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第一章 绪论 1

1-1 宇航物理学的任务和特点 1

1-2 宇航的空间环境 1

1-2-1 地球大气 1

1-2-2 太阳的电磁辐射 7

1-2-3 地球磁场 10

1-2-4 粒子辐射 12

1-2-5 微流星 15

1-2-6 宇宙空间的无线电噪声 17

1-2-7 空间真空 19

1-2-8 空间失重 20

1-2-9 空间环境模拟 26

第二章 宇航运动学基础 29

2-1 力学基本定理 29

2-1-1 牛顿定律 29

2-1-2 万有引力定律 30

2-1-3 开普勒行星运动三定律 31

2-1-4 引力势能 31

2-1-5 第一、二、三宇宙速度 32

2-2 轨道参数 35

2-3 中心引力场内的运动 37

2-4 轨道方程 39

2-5 宇航器空间位置的确定 42

2-6 宇航器的飞行速度 43

2-7 椭圆轨道上卫星的周期 45

2-8 同步轨道 46

2-9 空间站 49

2-10 行星际航行 51

2-11 恒星际航行 56

2-11-1 恒星际运动方程 56

2-11-2 飞向恒星际 59

第三章 宇航动力学基础 62

3-1 作用在宇航器上的力与势能 62

3-2 n体问题 64

3-2-1 n体运动方程 64

3-2-2 n体问题的十个积分 67

3-2-3 三体问题 69

3-3 拉格朗日方程 69

3-3-1 达朗伯原理 70

3-3-2 广义坐标 71

3-3-3 拉格朗日方程 71

3-3-4 哈密顿方程 74

3-4 反作用飞行器的运动方程 75

3-4-1 齐奥科夫斯基公式 76

3-4-2 质量可变系统的动力学概念 76

3-4-3 反作用飞行器的运动方程 77

3-5 轨道摄动 79

3-5-1 非引力摄动 79

3-5-2 三体相互作用的摄动 81

3-5-3 质量分布非球性摄动 81

3-5-4 人造卫星的寿命 82

3-6-1 单冲量调整 84

3-6 轨道调整与过渡 84

3-6-2 轨道过渡 85

3-6-3 轨道平面的过渡 86

3-6-4 轨道机动 87

3-7 轨道交会 88

3-8 飞向月球的动力学问题 89

3-9 飞行器的返回再入 91

3-10 姿态动力学基础 93

3-10-1 无力矩运动 94

3-10-2 力矩响应 95

3-10-4 姿态扰动力矩 96

3-10-3 旋转动能 96

3-10-5 姿态的动力学方程 99

3-10-6 挠性卫星的动力学问题 100

第四章 推进动力学基础 102

4-1 中国古代火箭 102

4-2 火箭与宇航 104

4-3 反作用运动的基本原理 105

4-3-1 变质量物体运动方程 105

4-3-2 火箭发动机的推力 107

4-3-3 比推力 107

4-3-4 火箭的理想速度 108

4-3-5 火箭的飞行高度 109

4-3-6 多级火箭 110

4-4 液体火箭发动机原理 112

4-4-1 推进剂的焓 112

4-4-2 喷气速度 114

4-4-3 燃气压力 116

4-4-4 火箭发动机的喷管 117

4-4-5 推力系数 119

4-4-6 低重力液体推进剂的晃动 121

4-5 固体火箭发动机的基本原理 123

4-5-1 固体燃料火箭发动机的主要特点 124

4-5-2 固体推进剂的点火 125

4-5-3 固体推进剂燃烧时的物理化学变化 125

4-5-4 燃速 127

4-5-5 固体火药的燃烧定律 128

4-5-6 固体推进剂的物理参数 129

4-5-7 工作压力 131

4-5-8 固体推进剂的比冲 132

4-5-9 燃烧室的一维两相流 133

4-5-10 运载火箭捆绑助推器 135

4-6 电火箭 137

4-6-1 电火箭的三种类型 138

4-6-2 电火箭的排气速度 140

4-6-3 等加速度飞行 143

4-6-4 电火箭发动机的推进效率 144

4-6-5 电火箭的推力 145

4-7 核能火箭 146

4-7-1 原子能火箭 146

4-7-2 氘火箭 146

4-8-1 光子火箭 147

4-8 其他类型的推进系统 147

4-8-2 太阳帆 148

4-8-3 场共振推进 148

4-9 几种推进系统的分析比较 149

第五章 空间热物理学基础 153

5-1 热传导 153

5-1-1 热导的基本原理 153

5-1-2 热导方程式 155

5-1-3 热导计算 157

5-1-4 高温喉衬的热导 159

5-1-5 低温热导 160

5-1-6 热管 161

5-2 热辐射 163

5-2-1 四次方定律 164

5-2-2 普朗克定律 164

5-2-3 辐射亮度 164

5-2-4 有效辐射和净辐射热流密度 166

5-2-5 角系数 166

5-2-6 空间两物体间的辐射换热 167

5-2-7 航天器的空间外热流 168

5-2-8 热辐射防护 169

5-2-9 周期性热源变化的辐射-传导换热 170

5-3 对流热交换 171

5-4 稀薄气体换热 172

5-5 再入气动加热 174

5-5-1 边界层的温度 174

5-5-2 再入气动的加热量 174

5-6 热防护 175

5-6-1 辐射防热系统 175

5-6-2 烧蚀防热 176

5-6-3 隔热材料 177

5-7 热应力-应变 178

5-7-1 热应力平衡方程式 179

5-7-2 热应力 179

5-7-3 热应变位移 180

5-7-4 热断裂破坏 181

第六章 空间电磁学基础 183

6-1 电场、磁场中的带电粒子 184

6-1-1 带电粒子在静电场中的运动 184

6-1-2 带电粒子在均匀磁场中的运动 185

6-1-3 带电粒子在均匀电场和磁场中的运动 186

6-2-2 麦克斯韦方程 188

6-2-1 流体力学方程 188

6-2 磁流体力学基础 188

6-2-3 磁流体力学方程 189

6-2-4 均匀磁场中的滋流体 190

6-3 空间的地球磁场 191

6-3-1 地球磁场的球谐分析 192

6-3-2 地球上空的磁场 192

6-3-3 地磁场的日食效应 194

6-4 电离层的物理特性 197

6-4-1 电子的生消过程 197

6-4-3 电离层中电子浓度与黑子的关系 198

6-4-2 电离层中的地球磁场 198

6-4-4 电离层中电子浓度与太阳天顶角的关系 199

6-4-5 电离层总电子含量 199

6-4-6 电离层与空间飞行器的相互作用 199

6-5 空间等离子体 201

6-5-1 等离子体的物理特性 201

6-5-2 等离子体温度与密度的探测 204

6-5-3 再入等离子鞘 206

6-6 磁层 208

6-6-1 磁层边界 208

6-6-2 磁层顶物理模型 211

6-6-3 磁层的物理方程 212

6-6-4 磁层顶对磁层磁场的影响 213

6-6-5 磁层与电离层耦合 214

6-6-6 太阳风和磁层能量耦合 215

6-6-7 磁层亚暴 217

6-6-8 近地空间的电状态 218

6-6-9 空间飞行器的带电及其控制 221

6-7 太阳磁场 223

6-7-1 太阳风 223

6-7-2 太阳黑子磁场的物理特征 224

6-7-3 太阳耀斑冲击波及其对行星磁场的作用 226

6-8 太阳系磁场 227

6-8-1 行星际空间磁场 227

6-8-2 行星磁场 228

6-9 空间的电磁测量 229

6-9-1 磁场的测量 229

6-9-2 电场的测量 231

6-9-3 卫星的磁矩测量 232

7-1-1 信息的概念 236

7-1-2 信息系统 236

7-1 信息 236

第七章 空间电子学基础 236

7-1-3 信息的量度 237

7-1-4 信号 239

7-1-5 传感器 247

7-2 电磁波传播 254

7-2-1 电磁波传播 254

7-2-2 无线电波的传播方式 260

7-2-3 等离子体对电磁波的衰减 263

7-3-1 天线的基本辐射单元 264

7-3 天线 264

7-3-2 天线波束的电子控制与扫描 265

7-3-3 微波天线聚焦特性 266

7-3-4 振子天线 267

7-3-5 消旋天线 269

7-3-6 表面波天线 269

7-3-7 多波束卫星天线 270

7-3-8 微带天线 274

7-3-9 天线罩对电磁波的折射 275

7-3-10 卫星天线波束的地面覆盖 276

7-3-11 地面站天线 278

7-4 空间通信 280

7-4-1 空间通信系统的功能 281

7-4-2 空间通信的分类 282

7-4-3 空间通信的基本参数 283

7-4-4 空间通信的基本原理 287

7-4-5 行波管及其功率放大器 288

7-4-6 低噪声参量放大器 289

7-4-7 卫星转发器 292

7-4-8 混频器 293

7-4-9 调制器 294

7-4-10 卫星通信的多址连接 298

7-5-1 激光的产生 301

7-5 激光 301

7-5-2 激光的特性 303

7-5-3 激光的空间应用 303

7-6 超导电子学基础 305

7-6-1 约瑟夫森效应 305

7-6-2 约氏效应器件的应用 308

第八章 制导与控制的基本原理 311

8-1 导航 311

8-1-1 卫星导航 311

8-1-2 惯性导航 313

8-1-3 回转仪 315

8-1-4 加速度表 321

8-1-5 天文导航 322

8-1-6 天文-惯性组合式导航 323

8-2 弹道控制 326

8-3 轨道控制 329

8-3-1 轨道捕获 330

8-3-2 轨道保持 332

8-3-3 轨道转移的控制 334

8-3-4 地形辅助制导 334

8-4-1 飞行器的姿态确定 335

8-4 姿态控制 335

8-4-2 姿态稳定 343

8-4-3 姿态机动控制 347

8-4-4 姿态捕获 353

8-4-5 中继卫星姿态控制 358

8-4-6 姿态控制系统模块化 360

8-4-7 姿控系统的微处理机 361

8-5 飞行器再入的制导与控制 364

8-5-1 再入飞行的控制类型 364

8-5-2 制导规律 364

8-6-1 宇航测控的组成 368

8-6 宇航测控基础 368

8-6-2 多普勒测速原理 370

8-6-3 雷达 371

8-6-4 跟踪 376

8-6-5 伪码测距原理 378

8-6-6 干涉仪测角与定位原理 379

8-6-7 误差传播系数 380

8-7 制导与控制系统 382

8-7-1 运载火箭的制导与控制系统 382

8-7-2 卫星太阳电池阵的定向控制系统 385

8-7-3 双自旋卫星的双脉冲控制系统 389

8-7-4 重力梯度卫星的控制系统 390

8-7-5 绳索卫星的控制系统 394

8-7-6 航天飞机的制导与控制系统 395

8-7-7 我国同步试验通信卫星的控制系统 396

8-8 空间计算机 398

第九章 空间遥感的物理基础 401

9-1 电磁波辐射 403

9-1-1 太阳的辐射 403

9-1-2 地球的辐射 405

9-1-3 物体的微波辐射 407

9-1-4 电磁波传递信息 410

9-2 大气效应 410

9-2-1 大气透过特性 410

9-2-2 电磁波的吸收 411

9-2-3 电磁波的散射 412

9-2-4 大气对遥感数据的影响 414

9-2-5 微波辐射的大气传输 416

9-3 遥感的基本原理 421

9-3-1 地物波谱 421

9-3-2 遥感的基本原理 428

9-3-3 光学遥感方程 429

9-3-4 遥感作用距离 431

9-4 遥感器 432

9-4-1 摄影成象 434

9-4-2 扫描成象 437

9-4-3 主-被动双模红外成象 443

9-4-4 微波遥感 444

9-4-5 遥感卫星 449

9-5 图象处理 449

9-5-1 图象处理的原理 449

9-5-3 光学信息处理 452

9-5-2 解释卫星图象的理论 452

9-5-4 自射线照相强化影象 457

9-5-5 卫星图象经激光增强处理后的假彩色合成 458

9-5-6 数字图象处理 461

9-5-7 遥感图象处理技术的发展 463

9-6 遥感的应用 463

第十章 空间高能物理基础 466

10-1 宇宙射线 466

10-1-2 能密度 467

10-1-1 宇宙射线的组成 467

10-1-3 宇宙射线的化学成分 469

10-1-4 宇宙射线粒子的运动与加速 469

10-1-5 宇宙射线粒子的能量损失 471

10-1-6 宇宙射线空气簇射 473

10-1-7 空间粒子辐射效应的模拟 474

10-2 宇宙射线质子 474

10-2-1 太阳宇宙射线的传播 475

10-2-2 太阳质子事件 476

10-2-3 质子、α粒子效应 478

10-3 宇宙射线电子 478

10-3-2 电子的能量辐射 479

10-3-1 电子的产生 479

10-3-3 电子的效应 481

10-3-4 大气中宇宙射线绝对电离量 481

10-4 γ射线 482

10-4-1 γ射线的发生 483

10-4-2 宇宙γ射线源 484

10-4-3 高能γ射线的特性 484

10-4-4 超高能γ射线 486

10-4-5 光子对物质的作用 486

10-5 中子 488

10-6 高能辐射的探测 489

10-6-1 宇宙射线成分探测仪 491

10-6-2 太阳质子、α粒子探测仪 491

10-6-3 宇宙射线的地下探测 492

10-6-4 宇宙射线的年龄 492

10-7 空间高能辐射防护 494

10-7-1 辐射量和单位 494

10-7-2 高能辐射对空间飞行的影响 495

10-7-3 辐射防护 497

附录 499

参考文献 519

汉英术语对照 524