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第1章 天体运行轨道 1

1.1 天体运行基本定律 1

1.1.1 开普勒行星运动定理 1

1.1.2 牛顿运动定律和万有引力定律 2

1.2 宇宙速度 3

1.2.1 第一宇宙速度v1-环绕速度 3

1.2.2 第二宇宙速度v2-脱离速度 5

1.2.3 第三宇宙速度v3-逃逸速度 5

1.3 航天器轨道要素 5

1.3.1 航天器轨道 5

1.3.2 开普勒轨道要素 6

1.4 航天器轨道分类 7

1.4.1 按轨道中心体分类 7

1.4.2 按轨道离地球表面高度分类 7

1.4.3 按轨道平面对赤道平面倾角分类 8

1.4.4 按轨道偏心率分类 8

1.4.5 按与中心体同步分类 9

1.5 航天器入轨 10

1.5.1 直接入轨 10

1.5.2 滑行入轨 10

1.5.3 过渡入轨 11

1.6 轨道滑行 11

1.6.1 能量守恒定律 11

1.6.2 航天器沿飞行轨道滑行 11

1.7 轨道转移 12

1.7.1 霍曼转移轨道 13

1.7.2 双椭圆转移轨道 13

1.7.3 地球同步转移轨道 14

1.8 再人大气 14

1.8.1 航天器返回轨道 14

1.8.2 再入大气 15

1.9 轨道摄动和轨道维持 15

1.9.1 近地轨道航天器轨道维持 15

1.9.2 高轨道航天器轨道维持 15

1.10 航天器姿态控制 16

第2章 运载火箭 17

2.1 火箭结构 17

2.2 火箭推进原理 19

2.2.1 液体火箭发动机 19

2.2.2 固体火箭发动机 20

2.3 火箭早期发展 21

2.3.1 早期火箭活动 21

2.3.2 对德国火箭人才和技术的争夺战 22

2.4 “德尔塔”运载火箭 26

2.4.1 “德尔塔”系列运载火箭简介 26

2.4.2 早期“德尔塔”运载火箭 27

2.4.3 “德尔塔”Ⅱ运载火箭 29

2.4.4 “德尔塔”Ⅲ运载火箭 29

2.4.5 “德尔塔”Ⅳ运载火箭 30

2.4.6 “德尔塔”运载火箭未来 31

2.5 “大力神”运载火箭 31

2.5.1 “大力神”系列运载火箭简介 31

2.5.2 “大力神”Ⅰ洲际弹道导弹 32

2.5.3 “大力神”Ⅱ洲际弹道导弹／运载火箭 33

2.5.4 “大力神”Ⅲ运载火箭 35

2.5.5 “大力神”Ⅳ运载火箭 35

2.6 “宇宙神”运载火箭 36

2.6.1 “宇宙神”运载火箭简介 36

2.6.2 早期“宇宙神”洲际弹道导弹／运载火箭 37

2.6.3 “宇宙神”Ⅰ运载火箭 40

2.6.4 “宇宙神”Ⅱ运载火箭 40

2.6.5 “宇宙神”Ⅲ运载火箭 41

2.6.6 “宇宙神”Ⅴ运载火箭 42

2.7 “土星”运载火箭 43

2.7.1 “土星”运载火箭简介 43

2.7.2 “土星”运载火箭早期发展 44

2.7.3 “土星”Ⅰ运载火箭 47

2.7.4 “土星”IB运载火箭 49

2.7.5 “土星”Ⅴ运载火箭 51

2.8 “战神”运载火箭 56

2.8.1 “战神”运载火箭出台背景 56

2.8.2 “战神”Ⅰ运载火箭 57

2.8.3 “战神”Ⅴ运载火箭 57

2.8.4 “战神”Ⅳ运载火箭 58

2.9 太空发射系统 58

2.9.1 太空发射系统火箭系列 59

2.9.2 太空发射系统的比较 59

2.10 未来运载火箭的发展 60

2.10.1 改进一次性运载火箭 60

2.10.2 开发核动力火箭 61

2.10.3 离子电推进火箭 61

2.10.4 私人企业太空商业活动 61

第3章 人造卫星 65

3.1 通信卫星 66

3.1.1 通信卫星 66

3.1.2 地球静止轨道通信卫星 67

3.1.3 近地轨道通信卫星 68

3.1.4 大倾角大偏心率椭圆轨道通信卫星 69

3.2 导航卫星 69

3.2.1 卫星导航 69

3.2.2 “子午仪”卫星导航系统 70

3.2.3 全球卫星定位系统 71

3.3 气象卫星 74

3.3.1 气象卫星观察 74

3.3.2 “泰罗斯”“艾萨”、改进“泰罗斯”极轨气象卫星 75

3.3.3 “云雨”系列极轨气象卫星 76

3.3.4 “戈斯”系列地球静止轨道气象卫星 77

3.4 地球资源卫星 79

3.4.1 卫星地球资源勘探 79

3.4.2 “陆地”卫星 79

3.4.3 地球观察系统 80

第4章 “水星”计划 83

4.1 “水星”载人飞船 83

4.2 运载火箭 85

4.3 航天员选拔和训练 86

4.4 不载人飞行 88

4.5 载人飞行 89

4.6 “水星”计划成果 92

第5章 “双子星座”计划 93

5.1 “双子星座”计划的诞生 93

5.2 “双子星座”载人飞船 94

5.3 “双子星座”运载火箭 96

5.4 “双子星座”计划不载人飞行 96

5.5 “双子星座”计划载人飞行 96

5.5.1 “双子星座”3——铺路飞行 96

5.5.2 “双子星座”4-——美国第一次太空行走 97

5.5.3 “双子星座”5——创世界纪录的8天太空飞行 97

5.5.4 “双子星座”7——14天太空飞行 98

5.5.5 “双子星座”6A——太空交会 99

5.5.6 “双子星座”8——人类首次实现太空对接和死里逃生紧急迫降 100

5.5.7 “双子星座”9A——不幸的任务 102

5.5.8 “双子星座”10 104

5.5.9 “双子星座”11 105

5.5.10 “双子星座”12——圆满结束 106

5.6 “双子星座”计划载人飞船和运载火箭 108

第6章 “阿波罗”计划 109

6.1 “阿波罗”计划出台背景 110

6.2 登月方式选择 112

6.3 “阿波罗”飞船指令舱／服务舱 113

6.4 “阿波罗”登月舱 114

6.5 “土星”运载火箭 115

6.5.1 “土星”Ⅰ运载火箭 115

6.5.2 “土星”IB运载火箭 116

6.5.3 “土星”Ⅴ运载火箭 116

6.6 不载人飞行 116

6.6.1 “土星”Ⅰ运载火箭飞行 116

6.6.2 “小乔伊”Ⅱ运载火箭飞行 117

6.6.3 “土星”IB／“土星”Ⅴ运载火箭飞行 117

6.7 载人飞行 118

6.7.1 近地轨道载人飞行 118

6.7.2 绕月飞行 119

6.7.3 理想“阿波罗”载人登月过程 120

6.7.4 “阿波罗”11-17载人登月飞行 122

6.8 “阿波罗”登月任务的结束 129

6.9 “阿波罗”-“联盟”测试计划 130

6.10 登月40周年奥巴马会晤当年航天员 132

第7章 航天飞机 133

7.1 航天飞机问世 135

7.2 航天飞机构造 136

7.2.1 轨道器 137

7.2.2 固体火箭助推器 139

7.2.3 外挂燃料箱 140

7.3 综合发射中心39 141

7.3.1 发射台39A和39B 141

7.3.2 轨道器准备厂房 142

7.3.3 垂直装配厂房 142

7.3.4 移动发射平台 142

7.3.5 履带式运输车 143

7.4 航天飞机任务简述 143

7.4.1 航天飞机发射 143

7.4.2 轨道器在轨飞行 144

7.4.3 轨道器返航和着陆 145

7.5 航天飞机应用 146

7.6 航天飞机退休 146

7.7 航天飞机成本 148

第8章 载人航天计划主要事故 149

8.1 “阿波罗”Ⅰ号指令舱大火 149

8.2 “挑战者”号航天飞机起飞爆炸 151

8.3 “哥伦比亚”号航天飞机返程解体 154

8.3.1 飞行任务 154

8.3.2 返航解体过程 156

8.3.3 碎片回收 157

8.3.4 “哥伦比亚”号事故调查委员会 157

第9章 空间站 159

9.1 空间站发展背景 159

9.2 “载人轨道研究实验室”和“载人轨道实验室” 161

9.3 “太空实验室” 162

9.3.1 “太空实验室”任务1 163

9.3.2 “太空实验室”任务2 163

9.3.3 “太空实验室”任务3 164

9.3.4 “太空实验室”任务4 164

9.3.5 “太空实验室”结束 164

9.4 “自由”号空间站 165

9.4.1 设计更改不断 166

9.4.2 转向国际空间站 167

9.5 国际空间站 167

9.5.1 国际空间站的建设 168

9.5.2 国际空间站主要结构 170

9.5.3 国际空间站轨道装配 171

9.5.4 能源和生命保障系统 172

9.5.5 轨道控制 172

9.5.6 空间站运输 173

9.5.7 空间站应用 174

9.5.8 任务结束和退出轨道 174

9.5.9 国际空间站私有化 176

9.6 空间基地 176

第10章 “星座”计划 179

10.1 “星座”计划背景 180

10.2 “猎户座”载人飞船 181

10.2.1 乘员舱 182

10.2.2 服务舱 183

10.2.3 发射夭折系统 183

10.3 “牵牛星”月球着陆器 184

10.4 地球出发级 185

10.4.1 地球出发级动力配置 185

10.4.2 地球出发级飞行 185

10.5 “战神”运载火箭 186

10.6 飞行任务 186

10.6.1 近地轨道飞行 186

10.6.2 飞往月球 187

10.6.3 星际飞行 188

第11章 深空探测 189

11.1 月球探测 190

11.1.1 “徘徊者”计划 191

11.1.2 “勘测者”计划 192

11.1.3 “月球轨道环行器” 193

11.1.4 “双子星座”计划 194

11.1.5 “阿波罗”计划 194

11.1.6 后续探月工程 194

11.2 金星探测 196

11.3 火星探测 198

11.4 其他行星探测 203

11.4.1 水星探测 203

11.4.2 木星探测 203

11.4.3 土星探测 205

11.4.4 天王星探测 206

11.4.5 海王星探测 206

11.5 太阳、矮行星、小行星带、彗星和柯依伯带探测 206

11.5.1 太阳探测 207

11.5.2 矮行星和小行星探测 209

11.5.3 柯依伯带探测 211

11.5.4 彗星探测 211

11.6 星际航行 212

11.6.1 “水手”号项目 213

11.6.2 “先驱者”项目 214

11.6.3 “旅行者”计划 216

11.6.4 “新视野”计划 219

11.7 太空观测 220

11.7.1 “大天文台”计划 220

11.7.2 后续太空观察计划 221

第12章 航天测控通信网 225

12.1 小型跟踪网 226

12.2 航天器跟踪和数据采集网 228

12.3 载人航天网 229

12.4 深空网 231

12.5 跟踪与数据中继卫星系统 233

第13章 发射场和着陆场 237

13.1 肯尼迪航天中心发射场和着陆场 237

13.2 卡纳维拉尔角空军基地发射场 238

13.3 范登堡空军基地 239

13.4 沃洛普斯飞行基地 241

13.5 安德华兹空军基地 243

13.6 白沙试验设施 244

13.7 海上发射 246

13.8 空中发射 247

第14章 国家航空航天局 249

14.1 美苏太空赛 249

14.2 国家航空咨询委员会 251

14.3 国家航空航天局 252

14.4 载人航天计划 253

14.4.1 X-15计划（1959-1968） 253

14.4.2 “水星”计划（1958-1963） 254

14.4.3 “双子星座”计划（1961-1966） 254

14.4.4 “阿波罗”计划（1961-1972） 255

14.4.5 “太空实验室”计划（1965-1979） 256

14.4.6 “阿波罗”-“联盟”飞船测试项目（1972-1975） 256

14.4.7 航天飞机计划（1972-2011） 257

14.4.8 国际空间站（1993-） 257

14.5 无人深空探测计划 258

14.5.1 “先驱者”计划（19588.17 —1978.8 ） 258

14.5.2 “水手”号计划（1962.7 —1973.11 ） 258

14.5.3 “太阳神”探测器 259

14.5.4 “海盗”计划 259

14.5.5 “旅行者”计划 260

14.5.6 “麦哲伦”号探测器 261

14.5.7 “伽利略”探测器 261

14.5.8 “哈勃”太空望远镜 261

14.5.9 “火星环球测量者” 262

14.5.10 火星车 262

14.5.11 “新视野”号探测器 264

14.6 NASA设施 264

14.7 NASA未来 265

第15章 美国航空航天局十大中心 269

15.1 埃姆斯研究中心 270

15.1.1 太空任务 270

15.1.2 试验风洞 271

15.2 阿姆斯特朗飞行研究中心 272

15.2.1 道格拉斯冲天火箭 272

15.2.2 受控橦击试验 273

15.2.3 气尖火箭发动机模型和黑鸟侦察机组合试验 273

15.2.4 月球登陆研究飞行器 273

15.3 格伦研究中心 273

15.3.1 梅子河试验基地 274

15.3.2 冰洞 275

15.3.3 零重力研究设备 275

15.4 戈达德航天飞行中心 275

15.4.1 历史 276

15.4.2 格林贝尔特地区内的设施 276

15.4.3 格林贝尔特地区外的设施 277

15.5 喷气推进实验室 277

15.5.1 历史 278

15.5.2 任务 279

15.6 兰利研究中心 280

15.6.1 历史 280

15.6.2 航空 281

15.6.3 航天 281

15.7 斯坦尼斯航天中心 282

15.7.1 历史 282

15.7.2 试验台 283

15.8 约翰逊太空中心 284

15.8.1 历史 285

15.8.2 中心设施 286

15.8.3 航天员训练 289

15.8.4 科学研究 289

15.9 肯尼迪航天中心 290

15.9.1 历史 291

15.9.2 设施 291

15.9.3 载人飞行任务 294

15.9.4 无人探测任务 295

15.9.5 国家历史景点 296

15.10 马歇尔太空飞行中心 296

15.10.1 历史 297

15.10.2 过去任务 299

15.10.3 现在和将来任务 304

附录： 307

苏联／俄罗斯载人航天 307

中国航天简介 320

中英文对照 339