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第1章 绪论1

1.1 世界航天发展简史1

1.1.1 火箭技术1

1.1.2 卫星时代3

1.1.3 空间探测3

1.1.4 载人航天8

1.2 中国航天发展简史8

1.2.1 探空火箭9

1.2.2 人造地球卫星9

1.2.3 运载火箭10

1.2.4 发射场和测控网15

1.2.5 成果和应用16

1.3 太阳系18

1.4 航天飞行的速度要求23

1.5 航天系统工程27

1.6 航天飞行和宇宙航行33

1.6.1 齐奥尔科夫斯基公式34

1.6.2 阿克来公式35

第2章 近地空间环境39

2.1 概述39

2.2 太阳电磁辐射41

2.2.1 基本概念41

2.2.2 地球大气外的太阳光谱44

2.2.3 太阳辐射对近地空间航天器的影响45

2.3 地球大气46

2.3.1 地球大气的分层结构46

2.3.2 太阳活动对地球大气的影响48

2.3.3 大气模式50

2.4 地球电离层50

2.4.1 基本概念50

2.4.2 电离层结构及参数51

2.5 地球磁场53

2.5.1 基本概貌53

2.4.3 电离层对航天活动的影响53

2.5.2 近地空间磁场54

2.6 空间粒子辐射56

2.6.1 地球辐射带56

2.6.2 太阳宇宙线59

2.6.3 银河宇宙线61

2.7 空间辐射效应61

2.7.1 总剂量效应62

2.7.2 单粒子效应64

第3章航 天飞行力学66

3.1 概述66

3.2 航天飞行器发射轨道66

3.2.1 作用在运载火箭上的力和力矩66

3.2.2 运载火箭的飞行轨道67

3.3 卫星运行轨道70

3.3.1 坐标与时间70

3.3.2 二体运动72

3.3.3 轨道摄动76

3.3.4 轨道控制79

3.3.5 星下点轨迹82

3.3.6 轨道设计83

3.4 再入动力学87

3.4.1 返回方案87

3.4.2 返回飞行器的分类89

3.4.3 气动加热和防热结构91

3.4.4 着陆93

3.4.5 飞行器返回热力学与动力学95

3.5 行星际飞行轨道97

3.5.1 引力作用范围97

3.5.2 平动点97

3.5.3 行星际飞行轨道98

3.5.4 向月球航行101

第4章 航天运输系统103

4.1 概述103

4.2.1多级运载火箭的级数104

4.2 运载火箭104

4.2.2 运载火箭实例107

4.2.3 发射卫星的最佳轨道115

4.3 航天飞机118

4.3.1 固体火箭助推器119

4.3.2 外挂贮箱121

4.3.3 轨道器122

4.3.4 航天飞机的飞行过程124

4.4.1 美国的空天飞机计划125

4.4 空天飞机计划125

4.4.2 英国的空天飞机计划126

4.4.3 西德的空天飞机计划127

4.4.4 日本的空天飞机计划129

4.5 单级入轨火箭129

4.6 轨道机动飞行器和轨道转移飞行器133

4.6.1 轨道机动飞行器（OMV）133

4.6.2 轨道转移飞行器（OTV）139

5.2.2 推力143

5.2.1 喷气推进143

第5章 空间推进143

5.2火 箭发动机工作原理143

5.1 航天飞行的动力装置143

5.2.3 比冲144

5.2.4 喷气速度145

5.2.5 喷管的形状147

5.2.6 推力系数149

5.2.7 总冲150

5.3 化学火箭发动机150

5.3.1 液体火箭发动机151

5.3.2 固体火箭发动机154

5.3.3 固液型火箭发动机156

5.4 核火箭发动机157

5.5 电火箭发动机158

5.6 以太阳能为能源的推进系统160

5.7 火箭发动机推力的调节161

5.8 空气喷气发动机163

5.8.1 涡轮喷气发动机的工作原理163

5.8.2 冲压喷气发动机164

第6章 人造地球卫星和空间探测器166

6.1 人造地球卫星的分类166

6.2 人造地球卫星的系统组成170

6.3 人造地球卫星的研制阶段177

6.3.1 概念性研究177

6.3.2 可行性论证178

6.3.3 方案的确定178

6.3.4 工程研制阶段180

6.3.5 发射前准备阶段181

6.3.6 运营和管理阶段181

6.4 空间探测器181

第7章 空间站和空间平台188

7.1 概述188

7.2 空间站系统组成190

7.3 环境控制和生命保障系统195

7.4 “和平号”空间站199

7.5 国际空间站204

7.5.1 国际空间站的基本组成205

7.5.2 国际空间站的建造209

7.6 空间平台210

第8章 航天器姿态和轨道控制219

8.1 卫星姿态和轨道控制的任务219

8.1.1 轨道控制的任务219

8.1.2 姿态控制的任务219

8.2 卫星姿态和轨道控制的分类与控制系统的组成219

8.2.1 卫星姿态和轨道控制的分类219

8.2.2 卫星控制系统的组成220

8.2.3 姿态和轨道控制用部件221

8.3 卫星姿态运动学和动力学225

8.3.1 参考坐标系和运动学方程225

8.3.2 动力学方程227

8.4 姿态确定228

8.4.1 自旋卫星自旋轴的姿态确定228

8.4.2 三轴稳定卫星的姿态确定229

8.4.3 姿态确定的状态估计230

8.5 姿态控制231

8.5.1 自旋卫星的姿态控制231

8.5.2 双自旋卫星的消旋控制232

8.5.3 自旋卫星的章动控制232

8.5.4 三轴稳定卫星的姿态控制234

8.5.5 姿态捕获238

8.6 轨道控制239

8.6.1 轨道确定（空间导航）239

8.6.2 轨道控制的一般概念242

8.6.3 地球同步静止轨道卫星的轨道控制243

8.6.4 轨道保持247

8.6.5 再入和返回控制249

9.1.1 宇宙真空和深黑低温250

第9章 航天器热控技术250

9.1 航天器空间环境250

9.1.2 微重力251

9.1.3 空间外热流251

9.2 航天器热设计的基本换热公式252

9.2.1 热传导252

9.2.2 对流换热252

9.2.3 辐射换热253

9.3 航天器热控系统的任务254

9.4 总体对热控系统要求254

9.5 热控系统的工作内容254

9.6 载人航天器对热设计的特殊要求255

9.7 航天器的热平衡计算255

9.8 航天器热控系统组成256

9.8.1 热设计与热计算子系统256

9.8.2 被动热控子系统257

9.8.3 液体冷却回路子系统262

9.8.4 主动热控子系统264

9.8.5 地面调温子系统269

9.8.6 真空热试验子系统270

9.9 航天器热试验271

9.9.1 热平衡试验271

9.9.2 热真空试验279

9.9.3 返回着陆升温试验280

9.9.4 地面调温试验280

第10章 航天器电源282

10.1 概述282

10.1.1 电源系统的定义与功能282

10.1.2 电源系统的组成282

10.1.3 电源系统设计的基本要求284

10.2 化学电源285

10.2.1 锌银蓄电池组285

10.2.2 锂电池287

10.2.3 氢氧燃料电池288

10.3 太阳电池阵／蓄电池组联合电源291

10.3.1 太阳阵291

10.3.2 镉镍蓄电池组和氢镍蓄电池组297

10.3.3 电源控制设备302

10.4 核电源305

10.4.1 热源305

10.4.2 热电转换装置308

10.4.3 放射性同位素温差发电器（RTG）311

10.4.4 核反应堆温差发电器312

10.4.5 热离子反应堆312

第11章 航天技术中的测控和通信314

11.1 概述314

11.2 测控和通信体制315

11.2.1 空间遥测体制315

11.2.2 空间遥控体制322

11.2.3 空间跟踪体制326

11.2.4 轨道测量体制的分类328

11.2.5 分包遥测基本思想333

11.2.6 分包遥控基本概念336

11.2.7 星载数据管理系统341

11.2.8 统一载波测控系统344

11.2.9 空间通信体制346

11.3 测控通信网347

11.3.1 运载器测控网347

11.3.2 航天器陆基测控网348

11.3.3 航天器天基测控网350

11.4 导航定位技术355

11.4.1 GPS主要技术思想355

11.4.2 用户接收机357

11.4.3 用户星位置计算原理357

12.2 航天发射场359

12.2.2 发射场的场址选择359

12.2.1 航天发射场的任务359

第12章 航天发射场和返回着陆场359

12.1 概述359

12.2.3 航天器发射场的组成361

12.2.4 航天发射场的测控通信设备362

12.2.5 近地轨道（LEO）航天器（无人卫星／载人航天器）的发射过程369

12.2.6 地球同步静止轨道（GE0）卫星的发射过程369

12.3 国际航天发射场比较370

12.3.4 印度尼西亚发射场371

12.3.6 日本发射场371

12.3.5 意大利San Marco发射场371

12.3.2 巴西Alcantara发射场371

12.3.3 印度发射场371

12.3.1 澳大利亚武麦拉发射场371

12.3.7 美国发射场372

12.3.8 苏联／俄罗斯发射场374

12.4 航天器返回着陆场376

12.4.1 着陆场区选择的地理条件376

12.4.2 着陆场设备配置377

12.4.3 航天器的返回着陆过程378

12.5 未来展望379

12.5.1 未来商业航天发射场可能向3个方向发展379

12.5.2 航天器返回着陆场379

第13章 航天技术的应用380

13.1 概述380

13.1.1 航天技术应用的概念和范围380

13.1.2 空间资源的开发利用381

13.2 航天技术应用经济分析基础383

13.2.1 航天技术的经济特征384

13.2.2 航天技术的经济预测385

13.2.3 航天技术的效益分析386

13.3 航天技术与基础产业388

13.3.1 航天技术与农业现代化389

13.3.2 航天技术与信息现代化391

13.3.3 航天技术与交通现代化393

13.3.4 航天技术与能源现代化395

13.4.1 航天技术与教育397

13.4 航天技术与社会、环境和资源397

13.4.2 航天技术与减灾防灾399

13.4.3 航天技术与环境资源保护401

13.4.4 航天技术与自然资源402

13.5 航天技术与国防现代化404

13.5.1 卫星在现代化战争中的作用404

13.5.2 军事卫星在海湾战争中应用实例405

14.1 人造地球卫星407

第14章 展望407

14.2 空间运输系统408

14.3 空间站和空间工业化409

14.4 月球基地开发411

14.5 载人火星飞行413

14.6 空间电站416

14.7 恒星际航行418

参考文献421