250px|miniatura|Primeiro paseo espacial estadounidense, executado polo astronauta Ed White da misión Gemini 4 - 3 de xuño de 1965. A exploración espacial designa os esforzos do home en estudar o espazo e os seus astros desde o punto de vista científico e da súa explotación económica.
Estes esforzos poden involucrar tanto seres humanos viaxando en naves espaciais como satélites con recursos de telemetría ou sondas teleguiadas enviadas a outros planetas (orbitando ou aterrando na superficie destes corpos celestes).
A ciencia que estuda os voos espaciais e a tecnoloxía relacionada con eles denomínase astronáutica.
As persoas que pilotan naves espaciais, ou son pasaxeiros nelas, chámanse astronautas (en Rusia: cosmonautas; en China: taikonautas). Tecnicamente considérase astronauta a todo aquel que emprenda un voo suborbital (sen entrar en órbita) ou orbital a como mínimo 100 km de altitude (considerado o límite externo da atmosfera).
O ceo sempre atraeu a atención e os soños do home. Xa en 1634 publicouse a que se considera primeira novela de ciencia ficción, O soño, de Johannes Kepler, que narra unha hipotética viaxe á Lúa. Máis tarde, en 1865, nunha famosa obra de ficción titulada Da terra á lúa, Jules Verne escribe sobre un grupo de homes que viaxou ata a Lúa usando un xigantesco canón. En Francia, Georges Méliès, un dos pioneiros do cine, tomaba a novela de Verne para crear Le voyage dans la Lune (1902), unha das primeiras películas de ciencia ficción na que describía unha incrible viaxe á Lúa. En obras como A guerra dos mundos (The War of the Worlds) (1898) e The First Men in The Moon (1901) (Herbert George Wells), tamén se concibiron ideas de exploración do espazo e de contacto con civilizacións extraterrestres.
Aínda faltaba moito para que o ser humano puidese alcanzar o espazo exterior, pero este soño fíxose realidade, en parte, a través das ideas destes visionarios e do traballo de pioneiros. Entre estes pioneiros débese recordar aos enxeñeiros aeronáuticos Pedro Paulet (Perú), Robert Hutchings Goddard (Estados Unidos), Konstantin Tsiolkovskii (Rusia), Hermann Oberth (Alemaña), e máis recentemente Wernher von Braun (Alemaña) e Serguei Koroliov (URSS).
Observacións primitivas do ceo miniatura|250px|Mapa celeste do século XVII, realizado polo cartógrafo alemán Frederik de Wit.
Os astros sempre foron obxecto de observación e estudo para o home. Aztecas, chineses, hindús e outras civilizacións como a mesopotámica, e pobos como os gregos e os árabes rexistraron ao longo da historia diversos eventos celestes, como eclipses solares e lunares e efectuaron medidas dos astros e das súas órbitas principalmente co obxectivo de manter calendarios precisos.
Os dous maiores astrónomos da Antigüidade foron Hiparco e Tolomeo.
Estas primeiras observacións astronómicas facíanse totalmente a primeira vista e, polo tanto, eran limitadas. A invención do telescopio deu un grande impulso á observación do ceo. Inicio da astronomía moderna miniatura|esquerda|170px|Universo heliocéntrico. Harmonia Macrocosmica, de Andreas Cellarius (1708).
O telescopio ten unha orixe controvertida, sendo a súa invención xeralmente atribuída a Hans Lippershey, un fabricante de lentes neerlandés, en 1608. En 1609, o astrónomo italiano Galileo Galilei presentou un dos primeiros telescopios rexistrados pola historia (unha "luneta") e del obtivo diversas observacións astronómicas que o levaron a propor o sistema heliocéntrico ou teoría heliocéntrica, esta é unha teoría que afirma que os astros xiran arredor do sol. Esta teoría foi proposta por primeira vez polo astrónomo grego Aristarco de Samos, mais só con Nicolao Copérnico e en especial con Galileo Galilei é que se tornou máis sustentada.
As observacións de Galileo incluíron o descubrimento das manchas solares, do relevo lúar e dos satélites de Xúpiter, entre outros importantes descubrimentos.
Os primeiros foguetes
miniatura|dereita|Robert Hutchings Goddard e o primeiro voo de foguete impulsado por combustible líquido (gasolina e osíxeno), lanzado o 16 de marzo de 1926, en Auburn (Massachusetts, EUA). A tecnoloxía necesaria para a exploración espacial estivo dispoñible coa construción dos primeiros foguetes. Estes permiten pór en órbita satélites artificiais para o estudo tanto da Terra como do espazo exterior. Tamén permiten o envío de astronautas ao espazo exterior.
Desde os antigos chineses, que inventaron a pólvora, fanse experimentos con foguetes.
Pero foron Pedro Paulet (Perú), Robert Hutchings Goddard (EUA), Konstantin Tsiolkovskii (Rusia) e Hermann Oberth (Alemaña) os pioneiros na concepción de foguetes. Estes científicos fixeron que a ciencia astronáutica dese os seus primeiros pasos.
Pedro Paulet deseñou e construíu o primeiro motor foguete en 1897. O motor pesaba 2,5 quilogramos, tiña un pulo de 200 libras, experimentaba 300 explosións por minuto e estaba impulsado por combustible de propelente líquido; un compoñente formado por peróxido de nitróxeno e gasolina.
En 1902 Konstantin Tsiolkovskii deseñou unha nave a retropropulsión para viaxes interplanetarios guiándose nos deseños e o prototipo denominado Autobólido que en 1895 deseñara Pedro Paulet Mostajo. Así mesmo en 1912, o profesor estadounidense Robert Goddard e o científico alemán Hermann Julius Oberth (en 1923) perfeccionaron os seus motores experimentais en base á concepción inicial de Paulet.
miniatura|150px|esquerda|Lanzamento dun foguete Redstone. Goddard foi máis lonxe e construíu diversos foguetes pequenos. Especializouse en concibir e construír foguetes impulsados por combustible líquido. Varios dos seus proxectos presentaban conceptos que ata hoxe son usados nos modernos foguetes, por exemplo a estabilización do voo co uso de xiroscopios.
De forma independente, na Alemaña nazi, os enxeñeiros alemáns desenvolvían un proxecto que resultaría na bomba V-2 (tecnicamente máis ben descrita como mísil).
As V-2 estaban impulsadas por alcol (unha mestura do 75% de etanol e un 25% de auga) e osíxeno líquido. Os motores xeraban un máximo de 72.574 kg (160.000 lbs) de pulo, desenvolvendo unha velocidade de 1.341 m/s, cun radio de alcance de 321 a 362 km. Foron usadas para bombardear París e Londres en 1944.
O proxecto dos modernos foguetes débelle moito a estes precursores.
O principio de funcionamento do motor do foguete baséase na terceira lei de Newton, a lei da acción e reacción, que di que "a toda acción correspóndelle unha reacción, coa mesma intensidade, mesma dirección e sentido contrarios". Así, o foguete desprazarase cara a arriba como reacción á presión exercida polos gases en combustión na cámara de combustión do motor. Por iso este tipo de motor chámase de propulsión a reacción.
A carreira espacial
miniatura|Wernher von Braun.
Na década de 1930, o entusiasmo cos foguetes era moi grande tanto nos EUA, con Goddard, como na URSS con Tsiolkovskii. Coa derrota de Alemaña na segunda guerra mundial, os EUA e a URSS capturaron a maioría dos enxeñeiros que traballaron no desenvolvemento da V-2 (véxase tamén Operación Paperclip). Certo é que eles foron relevantes só no programa espacial dos Estados Unidos, xa que os capturados pola URSS non pasaban de enxeñeiros e técnicos de produción. Particularmente importante para os EUA foi o recrutamento de Wernher von Braun, un dos principais proxectistas alemáns, que participou activamente no programa de mísiles balísticos dos Estados Unidos e logo dos primeiros pasos do programa espacial estadounidense (foi o líder do equipo que proxectou o lanzador Saturno V que levou as naves Apollo á Lúa).
miniatura|Sputnik 1, o primeiro satélite artificial da historia miniatura|Transmisión de radio da Sputnik Historicamente, a exploración espacial comezou co lanzamento do satélite artificial Sputnik 1 pola URSS o 4 de outubro de 1957, no Cosmódromo de Baikonur (base de lanzamento de foguetes da URSS), en Tyuratam, en Kazakhstán. Este acontecemento provocou unha carreira espacial pola conquista do espazo entre a URSS e os Estados Unidos que culminou coa chegada do home á Lúa.
O primeiro ser vivo no espazo non foi un home, senón a cadela rusa Laika. Chegou ao espazo en 1957 a bordo da nave espacial Sputnik 2, e morreu catro días despois, debido á calor na reentrada.
Diversos animais foron usados nos inicios da exploración espacial para probar o efecto da radiación, da ausencia de gravidade e das condicións do espazo exterior sobre os organismos vivos. Antes da cadela Laika, foron as cadelas Albina e Tsyganka, usadas pola URSS en voos sub-orbitais. Polo lado dos Estados Unidos, os primeiros primates foron Albert 1 e Albert 2, que morreron en 1949 na punta de foguetes V-2 capturados en Alemaña. Sputnik 5, a última misión Sputnik, foi lanzada ao espazo o 19 de agosto de 1960 cos cans Belka e Strelka, corenta hámsteres, dous ratos e diversas plantas. As misións Korabl-Sputnik levaron os cans Pchelka, Mushka, Chernuschka e Zvezdochka.
O soviético Iuri Gagarin (1934 - 1968) foi o primeiro home no espazo, nun voo orbital de 48 minutos, a bordo da nave Vostok 1. O voo de Gagarin efectuouse o 12 de abril de 1961. Neste voo dixo a famosa frase: "A Terra é azul".
A primeira muller no espazo, foi a tamén soviética Valentina Tereshkova (1937 - ), que o 16 de xuño de 1963 deu 46 voltas ao redor da Terra a bordo da nave Vostok 6.
O lanzamento da Sputnik e o envío do primeiro home ao espazo débense, en gran medida, ao enxeño do enxeñeiro soviético Serguéi Koroliov, o enxeñeiro-xefe do programa espacial soviético, que conseguiu convencer a Nikita Khrushchev, líder da URSS por aquel entón, a investir no programa espacial. Foi el quen tivo a idea de levar (realmente) persoas á Lúa.
Catro meses despois do lanzamento da Sputnik 1, os EUA responderon co seu primeiro satélite, o Explorer I, o 31 de xaneiro de 1958.
O número de satélites artificiais terrestres e sondas espaciais lanzados polos EUA e pola URSS multiplicáronse nos primeiros anos da carreira espacial. Aos Sputniks da URSS seguíronlles, ademais do Explorer I, os Vanguard I, II e III dos Estados Unidos, e unha gran cantidade de satélites de comunicación, meteorolóxicos e espías. Ao redor da metade da década de 1960 ambos, EUA e URSS, lanzaran tantos satélites que sería imposible indicalos todos nun artigo xeneralista como este. Ademais das Sputniks, os soviéticos lanzaran 12 satélites da serie Cosmos, e os EUA lanzaran 16 satélites Explorers e máis de 38 satélites de recoñecemento Discoverer, só por citar algúns.
Os logros iniciais da URSS na carreira espacial, que inclúen o primeiro satélite artificial -o Sputnik- e o primeiro home no espazo -Iuri Gagarin-, desafiaron aos EUA, cuxo programa espacial aínda daba os primeiros pasos -o primeiro estadounidense iría ao espazo só o 5 de maio de 1961, aínda así só nun voo sub-orbital.
Nun famoso discurso en 1961, John F. Kennedy lanzou o desafío de "enviar homes á Lúa e traelos a salvo" antes de que a década terminase.
miniatura|esquerda|200px|Discurso de Kennedy
No seu famoso discurso na Universidade Rice as súas palabras foron: We choose to go to the moon. We choose to go to the moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard ("Nós decidimos ir á Lúa. Decidimos ir á Lúa nesta década e facer outras cousas, non porque sexan fáciles, senón porque son difíciles").
A partir de entón, os EUA puxeron en marcha un ambicioso programa espacial tripulado que se iniciou co Proxecto Mercury, que usaba unha cápsula con capacidade para un astronauta en manobras en órbita terrestre, seguido polo Proxecto Gemini con capacidade para dous astronautas, e finalmente o Proxecto Apollo, cuxa nave tiña capacidade para tres astronautas e aterrar na Lúa. miniatura|dereita|200px|Neil Armstrong. miniatura|200px|esquerda|Vista da Terra desde a Lúa - Apollo 8. miniatura|esquerda|200px|Mensaxe de Nadal da tripulación do Apollo 8 desde o espazo.