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