第1章 概论 1
1.1 航天器定义与分类 1
1.1.1 定义和分类 1
1.1.2 功能和作用 4
1.2 航天器系统与关键技术 6
1.2.1 各类航天器的构成 6
1.2.2 主要分系统与功能 10
1.2.3 总体设计要求 15
1.2.4 关键技术 17
1.3 航天器发展简史 17
1.3.1 发展简史 17
1.3.2 发展趋势 22
1.3.3 中国航天器技术的发展 24
1.4.1 空间通信 34
1.4 航天器的应用 34
1.4.2 空间观测与遥感 36
1.4.3 空间导航与定位 37
1.4.4 科学研究 38
1.4.5 军事应用 39
1.5 航天技术对社会发展的影响 41
1.5.1 航天技术与政治经济 41
1.5.2 航天技术与科学技术 42
1.5.3 航天技术与军事和国防 43
第2章 航天器空间环境 44
2.1 自然空间环境 44
2.1.1 地球大气 44
2.1.2 地球磁场与静电场 49
2.1.3 电磁辐射 52
2.1.4 粒子辐射 52
2.1.5 微流星及空间碎片 55
2.1.6 无线电噪声 60
2.1.7 空间微重力环境与空间真空环境 60
2.2 航天器内部微重力环境 61
2.2.1 产生机制 61
2.2.2 应用 62
2.3 空间环境对航天器的影响 64
2.3.1 空间热真空环境对航天器的影响 64
2.3.2 空间高能粒子辐射环境对航天器的影响 64
2.3.3 空间碎片环境、空间污染环境对航天器的影响 66
2.3.4 微流星环境对航天器的影响 67
2.3.5 空间等粒子体环境、磁层环境对航天器的影响 67
2.3.6 空间磁场环境与空间微重力环境对航天器的影响 69
2.3.7 空间大气环境、空间原子氧环境对航天器的影响 70
3.1.1 力学基本定律 72
3.1 基础知识 72
第3章 航天器技术基础 72
3.1.2 三种宇宙速度 74
3.1.3 作用于航天器的力和力矩 76
3.2 空间坐标系与轨道要素 77
3.2.1 坐标系 77
3.2.2 二体问题 80
3.2.3 轨道要素和特征参数 85
3.3 航天器轨道动力学基础 86
3.3.1 轨道摄动 86
3.3.2 轨道机动 89
3.4 航天器环绕地球运行的典型轨道 95
3.4.1 大椭圆轨道与圆轨道 95
3.4.2 太阳同步轨道 96
3.4.3 地球同步轨道 97
3.4.4 回归轨道 97
3.4.5 特殊轨道 98
3.4.6 卫星星座 99
3.5 航天器星际飞行轨道 103
3.5.1 地月飞行轨道 103
3.5.2 星际飞行轨道 105
3.6 航天器姿态动力学基础 106
3.6.1 无力矩运动 106
3.6.2 力矩响应 108
3.6.3 旋转动能 109
3.6.4 姿态扰动力矩 110
3.6.5 姿态动力学方程 113
3.6.6 挠性卫星的动力学问题 115
3.7 航天器发射窗口 116
4.1 概述 120
4.1.1 传热方式 120
第4章 航天器热控制技术 120
4.1.2 航天器热控制概念 124
4.1.3 航天器飞行热环境 125
4.1.4 航天器的热平衡 128
4.2 航天器被动热控制技术 131
4.2.1 热控涂层 132
4.2.2 多层隔热材料 135
4.2.3 热管 140
4.2.4 相变材料热控制 141
4.3 航天器主动热控制技术 141
4.3.1 辐射式主动热控制方法 143
4.3.2 传导式主动热控制方法 145
4.3.3 对流主动热控制方法 148
4.3.4 电热热控制方法 151
4.3.5 航天器制冷方法 152
4.4.2 卫星热控制材料与热控制装置 154
4.4 卫星热结构与热控制 154
4.4.1 卫星热结构类型与热设计 154
4.4.3 卫星热控制系统实例 158
4.5 载人航天器热控制 159
4.5.1 热控制系统任务与总体要求 159
4.5.2 热控制系统组成与功能 160
4.5.3 载人航天器热控制系统实例 162
4.6 航天器热控制技术发展趋势 164
第5章 航天器电源与推进技术 167
5.1 航天器电源 167
5.1.1 概念和功能 167
5.1.2 电源系统的组成 168
5.1.3 系统选择与设计要求 171
5.1.4 应用 175
5.1.5 先进的电源技术 177
5.2 航天器推进系统 181
5.2.1 推进系统的分类与主要参数 183
5.2.2 推进系统的要求与选用原则 185
5.2.3 推进系统的设计与实现 190
5.3 化学火箭推进系统 191
5.3.1 液体火箭发动机 192
5.3.2 固体火箭发动机 198
5.3.3 固液混合型火箭发动机 200
5.4 电推进系统 201
5.4.1 电热式推进系统 202
5.4.2 静电式推进系统 206
5.4.3 电磁式推进系统 209
5.5 其他先进的推进技术 213
5.5.1 激光推进 213
5.5.2 系绳推进 219
5.5.3 太阳帆推进 222
5.5.4 反物质推进 226
第6章 航天器控制技术 230
6.1 概述 230
6.2 航天器导航技术 233
6.2.1 惯性导航 234
6.2.2 天文导航 238
6.2.3 GPS导航 241
6.2.4 组合导航 249
6.3 航天器轨道控制 250
6.3.1 变轨控制与轨道机动 250
6.3.2 轨道保持 254
6.3.3 交会与对接 259
6.3.4 再入与着陆控制 264
6.4.2 姿态控制系统设计要求 266
6.4.1 姿态控制系统组成与功能 266
6.4 航天器姿态控制 266
6.4.3 姿态确定系统（姿态敏感器） 267
6.4.4 姿态稳定控制系统 271
6.4.5 姿态机动控制系统 280
6.5 航天器典型控制系统举例 283
第7章 航天器测控与通信技术 285
7.1 概述 285
7.1.1 电磁波 285
7.1.2 天线 288
7.1.3 空间通信 292
7.2 航天器测控 292
7.2.1 跟踪测轨 292
7.2.2 遥测 293
7.2.3 遥控 304
7.2.4 举例 308
7.3 航天器通信 311
7.3.1 任务 311
7.3.2 系统、组成与原理 312
7.3.3 举例 315
7.4 航天器数据管理 318
7.4.1 系统构成、主要功能和设计要求 318
7.4.2 系统体系结构与接口技术 320
7.4.3 系统硬件 320
7.4.4 系统软件 321
第8章 航天器再入与返回技术 324
8.1 概述 324
8.1.1 航天器再入与返回过程 324
8.1.2 返回式航天器分类 326
8.1.3 关键技术及发展概况 329
8.2 航天器返回轨道 335
8.2.1 再入与返回轨道基本方程 339
8.2.2 弹道式再入航天器的返回轨道 341
8.2.3 弹道—升力式航天器的返回轨道 349
8.2.4 升力式再入航天器的返回轨道 351
8.3 返回式航天器的气动力和气动热防护 352
8.3.1 返回式航天器空气动力学基本概念 352
8.3.2 返回式航天器气动力分析 355
8.3.3 返回式航天器气动热分析 357
8.3.4 返回式航天器气动外形设计要求 359
8.4 返回式航天器的导航与控制［14］ 362
8.4.1 弹道式再入航天器返回控制 363
8.4.2 弹道—升力式再入航天器返回控制 364
8.4.3 升力式再入航天器制导与控制 365
8.5 返回式航天器回收与着陆系统 365
8.5.1 回收系统组成、功能 367
8.5.2 主要技术 369
第9章 载人航天器环境控制生命保障与应急救生技术 372
9.1 概述 372
9.1.1 人的因素 373
9.1.2 对“机”的安全要求原则 373
9.1.3 对航天中不利环境的防护要求 374
9.2 航天员 374
9.2.1 航天员的任务 375
9.2.2 航天员的选拔 375
9.2.3 航天员的训练 376
9.2.4 航天员医学监督与医学保障 377
9.2.5 航天服 378
9.2.6 个人救生物品 379
9.2.7 航天员营养与食品 380
9.3 载人航天器环境控制与生命保障技术 380
9.3.1 系统任务、类型、功能与组成 381
9.3.2 关键技术 383
9.3.3 典型环境控制与生命保障系统分析 391
9.3.4 发展趋势 393
9.4 载人航天器应急救生技术 394
9.4.1 应急救生分类 394
9.4.2 应急救生策略 395
9.4.3 应急救生系统组成与功能 398
9.4.4 典型应急救生系统分析 400
9.4.5 发展趋势 404
第10章 卫星和空间探测器 406
10.1 概述 406
10.2 卫星的结构、组成与功能 409
10.2.1 卫星结构的选择、要求和分类 409
10.2.2 卫星结构的材料、分析与设计 411
10.2.3 卫星的主要分系统和功能 412
10.3.1 主要类型 417
10.3 对地观测卫星 417
10.3.2 主要有效载荷 422
10.4 中继卫星 426
10.4.1 主要类型 426
10.4.2 主要有效载荷 427
10.5 空间基准卫星 429
10.5.1 主要类型 429
10.5.2 主要有效载荷 430
10.6 空间探测器 430
10.6.1 月球探测器 434
10.6.2 行星（际）探测器 436
10.7 微型卫星及分布式航天器 452
10.7.1 基本原理与关键技术 452
10.7.2 发展趋势 455
11.1 概述 458
第11章 载人航天器 458
11.2 载人飞船 461
11.2.1 飞船组成、结构与功能 462
11.2.2 典型载人飞船 463
11.3 空间站 466
11.3.1 空间站组成、结构与功能 467
11.3.2 典型空间站 468
11.4 航天飞机 474
11.4.1 航天飞机系统组成、结构与功能 475
11.4.2 典型航天飞机 479
11.5 完全可重复使用天地往返运输系统 481
11.5.1 美国X—系列RLV计划 483
11.5.2 关键技术 488
11.5.3 发展趋势 490
参考文献 493