箭观测及长期理论研究的基础上，迫切要求各相关学科之间密切配合，要求全球性的协同观测以及发展新的探测手段。1956年，在国际地球物理年大会上，美国和苏联宣布将要发射人造地球卫星以增强对地球物理学的研究。1957年，苏联首次发射了人造地球卫星，这标志着人类进入了空间时代。从此，许多国家和团体发射了大量的空间飞行器并进行了广泛的多学科的研究，促使空间科学迅速发展。 20多年来，人们对近地空间环境进行了大量的普查，发现了地球辐射带、环电流，证实了太阳风、磁层的存在，发现了行星际磁场的扇形结构和冕洞等;月球探测器和"阿波罗"飞船载人登月，对月球进行了探测和综合性研究;行星际探测器系列对行星进行了探测，并由对内行星发展到内外行星的探测;天文观测卫星系列对太阳、银河辐射源、河外源,在红外、紫外、X射线和γ射线波段进行了探测。在取得上述进展的同时，空间生命科学也相应地迅速发展起来。例如研究人在空间长期生存的一系列问题，包括在失重、超重、高能辐射、节律改变等条件下人体的适应能力等;空间生物学、医学和生保系统的研究也取得了很大的进展;关于地外生命也在进一步探索。 在70年代后期，空间科学的发展进入了更高阶段。这主要表现为:对重大科学课题的研究更有针对性，并能制定周密的探测与研究计划，同时加强了理论研究;在开展广泛的国际合作下，进行了全球性的协同探测与研究。航天飞机的出现，将开辟空间科学史的一个新纪元，成为空间时代第二阶段的标志。。 学科内容： 空间物理 主要研究发生在日球空间范围内的物理现象的学科。它的研究对象，包括太阳，行星际空间，地球和行星的大气层、电离层、磁层，以及它们之间的相互作用和因果关系。 日地物理 (即日地关系)是空间物理学的主要部分，是太阳物理学和地球物理学之间的边缘学科。它研究太阳能量的产生、辐射(包括电磁辐射和带电粒子辐射，尤其着重于它们的变化部分)、在日地空间的传播和对地球所产生的影响等整个过程。太阳中心部分的核聚变所释放的辐射能，经过漫长的热扩散过程传至太阳的外层气体而被吸收，产生对流不稳定性，称为对流区。最后大部分能量作为热能传到光球层而向外辐射，能量主要在可见光波段内，这部分能量比较稳定。 太阳有复杂的磁场结构，黑子的磁场强度达数百至数高斯(1高斯=10-4特斯拉),它们的极性具有准周期性，因而太阳活动及相关地球物理现象也有准周期变化。冻结于对流区等离子体内的磁场随等离子体的对流、湍流运动弯曲扭转，从而产生一些强的磁场活动区，如表现在光球面上的黑子。储存的磁能在适当条件下会被迅速释放，表现为强烈的太阳活动，耀斑是其中最强烈的。对流区内部分等离子体浮涌出光球和色球，受到加速加热而形成日冕和太阳风。太阳风将太阳磁场带入行星际空间，由于太阳的自转和太阳磁赤道面稍有弯曲，从地球赤道上看，行星际磁场呈阿基米德螺旋线状和具有磁极性相同的扇形结构，从太阳活动区浮涌出色球表面的等离子体，一般又重新落到附近表面，形成闭合的穹形磁力线双极结构，但在有些区域可能出现开放的磁力线，伸展致行星际空间，产生沿磁力线流出的高速等离子体流，这样的区域称为冕洞。异常的太阳活动致使电磁辐射和带电粒子流增强，增强的电磁辐射主要在紫外线、X射线、γ射线和射电波段内的非热辐射,这两类增强的能量虽在总输出能量中所占比例不大，但对地球大气层和空间环境都产生巨大的影响。 日地物理学的发展，要求把整个日地系统作为一个有机的整体，进行定量的、综合性的研究。 空间物理学还包括太阳-行星系统的研究。经过比较研究，可更好地理解日地系统的物理过程，从而取得对作为一个整体的太阳系的深刻理解。如地球磁层的概念，同水星、木星、土星的磁层比较;地球的大气结构与金星、火星、木星的大气比较;地球的电离层与金星、木星、土星的电离层比较等。 空间天文学 利用空间飞行器在地球稠密大气外进行天文观测和研究的一门学科。人们通过接收宇宙天体的电磁辐射来研究它们的物理状态和过程。这种电磁辐射波长在108~10-12厘米范围内，但在地面上,仅能从可见光和射电两个大气窗口来观测天体，从而发展成为天文学的光学天文学和射电天文学两个分支。空间技术的发展,开拓了红外天文学、紫外天文学、X射线天文学和γ射线天文学等崭新的领域。 由于大气的湍流运动，使光波经过时产生起伏，造成光学望远镜的频谱分辨率和角分辨率降低。将高分辨率的光学望远镜安装在空间实验室里，能显著地提高它的分辨本领。 高能天体和激烈活动的天体现象，产生着X射线和γ射线，这包括温度达数千万至数亿度的热辐射和在强烈爆发过程中产生的相对论性带电粒子所发出的非热辐射，例如超新星爆发及其遗迹产生的辐射;当一致密星(中子星或黑洞)与一伴星形成双星时，致密星对伴星的吸积而产生的辐射。γ射线天文学直接与核过程、高能粒子和高能物理现象相联系，将日益得到更大的发展。 有些宇宙天体的辐射主要在红外波段内，如原恒星、红巨星、恒星际的气体云和尘埃等。活动星系和类星体既有很强的X射线、紫外线辐射,也有很强的红外线辐射。在恒星际空间发现很多种无机和有机分子，它们的谐振频率在波长较短的微波段内，2.7K的宇宙背景辐射主要在毫米波、亚毫米波波段内。为了进行这些探测，也要利用空间飞行器才最有利。 空间天文学的诞生，使天文学又出现了一次大的飞跃。所研究的星空迥异于地面光学和射电天文观测到的星空。可以说，现代天文学的成就，很多都与空间天文学的发展有关。它改变了对宇宙的传统观念，对高能天体物理过程、恒星和恒星系的早期和晚期演化、星际物质等的了解，加深了对宇宙的认识。 空间化学 研究发生在空间的化学过程、宇宙物质的化学组成及其演化的一门学科，又称宇宙化学。 在地球大气层和行星大气层中，有着复杂的化学过程，包括光化学反应过程。 空间化学研究的主要对象，包括太阳系天体、恒星、星系、星际物质和星系际物质。空间化学要研究构成宇宙物质的化学组成，包括元素、同位素、分子等，以及它们的化学演化规律。利用空间飞行器在大气外观测，使频谱分析波段由可见光扩展到了红外线、紫外线、X射线和γ射线范围;在星际空间发现了许多种分子，其中有一些是比较复杂的有机分子，如氰基、氨等;对月球和行星的化学组成进行了分析。这使空间化学研究的内容不断地丰富起来，从而形成了空间化学。 空间化学的发展，对于太阳系的起源、天体的起源和生命的起源等重大科学问题，有着密切的联系。 空间地质学 研究月球、行星及其卫星等天体的物质成分、结构，以及形成和演化历史的一门学科。 月球探测器系列和"阿波罗"飞船对月球的土壤、岩石、矿物等进行了综合研究，编制出了月球地质图和构造图。月球是人类在地球以外研究得最充分的天体。其次就是对金星、火星的探测，但仅限于对它们的表面的了解，如地形、山脉、裂谷、火山、峡谷和土壤分析等。所以，空间地质学还是一门较年轻的学科。 空间生命科学 研究在宇宙空间的生命现象和探索地外生命、地外文明的一门科学。 在空间时代，人和生物在宇宙空间的活动成了现实。但是，生命在宇宙空间长期生存，就有着一系列需要研究的科学问题。这包括:微重力条件、宇宙辐射环境以及生活节律的改变给人和生物带来的影响。相应地，空间生理学、空间生物学、空间医学以及生命保护系统的研究也取得了很大的进展。总起来说，空间飞行环境对人和生物是极其严峻的，但实践证明，随着空间生物学、医学及生保技术的发展，人是能够在空间飞行环境下较长期地生活和工作的。 利用空间飞行来寻找宇宙中的生命，是十分令人感兴趣的重大科学问题。经过对行星的探测，特别是对火星的探测，尚未发现生命的迹象。但已在空间发现了30多种有机分子，其中有几种属于地球生命的基本物质。科学家们渴望能在星际空间找到更高级的有机分子形式。 探测方法： 空间探测是空间科学研究的基础。空间探测的主要类型包括: 空间飞行器 指人造地球卫星、月球和行星探测器、空间实验室、航天飞机等的探测。这是空间探测的主要手段，探测的空间范围广、时间长。 火箭 探测的机动性强，但由于飞行时间短而受到某些限制。 气球 比较简便，适宜对平流层、臭氧层的探测，不足之处是探测范围小，探测高度也受到限制。 地面台站 这是以地面为基地的间接探测方法。具有连续性和稳定性的优点，缺点是受大气层的影响较大。在进入空间时代以后，即以空间飞行器的探测为主。地面探测是辅助性的，但仍是一种必要的探测方法。 展望： 空间科学在实际应用方面已取得了很大进展，如在通信、导航、测地、气象观测、遥感等方面。在空间环境中，对于研制和生产高质量的单晶、多晶、合金和非晶态材料，以及高精度的电子、光学元件和特殊药品等，将产生巨大的经济效果。现代空间科学技术，已发展到有可能在地球同步轨道的高度建立太阳能卫星发电站，以获得取之不尽、用之不竭的洁净能源。空间的开发和利用已向人类展示了美好的前景。 太空科学，或称空间科学，主要利用空间飞行器或遥感装置来研究发生在宇宙空间的物理、天文、化学和生命活动等自然现象及其规律的科学。 基本信息： 中文名：太空科学 外文名：Outline of space science 领域：物理、天文、化学等 定义 太空科学(Space Science)亦称空间科学。有广义与狭义之分，广义的太空科学系指一切涉及太空的科学，包括太空技术科学、太空应用科学和太空基础科学;狭义的太空科学主要指利用太空飞行器研究宇宙空间的物理、天文、化学和生命等自然现象及其规律的科学。其主要内容包括:太空物理学、太空天文学、太空化学、太空地质学和空间生命科学。太空科学的发展使人类对地球周围环境及变化规律和机制有更加深入和全面的了解，对探索宇宙、生命的起源、演化等一些科学的基本问题提供帮助。同时，也将不断促进太空应用技术的更快发展，开拓新的应用领域。 研究领域： 天文学 空间天文学 空间天文学是指由地球外围大气层到大气层外的空间进行天文观测与研究的科学。因为大气层的存在，许多电磁波段如 Xray与红外线对天文学家来说是不透明的，即使在可见光波段，也会受到大气扰动、消光、与光害等因素影响观测品质。将观测仪器放在太空中，可以脱离大气层的对观测的限制，同时拓展天文观测的电磁窗口。1946年，美国天文学家莱曼.史匹哲首先提出在卫星轨道上设置天文台的想法 。30年后，美国国家航空航天局与欧洲空间局开始合作发展日后公众熟知的哈伯太空望远镜计划，1990年哈伯进入卫星轨道，也成为第一个太空天文台，开启太空天文学的领域。太空望远镜的计划请参见太空望远镜列表。 行星科学 行星科学是研究行星(包括地球)、卫星，和行星系(特别是太阳系)，以及它们形成过程的科学。它研究对象的尺度从小至微流星体到大至气态巨行星，目的在确定其组成、动力学、形成、相互的关系和历史。它是高度科技整合的学科，最初成长于天文学和地球科学，但现在包含许多学科，包括行星地质学(结合地球化学和地球物理学)、大气科学、海洋学、水文学、理论行星科学、冰川学、和系外行星[2] 。类似的学科包括关心太阳对太阳系内天体影响的太空物理学和天文生物学。还有相关于行星科学的观测和理论分支与关联性。观测的研究涉及与太空探索的结合，主要是与使用遥测技术的机器人的太空船任务，和在地面实验室所做的工作比较。理论部分涉及大量的电脑模拟和数学建模。 银河系天文学 银河系天文学是研究我们的银河系和其所有成员。相对来说星系天文学是研究在我们银河系之外，包括星系的所有成员。我们的太阳系在的星系，在很多方面是被研究得最多的星系，即使重要的部分在可见波长区域被宇宙尘遮蔽了，在20世纪发展的无线电天文学、红外线天文学、和次微米波天文学仍将被气体和尘埃遮蔽的区域首度呈现出银河系的图形。 星系天文学 星系天文学是天文学的一个分支，研究的对象是我们的银河系以外的星系(研究所有不属于银河系天文学的天体)，又称河外天文学。当工作的仪器获得改善，就可以更详细的研究现在只能审视的遥远天体，因此这个分支可以再细分为更有效的近银河系外天文学和远银河系外天文学。前者的成员与对象包括星系、本星系群，距离近得可以详细研究内部的超新星遗迹、星协。后者远得只是可以测量的对象和只有最明亮的部分可以描述或研究。 物理宇宙学 物理宇宙学是天体物理学的分支，它是研究宇宙大尺度结构和宇宙形成及演化等基本问题的学科。宇宙学的研究对象是天体运动和它的第一起因，在人类历史的很长一段时期曾是形而上学的一部分。作为科学，宇宙学起源于哥白尼原则和牛顿力学，它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了天体的运动。现在这一分支被称为天体力学。一般认为，物理宇宙学起源于二十世纪的爱因斯坦广义相对论和对极远天体的天文观测。 航天 航天科学 航天又称空间飞行或宇宙航行。"航天"系泛指航天器在太空在地球大气层以外(包括太阳系内)的航行活动，航天，粗分为载人航天和不载人航天两大类。 微波遥感 微波遥感是利用搭载在平台上的传感器发射和接收微波波束投射于物体表面，由其反射回的回波信号及极化、幅度信息等确定目标物的大小、形态以及移动速度的技术。根据是否发射出微波信号，可以分为主动微波遥感和被动微波遥感。 行星地质学 行星地质学(Planetary Geology)，亦称为天体地质学(Astrogeology)、天文地质学(Exogeology)，是行星科学的一个重要分支学科，研究的范围是行星、卫星、小行星、彗星以及陨石等天体的地质。 相关的交叉学科 天体生物学 天体生物学，旧称外空生物学，是一门研究在宇宙中生命起源、生物演化、分布和未来发展的交叉学科，并不只限于地外生物，或包括对地球生物的研究。在天体物理学上，指研究天体上存在生物的条件及探测天体上是否有生物存在，研究太阳系除地球外其他行星及其卫星上和其他恒星的行星系上可能存在生命现象的理论，以及探讨探测方法和手段的 。 地外生物学是天体生物学的子集，研究范围较为专门:包括在地球以外寻找生命，以及地外环境对生物的影响。 天体生物学综合物理学、化学、生物学、分子生物学、生态学、行星科学、地理学与地质学多个方面，焦点研究在探讨生命的起源、散布和演进，探讨在其他世界是否可能有生命存在，帮助辨识与地球生物圈环境不同的其他生物圈 。 一些天体生物学的研究课题包括: 什么是生命? 生命怎样在地球诞生? 生命能忍受怎样的环境? 我们怎样才能决定生命有否在其他星球上存在?能找到复杂生命体的机会有多大? 在其他星球上，构成生命的基本物质会是什么?(是否基于脱氧核糖核酸?) 天体化学和宇宙化学 天体化学研究宇宙中元素和分子的丰度，以及它们和辐射的相互作用;还研究星际间气体和尘埃间的相互作用，特别是分子气体云的形成、相互作用和毁灭。天体化学和天文学以及化学有相互交叉之处。天体化学的研究范围包含了太阳系行星际物质和星际物质。而研究陨石等太阳系物质元素丰度和同位素比例的学科又被称为"宇宙化学";研究星系物质中原子和分子以及前述物质和辐射相互作用的学科有时候称为"原子和分子天文物理学"。天体化学最主要研究星际分子云的形成、组成成分、演化和最终结局，因为这些相关知识与太阳系如何形成有关联。 许多年来，天文学家缺少星际间的化学知识，认为星际间只是黑暗，无物。1950至60年代出现射电天文学，开始有令人兴奋的发现;观察氢分子的21公分线显示星际间有丰富的氢、氦、碳、氮等的各种化合物。从空间的微波谱发现，有180种类型的碳，氮等分子的拼料。这些分子绕化学键转动时就产生能量。研究这些新发现的化合物可以为我们提供很有价值的科学信息:这些分子(化合物)很有可能是生命的先驱;由于宇宙间稀薄的气体性质使在地球上不能实现的化学反应在星际间能实现，进而令人认识新的反应过程。 天体物理学 天体物理学是研究宇宙的物理学，这包括星体的物理性质(光度，密度，温度，化学成分等等)和星体与星体彼此之间的相互作用。应用物理理论与方法，天体物理学探讨恒星结构、恒星演化、太阳系的起源和许多跟宇宙学相关的问题。由于天体物理学是一门很广泛的学问，天文物理学家通常应用很多不同的学术领域，包括力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学等等。由于近代跨学科的发展，与化学、生物、历史、计算机、工程、古生物学、考古学、气象学等学科的混合，天体物理学目前大小分支大约三百到五百门主要专业分支，成为物理学当中最前沿的庞大领导学科，是引领近代科学及科技重大发展的前导科学，同时也是历史最悠久的古老传统科学。 空间运输： 火箭 火箭或称喷进器，是一种利用排出物质以制造反作用力而前进的载具，因火箭机构最早用于发射箭矢上，因此在中文称为火箭。火箭推进是一种精密的结构，它的原理主要是力学、热力学，以及其它有关科学之运用，诸如电学等。火箭跟一般的飞机主要的不同点在于:飞机只能在大气层内飞翔，但是火箭可以在外层空间工作，因为它不需要利用外界空气便能够燃烧推进。火箭推力的获得，乃由高速喷出物反作用而生成。其原理与用水管喷水时水管会向后退，以及枪向后座的原理一样。火箭的燃料经过燃烧室燃烧以后，会产生高温高压的气体，之后再经过一个喷嘴而加速，并排气到外界。这些气体便是推动火箭的原动力。 航天器推进 太空飞行器推进是任何加速太空飞行器和人造卫星的方法，目前已知具有许多方式，每一种方式都有弱点与优点。目前许多推进方式是采用火箭。 星际航行 星际航行是行星际航行和恒星际航行的统称。行星际航行是指太阳系内的航行，恒星际航行是指太阳系以外的恒星际空间的飞行。不载人行星际航行已经实现，而恒星际航行尚处于探索阶段。