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