Первые попытки облететь Марс и Венеру, предпринятые советскими и американскими беспилотными аппаратами, были неудачными. Наконец, в 1962 г. межпланетная беспилотная станция «Маринер-2», запущенная США, пролетела в 35 тыс. км от Венеры и смогла передать данные на Землю. Советская «Венера-1», запущенная за год до этого, тоже долетела до планеты, но связь оборвалась. «Маринер-2» подтвердил, что на Венере чрезвычайно горячая атмосфера и нет магнитного поля. Ему удалось измерить скорость обращения планеты вокруг оси, замерить параметры солнечного ветра и космической пыли. После «Маринера» на Венере побывали более двух десятков аппаратов, в том числе советская «Венера-7», совершившая в 1970 г. первую мягкую посадку на поверхность планеты, и несколько искусственных спутников.

Марс издавна считался весьма загадочной планетой: еще в XIX в. астрономы, наблюдавшие за ним в телескоп, обнаружили сетку каналов и предполагали, что на нем может быть жизнь. Впоследствии выяснилось, что это оптическая иллюзия, но своей таинственности Марс не утратил, у него еще оставались снежные шапки, которые давали надежду на существование той или иной формы жизни. Фотографирование планеты с орбиты началось еще в 1960-е гг., этим занимались несколько автоматических межпланетных станций. Первым поверхности красной планеты достиг советский «Марс-3». Он успел передать фотоизображение, после чего связь прервалась.

Вся Солнечная система, включая Солнце и планеты, располагается в гелиосфере. Внутри нее присутствует солнечный ветер и электромагнитное излучение. За границей гелиосферы находится межзвездная среда

Искусственные спутники и автоматические станции на протяжении десятков лет изучают гравитационное и магнитное поля Марса, его рельеф, атмосферу, тепловые характеристики и т. п. В 1976 г. после первой удавшейся мягкой посадки американского «Викинга-1» началось непосредственное изучение марсианского грунта. Главной целью исследований было возможное обнаружение признаков жизни – бактерий, микроорганизмов. Результат был отрицательным, никаких форм жизни на Марсе не найдено.

Среди достижений в сфере изучения Марса можно назвать проект «Марс Глобал Сервейор» – исследовательскую станцию, в течение 10 лет занимавшуюся картографированием планеты; марсоход «Соджонер», с помощью спектрографа исследовавший марсианские камни; марсоход «Спирит», совершивший первое бурение на Марсе, обнаружил признаки былого присутствия воды в марсианских породах. В планах исследователей космоса пилотируемый полет на Марс. Возможно, он будет осуществлен в ближайшие 10–20 лет.

Меркурий – самая маленькая и самая сложная для исследований планета земной группы. К нему были отправлены всего два космических аппарата. В середине 1970-х гг. «Маринер-10» трижды приблизился к планете и сделал несколько сотен фотографий. В 2008 г. Меркурия достиг «Мессенджер» и вышел на его орбиту. Он произвел анализ химических элементов, магнитного поля и солнечного ветра.

Юпитер впервые был исследован с близкого расстояния в 1973 г. «Пионером». Аппарат сделал первые в истории снимки планеты, до этого он пролетел сквозь пояс астероидов и обнаружил пылевой пояс вблизи Юпитера. Через пять лет возле Юпитера оказались летевшие к границам Солнечной системы «Вояджеры». Они исследовали спутники планеты. Единственным аппаратом, вышедшим на орбиту Юпитера, был «Галилео», проработавший 14 лет, с 1989 г. Он получил довольно полные сведения об атмосфере, сделал несколько тысяч уникальных фотографий планеты и ее спутников.

Галактика Млечный Путь имеет форму закрученной спирали. В одном из завитков ее спирали, в рукаве Ориона, находится наша Солнечная система (обозначена желтым кружком)

«Пионеры» и «Вояджеры», пролетевшие рядом с Юпитером, позже приблизились к Сатурну. Они фотографировали поверхность планеты, ее спутники и кольца. С их помощью были получены сведения о структуре и составе колец (они состоят из льда и пыли). Больше всего открытий позволила сделать автоматическая станция «Кассини-Гюйгенс», запущенная с земли в 1997 г. и вышедшая на орбиту Сатурна в 2004 г. Она обнаружила присутствие воды на планете, поэтому Сатурн теперь считается самым пригодным после Земли местом для существования жизни.

Урана и Нептуна, самых отдаленных планет Солнечной системы, удалось достичь только «Вояджеру-2». Космический аппарат пересек орбиту Урана в 1986 г. Он обнаружил 10 новых спутников, исследовал систему колец и магнитный хвост планеты, который возник из-за поперечного вращения и наклона относительно оси. К Нептуну «Вояджер-2» прибыл в августе 1989 г. Он пролетел в 3 тыс. км над его полюсом, зафиксировал антициклон «Большое Темное Пятно», кольца и дуги (неполные кольца). Так как Уран и Нептун не имеют твердой поверхности, к ним невозможно отправить посадочный модуль, но в планах ученых запустить к удаленным планетам искусственные спутники и исследовать их при помощи спускаемых зондов.

Научный прорыв, позволивший осуществить полеты в космос, произошел в XX в.: была открыта теория относительности, создана квантовая механика, освоено управление ядерной энергией, достигнут прогресс в развитии авиационной техники. Большая часть этих открытий относится к физике. На рубеже XX и XXI вв., по мнению многих ученых, был совершен подобный прорыв в области астрономии. Не последнюю роль в «астрономической революции», на порядок увеличившей знания человечества о космосе, сыграли современные технические средства: телескопы, вынесенные за пределы орбиты Земли, научная аппаратура, установленная на межпланетных станциях.

Ресурсы и открытия, вызвавшие этот прорыв, далеко не исчерпаны, в ближайшем будущем ученые собираются продолжать исследования в самых разных областях. Прежде всего, физиков и астрономов волнуют глобальные проблемы: структура Вселенной, ее происхождение, протекающие в ней процессы. Чтобы разобраться в тайнах мироздания, ученые исследуют гамма– и рентгеновские лучи, приходящие из далеких галактик, изучают космические частицы, их состав, излучение и т. д. Полученные данные могут привести к новому прорыву в фундаментальной науке – в ядерной и квантовой физике, в теории относительности и единой теории поля.

К космическим программам, связанным с данной областью, относятся разнообразные астрофизические лаборатории, установленные на автоматических станциях, отправляемых в открытый космос. Они предназначены для изучения темной материи и энергии, космических лучей и антивещества.

Немаловажное значение имеет исследование Солнца как ближайшей к нам типичной звезды. Для наблюдения за светилом разрабатываются специальные космические комплексы, запускаемые на солнечную орбиту. Один из таких комплексов, «Коронас-Фотон», был запущен с российского космодрома в 2009 г., через год американцы запустили солнечную обсерваторию SDO. В планах – вывести космическую станцию на низкую орбиту для проведения исследований и экспериментов с максимально возможного близкого расстояния.