第1章 概论 徐福祥 林华宝 侯深渊 1
1.1航天与卫星工程 1
1.1.1航天与航天系统 1
1.1.2航天技术与卫星工程 2
1.1.3卫星应用与卫星应用系统 3
1.2人造卫星的分类和应用 4
1.2.1科学卫星 4
1.2.2技术试验卫星 5
1.2.3应用卫星 5
1.2.4小型卫星 8
1.3卫星的系统组成 8
1.3.1有效载荷 8
1.3.2卫星平台 9
1.4卫星和卫星工程特点 10
1.4.1卫星的主要特点 10
1.4.2卫星工程的主要特点 11
1.5人造卫星技术的发展趋势 12
1.5.1通信卫星 12
1.5.2气象卫星 13
1.5.3地球资源卫星 13
1.5.4海洋卫星 14
1.5.5导航卫星 14
1.5.6侦察卫星 14
1.5.7小型卫星 14
1.6.1中国卫星工程的主要成就 15
1.6中国卫星工程的成就与展望 15
1.6.2 21世纪初中国卫星工程展望 17
第2章 地球空间环境特征及其对航天器的影响 都亨 19
2.1概述 19
2.2航天器主要轨道上的环境特征 20
2.2.1中性大气 21
2.2.2磁场 22
2.2.3等离子体和低能带电粒子 23
2.2.4高能带电粒子 24
2.2.5电磁辐射 25
2.2.6流星体和空间碎片 25
2.3.1对轨道的影响 28
2.3空间环境对航天器的影响 28
2.3.2对姿态的影响 29
2.3.3对表面材料的影响 30
2.3.4高能带电粒子的辐射损伤 30
2.3.5单粒子事件 30
2.3.6充电效应 31
2.3.7对温度的影响 32
2.4航天器研制对空间环境的需求 32
2.5空间环境预报与监测 32
第3章 卫星总体设计 彭成荣 吴开林 36
3.1概述 36
3.1.1卫星总体设计与系统工程观念 36
3.1.2卫星总体设计的基本任务和设计原则 37
3.1.3卫星总体设计的特点和要求 38
3.2任务分析 40
3.2.1用户任务要求及初步分析 40
3.2.2卫星轨道类型和选择 41
3.2.3约束条件的确定 44
3.2.4提出总体方案设想 44
3.2.5关键技术分析 45
3.2.6卫星研制技术流程初步制定 46
3.3卫星可行性总体方案论证 47
3.3.1方案分析和综合 47
3.3.2卫星与卫星工程大系统其他系统之间的接口 51
3.3.4方案优选 52
3.3.3卫星总体性能指标分析与综合 52
3.3.5总体优化设计 55
3.3.6方案论证报告和技术要求 58
3.4卫星总体方案设计 59
3.4.1意义和内容 59
3.4.2几个典型的总体性能指标预算 60
3.4.3卫星构型 64
3.4.4质量特性 66
3.4.5动力学分析 67
3.4.6方案评估和对分系统要求 72
3.5总体详细设计 74
3.6总体设计展望 76
3.6.1大型复杂卫星的总体设计 76
3.6.2微小型卫星的总体设计 77
3.6.3设计手段的进步 78
第4章 卫星轨道 张云彤 79
4.1概述 79
4.2卫星轨道力学 80
4.2.1坐标系 80
4.2.2卫星运动方程 82
4.2.3二体问题 87
4.2.4常数变易法和摄动方程 88
4.2.5一些重要的近似解 89
4.3轨道设计 91
4.4.1太阳同步轨道 97
4.4.2回归轨道 97
4.4几种常用的轨道 97
4.4.3冻结轨道 98
4.4.4地球静止轨道 99
4.4.5GPS轨道和定位原理 101
4.4.6双星定位原理 101
4.4.7卫星组网 102
4.4.8中继卫星测轨原理 103
4.5轨道确定 104
4.5.1初轨确定概况 104
4.5.2利用卡尔曼滤波的轨道改进方法 104
第5章 卫星有效载荷 陈世平 110
5.1概述 110
5.1.1卫星有效载荷的分类 110
5.1.2卫星有效载荷设计的一般原则 111
5.1.3卫星有效载荷设计的一般技术要求 112
5.2通信卫星有效载荷 113
5.2.1基本组成和工作原理 114
5.2.2性能参数和主要设计考虑 115
5.3地球资源卫星有效载荷 119
5.3.1光学成像遥感器 119
5.3.2多光谱类遥感器 121
5.3.3高空间分辨率类遥感器 123
5.3.4成像光谱仪类遥感器 124
5.3.5合成孔径雷达（SAR） 125
5.4气象卫星有效载荷 127
5.3.6数据传输设备 127
5.4.1扫描辐射成像仪 128
5.4.2大气探测仪 130
5.5海洋卫星有效载荷 133
5.5.1光学遥感器 134
5.5.2微波遥感器 136
5.6导航卫星有效载荷 139
5.6.1低轨测速导航系统卫星有效载荷 139
5.6.2全球导航定位系统卫星有效载荷 140
5.6.3地球同步卫星无线电测定系统（RDSS）卫星有效载荷 141
5.7侦察卫星有效载荷 141
5.7.1成像侦察卫星有效载荷 141
5.7.2电子侦察卫星有效载荷 144
5.7.3导弹预警卫星和海洋监视卫星有效载荷 146
5.8科学卫星有效载荷 147
5.8.1科学探测有效载荷的种类和主要性能 147
5.8.2科学试验有效载荷及有关试验结果 150
第6章 卫星结构与机构 陈烈民 152
6.1概述 152
6.1.1作用和功能 152
6.1.2组成和型式 153
6.1.3研制阶段和步骤 155
6.2卫星结构与机构的材料 156
6.2.1对材料的要求 156
6.2.3复合材料 157
6.2.2金属材料 157
6.2.4金属材料与复合材料的比较 158
6.2.5材料的应用和发展 159
6.3卫星结构的设计和分析 161
6.3.1设计要求 161
6.3.2设计原则 163
6.3.3载荷确定 163
6.3.4结构分析 164
6.3.5结构优化设计 166
6.4卫星机构的设计和分析 168
6.4.1设计要求 168
6.4.2设计原则 169
6.4.3机构分析 170
6.5.1结构的试验验证 171
6.5卫星结构与机构的试验验证 171
6.5.2机构的试验验证 173
第7章 卫星热控制 郭舜 175
7.1概述 175
7.2卫星热设计 177
7.2.1卫星热设计的任务和原则 177
7.2.2热控系统的方案设计 179
7.2.3热分析计算 181
7.2.4再入卫星的防热 182
7.3卫星热控制技术 183
7.3.1被动热控制技术 183
7.3.2主动热控技术 188
7.3.3卫星应用的制冷方法 190
7.4卫星热试验 191
7.4.1热平衡试验 191
7.4.2热相似试验 193
7.5展望 193
第8章 卫星姿态控制与轨道控制 吕振铎 徐福祥 197
8.1概述 197
8.1.1任务 197
8.1.2分类与组成 198
8.2卫星姿态动力学和运动学 200
8.2.1参考坐标系与运动学方程 200
8.2.2动力学方程 202
8.3.1 自旋卫星自旋轴姿态确定 203
8.3姿态确定 203
8.3.2三轴稳定卫星的三轴姿态确定 205
8.3.3姿态确定的状态估计 205
8.4姿态控制 206
8.4.1自旋卫星姿态控制 206
8.4.2双自旋卫星的消旋控制 207
8.4.3自旋卫星的章动控制 208
8.4.4三轴稳定卫星的三轴姿态控制 209
8.4.5姿态捕获 212
8.4.6磁控 213
8.4.7卫星平台姿态与有效载荷指向的复合控制 214
8.5.1轨道运动 215
8.5轨道运动与轨道动力学 215
8.5.2轨道动力学 216
8.6轨道控制 217
8.6.1轨道确定（空间导航） 217
8.6.2轨道控制的计算条件 218
8.6.3地球静止轨道卫星的轨道控制 220
8.6.4轨道保持 225
8.6.5再入和返回控制 227
8.7卫星星座的轨道控制 227
第9章 卫星推进 朱孝赉 230
9.1概述 230
9.2推进系统要求和方案 231
9.2.1推进系统主要参数 231
9.2.2卫星推进系统要求 232
9.2.3推进系统比较及选用原则 234
9.3推进系统设计和实现 237
9.3.1推进系统确定 237
9.3.2输送系统和推进剂量 243
9.3.3推力器 244
9.3.4推进剂管理 247
9.3.5推进剂 249
9.3.6推进剂剩余量计算 249
第10章 卫星电源与供配电 陈小霓 杨思忠 251
10.1概述 251
10.2.3锂－亚硫酰氯电池 252
10.2.2锌银蓄电池组 252
10.2.1能源转换器件及发电装置的选择 252
10.2发电装置 252
10.2.4氢氧燃料电池 253
10.2.5核电源 253
10.2.6太阳电池阵 254
10.3储能装置 258
10.3.1Cd-Ni蓄电池 258
10.3.2H2-Ni蓄电池 261
10.3.3锂离子蓄电池 263
10.4电源控制装置和系统拓扑结构 264
10.4.1电源母线与电源系统拓扑结构 264
10.4.2太阳电池阵的功率调节 265
10.4.3蓄电池组放电控制和功率调节 266
10.4.4充电控制和充电功率调节 267
10.5电源分系统接口 270
10.6卫星供配电 271
10.6.1供配电任务与体制 271
10.6.2卫星配电器 271
10.6.3火工品起爆控制器 273
10.7电源变换器 274
10.7.1电源变换器的功能和配置 274
10.7.2电源变换器的分类 275
10.7.3电源变换器设计 275
10.8.2电缆网的设计 276
10.8.1电缆网的功能及分类 276
10.8卫星电缆网 276
第11章 卫星测控与星载数据管理 陈宜元 278
11.1概述 278
11.1.1卫星测控系统的概念和作用 278
11.1.2卫星测控的特点 278
11.1.3卫星无线电测控与火箭、导弹无线电测控的区别 279
11.1.4卫星无线电测控的发展 280
11.2卫星测控信道传输及测控基本原理 281
11.2.1电波传播及无线电频率 281
11.2.2射频信道计算 282
11.2.3遥测、遥控多路传输原理 283
11.2.4跟踪测轨基本原理 285
11.3.1系统概况 287
11.3星载数据管理 287
11.3.2功能和原理 288
11.3.3系统部件及接口 289
11.3.4软件设计与工程化 293
11.4卫星测控网及统一测控系统 295
11.4.1地面测控网 295
11.4.2天基测控网 296
11.4.3统一测控系统 300
11.5空间数据系统咨询委员会简介 302
11.6卫星测控设计与实施 304
12.1概述 308
12.1.1利用空气阻力减速 308
第12章 卫星返回与再入 李颐黎 林华宝 308
12.1.2返回过程 309
12.1.3返回式航天器的分类 311
12.2返回轨道设计 312
12.3气动力加热和防热结构 315
12.4安全着陆和回收 320
12.4.1基本任务 320
12.4.2着陆系统 321
12.4.3标位装置 324
第13章 卫星电磁兼容性 孙？方 326
13.1概述 326
13.1.1基本概念 326
13.1.2电磁环境 327
13.1.4电磁兼容性对卫星效能的影响 328
13.1.3电磁干扰（EMI）三要素 328
13.1.5电磁兼容性的主要参数 329
13.2卫星系统的电磁兼容性设计 331
13.2.1卫星总体考虑的基本原则 331
13.2.2设计要求及内容 331
13.2.3系统间电磁兼容性控制 332
13.3电磁兼容性预测分析 333
13.3.1电磁兼容性预测的数学模型 333
13.3.2电磁兼容性基本方程 335
13.3.3预测分析方法和步骤 336
13.3.4预测分析过程的简化 337
13.4.1实验基本条件 338
13.4卫星电磁兼容性试验 338
13.3.5卫星不同研制阶段预测分析工作 338
13.4.2测试方法 339
13.4.3设备和分系统级EMC测试 341
13.4.4整星（系统）级电磁兼容性试验 345
13.5电磁兼容性标准和规范 348
13.5.1卫星研制中适用的标准 348
13.5.2航天系统电磁兼容性要求标准简介 349
13.5.3标准的剪裁 350
第14章 卫星可靠性 郭维长 352
14.1概述 352
14.2卫星可靠性的指标确定、分配和可靠性预计 354
14.2.1可靠性指标 354
14.2.3可靠性预计 355
14.2.2可靠性指标分配 355
14.3卫星故障预想 356
14.3.1故障模式及其影响分析 357
14.3.2故障树分析（FTA） 358
14.4卫星可靠性评估（贝叶斯方法） 361
14.4.1指数寿命型系统可靠度 361
14.4.2成败型系统可靠度 365
14.4.3正态分布下的性能可靠度 367
14.4.4系统可靠性评估示例 368
14.5软件可靠性简述 370
14.6卫星可靠性管理简述 372
14.7卫星可靠性发展趋势 373
15.1概述 375
第15章 卫星的计算机辅助设计 陈月根 375
15.2卫星的数字化模装 376
15.2.1DMU技术和卫星的数字化构型 376
15.2.2零件造型 377
15.2.3装配及品质检查 379
15.3卫星质量特性的CAD集成分析 380
15.3.1卫星质量特性分析的特点 380
15.3.2用三维CAD技术进行卫星质量特性计算 380
15.4CAD/CAM一体化的考虑 381
15.5结构有限元技术与卫星总体设计 383
15.5.1结构有限元方法及应用软件 383
15.5.2建模 384
15.5.4模型修正 385
15.5.3分析计算和后处理 385
15.6卫星的热分析 386
15.6.1卫星热分析的特点 386
15.6.2卫星热分析的过程及软件系统 386
15.6.3热分析建模 387
15.6.4外热流分析和辐射角系数计算 388
15.6.5温度场的计算 388
15.7空间环境的CAD集成分析 390
15.8卫星的计算机总体仿真 391
15.9卫星集成设计技术 393
15.9.1 SSDSE集成设计系统 394
15.9.2 SYSTEMA系统 395
15.9.3 AVIDM系统 396
15.10展望 397
第16章 卫星总装 马世俊 娄汉文 宋长根 400
16.1概述 400
16.1.1卫星总装的任务 400
16.1.2卫星总装技术的发展 401
16.2总装厂房要求 403
16.3总装设计 403
16.3.1总装设计的步骤 404
16.3.2安装设计要求 406
16.3.3仪器设备安装设计 407
16.3.4电缆安装设计 409
16.3.5管路安装设计 410
16.3.6安装支架设计 411
16.3.7连接与防松 412
16.3.8地面支撑机械设备的设计 413
16.3.9对接设计 414
16.3.10总装检测要求 414
16.4总装实施 414
16.4.1总装工艺设计和编制 414
16.4.2安装 416
16.4.3精度检测 418
16.4.4质量特性 420
16.4.5密封检漏 423
17.1概述 427
第17章 卫星电测 陈逢田 427
17.1.1电测的基本内容 428
17.1.2电测任务和测试环路 429
17.1.3对测试设备的基本要求 430
17.2分系统测试 431
17.3整星测试 433
17.3.1整星电测流程 434
17.3.2整星测试管理 435
17.3.3测试文件 436
17.3.4整星测试地线处理 437
17.4故障判断分析和处理 437
17.5自动化测试手段及发展趋势 439
17.5.1测试系统 440
17.5.3星地一体化 442
17.5.2测试软件设计 442
17.5.4卫星电测发展趋势 443
第18章 卫星环境试验 金恂叔 445
18.1概述 445
18.2环境试验在卫星研制中的应用 446
18.2.1卫星产品的特点 446
18.2.2卫星试验阶段的划分 447
18.2.3环境试验和风险管理的关系 448
18.2.4卫星环境试验的标准 449
18.3卫星环境试验项目 452
18.3.1环境试验分类和确定 452
18.3.2卫星环境试验项目介绍 453
18.4.2环境试验计划的整体有效性 459
18.4卫星环境试验的有效性 459
18.4.1对环境试验效果的估计 459
18.4.3单项试验的有效性 460
18.4.4环境工程工作的重要性 462
18.5卫星环境试验计划的制定 462
18.5.1制定原则 463
18.5.2试验计划内容 463
18.5.3试验矩阵 463
18.5.4试验计划的评审 463
18.5.5研制试验 464
18.5.6鉴定试验 465
18.5.7验收试验 466
18.5.8卫星环境试验的发展趋势 467