本书共八章，约10万字，力图全面生动地描述人们通过太空探测器探索太阳系的全过程。和《镜收眼底》的思路一样，本书也不是太空探测器的简单介绍，而是通过太空探测器探索太阳系的故事去表现人们获得太阳系知识的曲折过程，从而向读者展示我们今天所认识的全新的太阳系。
本书也向读者介绍太空探测器的简单情况和它们的运作方式，但旨在帮助读者理解人类有关太阳系的知识是怎么获得的，使读者领会人类探索宇宙的求真态度和探索精神。

1877年，火星迎来了难得一遇的“大冲”，这是观测火星的最好时机。那年8月，美国海军天文台的天文学家阿萨夫.霍尔使用当时口径最大的66厘米折射望远镜在火星的附近寻找它的卫星，然而火星周围光线太亮，多天的搜索毫无进展。霍尔非常沮丧，回到家里，准备放弃。这时霍尔的妻子斯蒂克尼对他说，“再试一试吧，多么难得的机会啊。” 
于是霍尔又回到望远镜旁。这一回，他如愿以偿了。霍尔发现了火星的两颗卫星，内层的那颗是火卫一“福波斯”，外层的那颗是火卫二“德莫斯”。后来天文学家们将火卫一上最大的陨石坑命名为“斯蒂克尼”。
“斯蒂克尼”的直径为9000米，人们很想仔细观察一下它，这一愿望在2008年得到了完美的实现。那一年，两艘火星探测器----“火星勘测轨道器”和“火星快车”都为火卫一拍下了清晰度极高的照片，它们最近时离火卫一只有93千米。
仅凭望远镜，火卫一和火卫二只是火星旁边的小点，但有了探测器，人们便清楚地看到了那个叫“斯蒂克尼”的陨石坑。它的边坡有一些拖痕，是松散物质长期滑落的痕迹，边缘有一大块淡蓝色的区域，表明这颗卫星的内部很可能由颜色深暗的物质组成。看来造成“斯蒂克尼”的那次撞击极为猛烈，差一点使火卫一分崩离析。
从发现火卫一到清楚地观测“斯蒂克尼”，时间仅仅过去了一百多年，但我们却看到人类对宇宙的探索能力发生了怎样令人惊叹的进步，这其中的一个重要原因就是使用了太空探测器，它把人类的感官带到了和星球“近在咫尺”的地方，于是今天的人们就可以仔细地端详遥远星球上极为细微的部分，就像他们从容打量“斯蒂克尼”一样。
如果说，天文望远镜的发明大大延展了人类的视觉能力，使我们对宇宙的观测活动取得了革命性的进步（请参阅本系列上册《镜收眼底：天文望远镜中的星空》），那么太空探测器的出现就相当于大大延展了人类的各种感觉能力，包括视、听、嗅、触等。人们将包括望远镜在内的各种仪器安装在太空探测器上，让它们飞往遥远的星球，从而代替人类的眼睛、耳朵、鼻子和手去“看”、“听”、“嗅”和“触摸”遥远的世界。那里的天空是什么颜色？大气含有怎样的成份？土壤里是否有水？是否存在生命？
这样的情景非常奇妙：我们将“感官”延伸到了太阳系遥远的边缘，而自己却依然呆在地球上。
这一切是如何发生的？我们有关太阳系的知识是如何得到的？我们今天认识的太阳系是怎样的？这本书将向你讲述人类用探测器探索太阳系的传奇故事，向你展示太阳系最新的真实图景，从而尝试为你提供这些问题的答案。
大约在15至17世纪的这段时间里，人们驾驭航海的风帆巡游了地球，人们证实地球是圆的，发现在地球的另一边也有大陆，这件事被史学家们称为“地理大发现”，而今天，同样伟大的事情正在发生之中，这一次，人们是操纵太空探测器遨游太阳系，这就是我们正在经历的“太阳系大发现”。
太空探测器是身怀绝技的“飞行英雄”，功勋卓著的“探险先锋”，也是人类求真品格和探索精神的化身。出发吧，让我们和它们一道踏上激动人心的太阳系发现之旅吧。

前言：大脑在地球上，感官在远方
引子
第一章：访问地球的邻居
第一节：水星印象、第二节：破译金星的“命运密码”、第三节：初识火星
第二章：到火星上去
第一节：跑吧，索杰纳、第二节：“勇气”和“机遇”的火星生活、第三节：有了新火星车、
第四节：这里是“盖尔陨石坑”、第五节：揭开火星的神秘面纱、第六节：火卫之谜
第三章：飞往小行星的传奇之旅
第一节：“黎明号”的“一箭双雕”、第二节：破解太阳系起源之谜、第三节：“尼尔号”的太空飞行、第四节：初识“近地小行星”
第四章：狂暴的“朱庇特”
第一节：“伽利略号”的奇遇、第二节：揭秘木星风暴、第三节：走近“火山王国”、第四节：木卫二的冰下海洋、第五节：木星在保护我们吗
第五章：土星的奇幻世界
第一节：土星环传奇、第二节：土卫六的“水世界”、第三节：土卫六生命猜想、第四节：“土卫明星”土卫二、第五节：土卫九的“前世今生”
第六章：太阳系的“远郊风光”
第一节：探索“二王星”、第二节：终于看清了冥王星、第三节：生命起源之谜、第四节：飞往太阳系的“罗塞塔石碑”
第七章：追逐日月的太空飞行
第一节：太阳周围的“探日明星”、第二节：冰轮如何升起、第三节：双月时代、第四节：月亮上的几种水
第八章：太空探测器的追求
第一节：从核电池到离子引擎、第二节：帆在太空复活、第三节：人类渴望远行