مسافرت فضایى ریشه در افسانههاى کهن دارد، و به قرن دوم میلادى بازمىگردد؛ یعنى زمانى که لوسین ساموساتایى، نویسنده یونانى، سفرى به ماه را در ذهنش پروراند. در کتاب او، با عنوان «Historia Vera»، کشتى لوسین گرفتار طوفانى مىشود، و در اثر وزش بادهاى سهمگین، بالا رفته، پس از هفت شبانه روز، به طور کاملاً اتفاقى، به کره ماه مىرسد، و در آنجا سرزمینى پر از سکنه و کشتزار مشاهده مىکند. کار لوسین را نویسندگان آثار علمى-تخیلى در قرنهاى بعد ادامه دادند. مثلاً یوهان کپلر در کتابى به نام «سومنیوم» (رؤیا) ماجراى سفرى از زمین به ماه را شرح داد. آثار قابلتوجهى که منتشر شدند، به بیدار شدن ذهنهاى خلاق کمک، و آنها را به تفکر فنى جدىتر تحریک کردند. از جمله این داستانها، «جنگ دنیاها» نوشته اچ. جى. ولز و «از زمین تا ماه» نوشته ژول ورن هستند که در قرن نوزدهم نوشته شدهاند.
تخیلات اولیه بشر درباره پرواز فضایى، پرواز انسان (و نه اجسام بىجان) به ماه را در نظر مىگرفت. اساساً مشوق اصلى سه پیشاهنگ اولیه موتورهاى راکتى، یعنى تسیولکوفسکى، گادارد، و اوبرت، مسافرت فضایى بود، و نه کاربردهاى نظامى. اما طى دوران انقلاب تکنولوژیکى قرنهاى نوزدهم و بیستم، بشر بهدرستى دریافت که پیش از آزمودن سفر فضایى سرنشیندار، باید آزمایشهاى بدون سرنشینى براى پى بردن به مشکلات احتمالى انجام شود. به این ترتیب، سرگذشتهاى مسافرتهاى فضایى بىسرنشین، سرنشیندار، و علم راکت با هم درآمیخت تا مقدمات سفر انسان به فضا فراهم شود.
در غروب روز چهارم اکتبر ۱۹۵۷،اتحاد جماهیر شوروى (سابق) اولین ماهواره مصنوعى تاریخ را در مدار زمین قرار داد. این ماهواره به نام اسپوتنیک ۱ یک گوى فلزى ۱۸۴ پوندى بود، و زمین را در یک مدار بیضوى با پریود ۱/۵ ساعت دور مىزد. بیشترین و کمترین فاصله این ماهواره از سطح زمین، به ترتیب ۵۶۰ و ۱۴۰ مایل بود. اسپوتنیک ۱ انقلابى در تکنولوژى بود؛ انقلابى که بر تمام ابعاد جامعه، از آموزش گرفته تا تجارت، و از بیولوژى گرفته تا فلسفه، تأثیر گذاشت. چهارم اکتبر ۱۹۵۷ روز فراموشنشدنى تاریخ بشرى، و آغاز عصر فضاست.
اگر چه پرتاب اسپوتنیک ۱ براى بیشتر افکار عمومى، یک خبر شگفتآور بود، ولى قبلاً جامعه فنى جهان غرب بارها اشارههاى روشنى از دانشمندان روسى در این مورد دریافت کرده بود. مثلاً در ۲۷ نوامبر ۱۹۵۳ در «انجمن صلح جهانى» در وین یکى از اعضاى فرهنگستان روسیه، به نام نسمیانف، گفت: «دانش بشر به مرحلهاى رسیده که ساختن یک ماهواره واقعاً امکانپذیر است.» سپس در آوریل ۱۹۵۵، «آکادمى علوم اتحاد جماهیر شوروى» از ایجاد یک کمیسیون مستقل پارلمانى براى ارتباطات بینسیارهاى خبر داد. این کمیسیون، مسئول ساختن ماهوارههاى مصنوعى با کاربردهاى جوى بود. در ماه اوت همان سال، لئونید سدوف، دانشمند معروف روسى، در ششمین کنگره بینالمللى فضانوردى در کپنهاک چنین گفت:
به عقیده من، در طول دو سال آینده، پرتاب یک ماهواره مصنوعى زمینى عملى خواهد بود، و قابلیت فنى ساخت ماهوارههاى مصنوعى در ابعاد و وزنهاى مختلف فراهم است.
روسها آشکارا بر طبق برنامه زمانبندى خود پیش مىرفتند. در ژوئن ۱۹۵۷، دقیقاً چهار ماه قبل از پرتاب اسپوتنیک ۱، نسمیانف اعلام کرد که پرتابه راکتى و ماهواره را آماده کردهاند، و طى چند ماه آینده آن را پرتاب خواهند کرد. با وجود این اشارات واضح و صریح، باز هم پرتاب اسپوتنیک ۱ براى جهان غرب بسیار غیرمنتظره مىنمود.
در ایالات متحده امریکا هم، نیروهاى هوایى و دریایى از ۱۹۴۵ تحقیقات و بررسیهاى فنى پرتاب ماهوارههاى مصنوعى را آغاز کردند. در ماه مه ۱۹۴۶ (دقیقاً یک سال پس از تسلیم آلمان) یک گزارش پروژه راند با عنوان «طراحى اولیه یک فضاپیماى آزمایشى گردنده به دور دنیا» به رایت فیلد در دیتون (ایالت اوهایو) ارائه شد. بنا به این گزارش، قرار دادن ماهوارهاى به وزن ۵۰۰ پوند در مدار ۳۰۰ مایلى سطح زمین عملى است. همچنین در آن گزارش، چگونگى اجراى این کار طى یک برنامه ۵ ساله مختصراً شرح داده شده بود. نویسندگان این گزارش، پیشگوییهای پیامبرگونهاى به شرح زیر ارائه کردند:
هرچند گوى کریستالى مبهم است، دو چیز بهروشنى دیده مىشود: ۱ـ ماهوارهاى با ادوات مناسب را مىتوان یکى از قویترین ابزار علمى قرن بیستم تلقى کرد. ۲ـ توفیق رسیدن به یک سفینه ماهوارهاى توسط ایالات متحده مىتواند ذهنیت نوع بشر را برافروخته کند، و ممکن است انعکاسى قابلمقایسه با انفجار بمب اتمى در دنیا داشته باشد… چون تسلط بر جزءها شاخص قابلاعتمادى از پیشرفت کل است، و کشورى که بتواند اولین توفیقات مهم در مسافرت فضایى را به دست آورد، رهبر جهان، هم در فنون علمى و هم نظامى، خواهد بود.
این الفاظ پیامبرگونه دقیقاً یازده سال پیش از اسپوتنیک ۱ نگاشته شد.
گزارش پروژه راند در ۱۹۴۶ به همراه گزارشات فنى دیگرى که «آزمایشگاه پیشرانه جت» در «انستیتو تکنولوژى کالیفرنیا» ارائه کرد، پایهگذار بعضى اصول اساسى مهندسى و طراحى ادوات پرتاب و ماهوارهها محسوب مىشود. اما این نظریات چندان مورد توجه دولت ایالات متحده قرار نگرفت. در دوران پس از جنگ جهانى دوم، با کاهش بودجههاى دفاعى، اختصاص پول به برنامههاى فضایى کار سادهاى نبود. البته موضوع مهمتر، نبودن توجیه مناسب بود. قابلتوجه اینکه هنوز دوره ابزارهاى ریز الکترونیکى، اندازهگیرهاى مفصل، و تجهیزات مسافتسنجى فرا نرسیده بود. به همین دلیل، تلاش جدى ایالات متحده براى پرتاب ماهواره تا ۹ سال به حال سکون درآمد.
سرانجام ایالات متحده در ۱۹۵۷ طرح برنامهاى براى در مدار قرار دادن یک ماهواره مصنوعى را به کار انداخت؛ البته این موضوع تحتالشعاع اسپوتنیک ۱ قرار گرفت. در ۲۹ ژوئیه ۱۹۵۵ آیزنهاور، رئیسجمهور وقت، اعلام کرد که ایالات متحده ماهواره کوچکى را همزمان با سال بینالمللى ژئوفیزیک، در مدار زمین قرار مىدهد. پس از آن، ایالات متحده با استفاده از تجربه ده سال تکنولوژى مربوط به راکتهاى بسیار بالارونده پژوهشى، که با راکتهاى وى.-۲ آلمانى شروع شده بود، برنامه ونگارد را با مدیریرت «دفتر تحقیقات دریایى» ترتیب داد. شرکت مارتین در بالتیمور (ایالات مریلند) به عنوان پیمانکار اصلى انتخاب شد. در طول دو سال بعدى، راکت بالابرى براى حمل یک ماهواره کوچک آزمایشى سه پوندى طراحى و ساخته شد. به فرمان دولت، قرار شد که برنامه ونگارد به برنامه موشکهاى بالستیک بینقارهاى با مقاصد نظامى، که اولویتى بسیار جدى داشت، متکى یا مربوط نشود. بنابراین، دکتر جان هیگن، مدیر برنامه ونگارد، و گروه کوچکش، شامل تعدادى مهندس و دانشمند، مجبور بودند که به عنوان شهروندان درجه دوم، راکت ونگارد را در محیطى با اولویت نسبتاً پایین طراحى کنند. این موضوع درست برعکس برنامه فضایى روسها بود؛ آنها از همان ابتدا، از توسعه موشکهاى نظامى بالستیک بینقارهاى روسى بهرهمند بودند.
تا اکتبر ۱۹۵۷ دو راکت ونگارد در کیپ کاناورال با موفقیت آزمایش شدند، و قاعدتاً برنامه آزمایش، که هدفش قرار دادن ماهوارهاى در مدار زمین تا قبل از پایان سال ۱۹۵۸ بود، مطابق زمانبندى پیش مىرفت. ولى در چهارم اکتبر، اسپوتنیک ۱ به فضا پرتاب شد. در ۱۱ اکتبر، هنوز قبل از تکمیل دوره تکاملى، کاخ سفید اعلام کرد که بهزودى پروژه ونگارد یک ماهواره امریکایى را پرتاب خواهد کرد. بىدرنگ در زیر کانون توجه افکار عمومى، و اینبار تحت فشارهاى شدید سیاسى، راکت آزمایشى سوم در ۲۳ اکتبر با موفقیت پرتاب شد. این راکت یک بارمزد ساختگى ۴،۰۰۰ پوندى را تا ارتفاع ۱۰۹ مایل و تا ۳۳۵ مایل دورتر از محل پرتاب، حمل کرد. سپس در ششم دسامبر ۱۹۵۷، تحت توجهات کامل مطبوعات جهان، اولین ونگارد براى حمل یک ماهواره کوچک به مدار آماده شد؛ ولى در اثر بروز اشکال در موتور مرحله اول، اولین (و آخرین) اشکال بروز کرد. در اثر افت نیروى رانش، این راکت فقط چند فوت بالا رفت؛ سپس سقوط کرد، و منفجر شد. به قول دکتر هیگن، «هرچند ما سه پرتاب آزمایشى موفق را پشت سر هم انجام دادیم، نقص تى.وى.-۳ در تمام دنیا نقل شد».
با وجود مضرات مهم درجه دومى بودن، با وجود فشارهاى احساسى پس از اسپوتنیک ۱، و با وجود مشکل ناخوشایند روز ششم دسامبر، برنامه ونگارد به موفقیت زیادى دست یافت. در اثر تلاشهاى کارساز دکتر هیگن و گروهش، ونگارد ۱، ۲، و ۳ به ترتیب در ۱۷ مارس ۱۹۵۸، ۱۷ فوریه ۱۹۵۹، و ۱۸ سپتامبر ۱۹۵۹ در مدار قرار گرفتند.
اما ونگارد ۱ اولین ماهواره امریکایى نبود. اعلان آیزنهاور در ژوئیه ۱۹۵۵ درباره برنامه قرار دادن ماهواره در مدار، بحث زیادى به پا کرد که آیا باید از راکتهاى نظامى استفاده کرد یا نه. یک پیشنهاد آن بود که از راکتهاى ساخته شده در پایگاه ارتشى ردستون آرسنال در هانتسویل (ایالت آلاباما) تحت مدیریت فنى دکتر ورنر فون براون، استفاده شود. وقتى که تصمیم به کار با پروژه ونگارد گرفته شد، مهندسان «آژانس موشکى بالستیکى ارتش» در هانتسویل پیشنهاد یک برنامه ماهوارهاى، با استفاده از طرح اصلاحشده راکت میانبرد ژوپیتر سى. را پیگیرى کردند. هرچند این پیشنهاد رد شد، پس از پرتاب اسپوتنیک ورق برگشت. در اواخر اکتبر ۱۹۵۷ به گروه دکتر فون براون اجازه داده شد که ماهوارهاى در مدار قرار دهد. موعد، روز ۳۰ ژانویه ۱۹۵۸ بود. یک مرحله چهارم به راکت ژوپیتر سى. اضافه شد، و این ترکیببندى جدید، جونو ۱ نام گرفت. در ۳۱ ژانویه ۱۹۵۸، یعنى فقط با یک روز تأخیر، گروه فون براون اولین ماهواره مصنوعى ایالات متحده به نام اکسپلورر ۱ را در مدار قرار داد. اکسپلورر ۱ ۱۸ پوند وزن داشت، و در بیشترین و کمترین فاصله، به ترتیب در ۹۵۷ و ۲۱۲ مایلى سطح زمین قرار مىگرفت. زمان چرخش این ماهواره به دور زمین، ۱۱۵ دقیقه بود.
اکسپلورر ۱، اولین ماهواره مصنوعى ایالات متحده، پرتاب شده در ۳۱ ژانویه ۱۹۵۸
با پرتاب اسپوتنیک ۱ و اکسپلورر ۱، رقابت ایالات متحده امریکا و اتحاد جماهیر شوروى (سابق) در عرصه فضا آغاز شد. زمان تمرکز تلاشها بر روى انتقال انسان به فضا فرا رسیده بود. در ۱۲ آوریل ۱۹۶۱ اولین توفیق مهم حاصل شد، و فضاپیماى ۱۰،۴۰۰ پوندى وستوک۱ به سرنشینى یورى گاگارین به فضا پرتاب شد. او نخستین انسانى بود که به قلمرو فضا وارد شد. گاگارین یک سرگرد نیروى هوایى شوروى (سابق) بود. پرواز مدارى او، یک ساعت و چهل و هشت دقیقه طول کشید، و در بیشترین فاصله، فضاپیماى وى از ۲۰۳ مایلى سطح زمین گذشت. در حین بازگشت، ابتدا راکتهاى معکوس و سپس چتر، سرعت وستوک۱ را تقلیل داد، و فضاپیما در عمق خاک روسیه بر زمین فرود آمد. تصور مىشود که گاگارین دقیقاً قبل از برخورد فضاپیما با سطح زمین، بیرون پریده، و با چتر نجات خودش، به زمین فرود آمده باشد. این طریقه بازگشت را در سالهاى بعد، فضانوردان دیگر روسى دنبال کردند. گاگارین در ۲۷ مارس ۱۹۶۸ در حادثه سقوط هواپیما کشته شد.
فضاپیماى مرکورى (ناسا)
اکنون بشریت در مسیر فتح فضا قرار گرفته بود. کمتر از یک سال بعد، در ۲۰ فوریه ۱۹۶۲ یک کلنل نیروى دریایى، به نام جان گلن، اولین فضانورد امریکایى بود که در مدار قرار گرفت. او درون کپسول مرکورى سه بار زمین را دور زد که در بیشترین و کمترین فاصله، به ترتیب از ۱۶۲/۷ و ۱۰۰/۳ مایلى سطح زمین عبور کرد. پرواز گلن، از زمان برخاستن تا فرود، مدت ۴ ساعت و ۵۶ دقیقه طول کشید. مشابه همه پروازهاى بعدى فضاپیماهاى سرنشیندار امریکایى، گلن در تمام مسیر بازگشت به سطح زمین، درون کپسول مرکورى قرار داشت، و پس از برخورد با دریا، یک کشتى او را از آب گرفت. شکل بالا تصویرى از کپسول فضایى تکسرنشینه مرکورى را نشان مىدهد. موفقیت گلن در پرواز ۱۹۶۲ نقطه اوجى در برنامه مرکورى (اولین برنامه سرنشیندار فضایى ایالات متحده) بود. مقدمات برنامه مرکورى را تحقیقات نیروى هوایى با عنوان «سیستم تحقیقاتى راکت بالستیک سرنشیندار»، که در مارس ۱۹۵۶ (یک سال و نیم پیش از اسپوتنیک ۱) آغاز شده بود، فراهم کرده بود. در مدت دو سال از آغاز پژوهش، نیروى هوایى، ناکا، و یازده شرکت خصوصى به کارهاى اساسى در زمینه طراحى فضاپیما و سیستمهاى حفظ حیات آن مشغول شدند. پس از اسپوتنیک ۱، و پس از تشکیل سازمان ناسا در ۱۹۵۸، این فعالیتها در ناسا متمرکز شد، و آنرا برنامه مرکورى نامیدند.
رئیس جمهور جان کندى از برنامههاى فضایى سرنشیندار ایالت متحده حمایت زیادى کرد. نتیجه این حمایتها، ظهور برنامه آپولو بود. در ۲۰ ژوئیه ۱۹۶۹، در ساعت ۴:۱۸ بعدازظهر، ماهنشین ایگل حامل نیل آرمسترانگ و ادوین آلدرین بر روى سطح کره ماه فرود آمد. مایکل کالینز در مدول فرماندهى آپولو در مدار ماه باقى مانده بود. آرمسترانگ اولین انسانى بود که بر روى سطح ماه قدم نهاد. میلیونها نفر از سراسر جهان صداى او را در حین قدم نهادن بر ماه شنیدند که مىگفت «این قدمى کوچک براى انسان، ولى جهشى بزرگ براى بشریت است».