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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

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