当代科学是实验、观测与理论研究的结合，空间科学也不例外。比较早期的一个例子是，1912年德国科学家维克多·赫斯携带着沃尔夫型金箔验电器，七次乘坐气球升空探险。他发现随着高度增加，验电器指示的大气电离率上升。由此可以猜测在天外宇宙有辐射存在，而在进入地球大气后被大气阻挡，这一结果从而促成了宇宙射线的发现，并极大地促进了粒子物理学的发展。在此基础上，物理学家们后来陆续发现了正电子、μ子、π介子等。维克多·赫斯也因此获得1936年诺贝尔物理学奖。

大气电离率随高度变化

（左：赫斯 1912；右：柯尔霍斯特 1913）

随着科学技术的进步，航天飞行的理论在科学的基础上进行了探索。康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基1903年发表了第一部喷气推进理论著作《利用喷气工具研究宇宙空间》，他与美国的罗伯特·戈达德和德国的赫尔曼·奥伯特等人通过计算和实验为宇宙航行奠定了基础。赫尔曼·奥伯特第一个使用汽油和液压制造了小型火箭，为宇宙航行的理论提供了支持。

赫尔曼·奥伯特制造的小型火箭

在二战结束前后，美国和苏联之间展开了一场激烈的洲际导弹竞争。苏联在这场竞争中抢得了先机，已经具备了将火箭加速到第一宇宙速度的能力，并利用火箭进行了高空大气探测、对太阳日冕和X射线的观测等探索，开启了亚轨道空间科学的探索。

1957年4月，前苏联成功发射了第一颗人造卫星——这一事件被广大科学界视为重大突破。尽管我当时还是一名小学生，对此也感到非常震撼。值得一提的是，1957年至1959年正值第三次国际地球物理年，全球67个国家的学者们联合开展了一项观测活动。在这一期间，由于卫星的首次应用，科学家们获得了开创性的发现。

例如，1958年美国探险者一、三、四号卫星帮助科学家发现了地球辐射带——这是在距离地球不远的一个位置上，通过盖格计数器记录粒子数量时发现计数器饱和。后来经过重复实验确认，这些粒子大量聚集在该区域。此外，科学家们还探索到了内外辐射带、太阳磁层等现象。1959年，苏联的月球一号卫星首次发现太阳风粒子，后经美国的水手二号卫星证实。空间探索逐渐成为太空活动的重要领域。在当时的背景之下，美苏两国之间的太空竞赛虽然是为了展示国家力量和军事实力，但客观上都为空间科学的进步做出了重要贡献，人类也由此进入了空间时代。

六十五年来，人类开展了规模宏大的空间科学探索和研究，开始了一次井喷式的科学突破。有人甚至认为这些成果超过了历史上几千年的总和。几十年间革命性的发现源源不断，深刻地改变了人类的宇宙观和自然观。如今我们的眼界已经发生了巨大的变化。过去，我们常常认为月球是遥不可及的；而现在我们已经有能力实现登月任务，许多国家都在积极开展相关研究。