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  一般而言空間探測器的主要目的是瞭解太陽的起源、演變和現狀;瞭解太陽系的變化歷史;通過觀察比較太陽系內各主要行星進一步認識地球環境的形成和演變以及探索生命的起源等。專門用於對月球進行探測的空間探測器稱為星際探測器。

  月球與人類關係密切,也是離地球距離最近的天體,因此它是人類進行空間探測的首選目標。世界上已有多個國家向月球發射了探測器並進行了月球實地考察。最早登上月球並帶回土壤樣本的是蘇聯的月球16號,它於1970年9月12日降落在月球表面,並於24日離月返回地球。中國於2003年3月1日開始進行探月工程,2007年10月24日發射了嫦娥一號月球探測器,於2010年10月1日又發射了嫦娥二號探測器,2013年嫦娥三號實施月球表面的軟著陸,2019年嫦娥四號實施月球背面軟著陸。

  在行星和行星際探測方面,歐、美、蘇聯和日本等國發射了多個探測器對太陽系內多個天體及其星際之間進行了探測。其中旅行者1號和旅行者2號已經離開太陽系成為恆星際探測器。
空間探測器(英語:space probe)也稱深空探測器,是用於探測地球以外天體和星際空間的無人航天器。空間探測器的基本構造多與人造地球衛星相近,但探測器通常用於執行某一特定探測或調查的任務,因而會攜帶相應的特殊裝置。由於離地球較遠通訊不暢,空間探測器通常有較完備的自動化系統,甚至具有一定程度的人工智慧,以便在無人控制的情況下按實際情況來進行任務。