1957年10月4日第一颗人造地球卫星上天，标志着航天时代开始，天文学不仅进入全波观测，而且有很多行星探测器飞往太阳系的行星和卫星进行勘察。限于篇幅，下面仅简述某些概况，大量的发现和成果将在后面介绍。
第一个飞往的对象是月球。1959—1976年，苏联发射24颗月球号（Луна）和6颗勘察者（Зонд）月球探测器，获得月球的高分辨图像，还有月球车登陆并取回月球样品。60年代以来，美国成功地发射5个系列月球探测器，除了获得月球的高分辨图像、取回多种样品、测量月球重力场和磁场等之外，1969年阿波罗（Apollo）11号的两名宇航员首次登月，加上12号、14～17号一起共有12名宇航员登月。近年，日本和印度也发射了月球探测器。我国的嫦娥探月工程“绕、落、回”三步走已在实施，2007年10月24日发射的嫦娥一号卫星成功地完成绕月勘察，2012年10月1日发射的嫦娥二号卫星验证了月面软着陆部分关键技术，12月2日发射的嫦娥三号携带月球车“玉兔号”实现月面软着陆（见图4-42）。2018年12月8日，我国嫦娥四号在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射。2019年1月3日，人类首个在月球背面软着陆的探测器——中国嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面，实现人类探测器首次在月背软着陆。
第二批飞往金星和火星及水星。20世纪60年代以来，苏、美先后发射多个金星探测器和火星探测器。由于浓厚云层笼罩而不能直接拍摄金星表面，探测器携带的雷达测绘了金星表面地形。火星探测器拍摄了火星及其两颗卫星表面的高分辨图像，着陆器及火星车做实地摄像勘察。水手10（Mariner 10）于1974年以及MESSENGER于2004年8月飞近水星探测。
图4-42 玉兔号月球车行走在月球表面
第三批飞往木星、土星、天王星和海王星。先驱者（Pioner）10号和11号于1973年末和1974年末先后飞近木星及其卫星，后者又于1979年9月飞近土星及其卫星。旅行者（Voyager）1号和2号先后飞越外行星（木星、土星、天王星和海王星）探测它们及其卫星（见图4-43），伽利略（Galileo）号于1995年12月飞近木星及其卫星。卡西尼-惠更斯飞船探访土星及其卫星，尤其是惠更斯探测器穿入土卫六大气拍摄其表面（见图4-44）。
图4-43 旅行者1号和2号探测外行星及它们的卫星
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图4-44 卡西尼-惠更斯飞船探访土星及其卫星
在哈雷彗星1985—1986年回归期间，有6个飞船莅临哈雷彗星进行了摄像和多种探测（见图4-45）。多个飞船探访彗星，例如，深空1号飞船摄录Borrelly的彗核与喷流，深撞击（Deep Impact）飞船与Resetta飞船分别近距清晰地拍摄Tempel与Churyumov-Gerasimenko的彗核表面，还投出了撞击器撞击彗星并采样送回地球，后者在飞行中顺访小行星Steins和Lutetia。还有飞船专访选定小行星。此外，有几个飞船探测行星际物质，包括太阳风粒子流和磁场及行星际尘。
图4-45 飞船探测哈雷彗星
2006年1月发射的新视野（New Horizon）飞船历经9年（见图4-46），在最接近目标的5个月期间摄到冥王星及其卫星的真面貌。而2007年9月27日发射的黎明（Dawn）号飞船先后探测到小行星主带的灶神星和谷神星（见图4-47）。
图4-46 新视野飞船的航行路径
图4-47 黎明号飞船探访灶神星和谷神星的航程
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