第1章 远程呈现 1
1.1 现场描述 1
1.1.1 繁忙之夜 4
1.1.2 任务节点 5
1.1.3 突发事件 6
1.1.4 解决方案 9
1.2 天地链路 10
1.2.1 航天器与深空网 11
1.2.2 微波 11
1.2.3 天线增益 14
1.2.4 链路功率 14
1.2.5 所有因素 15
1.2.6 信噪比SNR 18
1.2.7 放大器 20
1.2.8 HEMT低噪声放大器 22
1.2.9 Master低噪声放大器 23
1.2.10 LNA带宽 24
1.2.11 微波信号传输 24
1.2.12 闭环接收机 25
1.2.13 开环接收机 26
1.2.14 信息传输 26
1.2.15 调制方式 27
1.2.16 数据信号功率 28
1.2.17 检错与纠错 29
1.2.18 遥测锁定 32
1.2.19 数据压缩 33
1.2.20 香农极限 34
1.2.21 数据结构 34
1.2.22 工程数据和科学数据 36
1.2.23 CCSDS 38
1.2.24 远程控制 38
1.2.25 空间信标 40
1.3 不只远程呈现 42
注释 42
参考文献 44
第2章 深空导航 47
2.1 火星任务误算 47
2.2 飞行路径选择 49
2.3 轨道确定与制导 51
2.3.1 开普勒、牛顿及其定律 52
2.3.2 模型和观测 53
2.3.3 光学导航 55
2.3.4 自主导航 55
2.4 测量 56
2.4.1 坐标系统 57
2.4.2 多普勒频移 60
2.4.3 单程、双程、三程 62
2.4.4 测距 64
2.4.5 VLBI——甚长基线干涉测量技术 65
2.4.6 集中处理 68
2.5 轨迹修正和配平机动 68
2.5.1 目标平面 70
2.5.2 机动实施 73
2.6 引力助推 75
2.6.1 壮观之旅 76
2.6.2 工作原理 77
2.7 既有关系的破裂 79
注释 80
参考文献 82
第3章 航天器姿态控制技术 85
3.1 遥远的摆动 85
3.2 姿态控制系统 88
3.3 交叉学科 91
3.4 稳定性 94
3.4.1 自旋稳定 94
3.4.2 三轴控制 97
3.4.3 混合型 98
3.5 姿态控制外设 99
3.5.1 AACS输入设备 99
3.5.2 AACS输出设备 105
3.6 AACS科学实验 113
3.7 AACS故障及保护 115
注释 116
参考文献 117
第4章 推进系统 119
4.1 发射 119
4.2 牛顿第三定律 121
4.2.1 反应物质——水 122
4.2.2 火箭原理 123
4.2.3 固体火箭范例 124
4.2.4 性能比较 124
4.3 行星际航行 125
4.3.1 喷管 126
4.4 推进系统设计 127
4.4.1 固体火箭发动机 128
4.4.2 单组元液体推进系统 130
4.4.3 双组元液体推进系统 132
4.4.4 失重储箱 135
4.4.5 双模式和混合动力 135
4.4.6 电推进 136
4.5 基础系统 138
注释 139
参考文献 140
第5章 其他星载子系统 142
5.0.1 体系结构 142
5.0.2 航天器载荷舱 142
5.1 电源子系统 143
5.1.1 电压与电流 143
5.1.2 太阳帆板 144
5.1.3 电池 147
5.1.4 RTG 150
5.1.5 电能调节与配给 152
5.1.6 功率裕量 154
5.2 结构子系统 154
5.2.1 功能 154
5.2.2 材料 155
5.2.3 组件 155
5.2.4 实例 156
5.2.5 发射前结构测试 157
5.3 指令和遥测子系统 158
5.3.1 CTS的作用 158
5.3.2 数据存储 159
5.3.3 数据总线 159
5.3.4 热控 160
5.3.5 脉冲 160
5.4 故障保护 160
5.4.1 安全模式 161
5.4.2 容错结构 161
5.4.3 故障保护监视 162
5.4.4 故障保护响应 163
5.4.5 关键指令 163
5.4.6 安全模式恢复 164
5.5 热控子系统 164
5.5.1 辐射热传导 165
5.5.2 热产生 167
5.5.3 传导传热 167
5.5.4 组件 167
5.5.5 进入大气 171
5.5.6 热真空管测试 173
5.6 机械子系统 173
5.6.1 释放装置 174
5.6.2 伸展臂 175
5.7 科学仪器 177
注释 177
参考文献 178
第6章 科学仪器与实验 181
6.1 科学问题 182
6.2 有效载荷 183
6.3 科学仪器 183
6.3.1 四种类型 183
6.3.2 科学问题和仪器 185
6.3.3 成像科学仪器 186
6.3.4 高度计 200
6.3.5 微波辐射计和散射计 201
6.3.6 光学光谱仪器 201
6.3.7 质谱仪 211
6.3.8 大气分析仪器 212
6.3.9 有源光谱仪 214
6.3.10 磁强计 215
6.3.11 无线电和等离子波探测器 215
6.3.12 撞击和尘埃检测器 216
6.3.13 带电粒子探测器 217
6.3.14 小结 218
6.4 在轨科学实验 218
6.4.1 掩日和掩星 218
6.4.2 无线电掩星实验 219
6.4.3 无线电天体力学实验 220
6.4.4 上合实验 222
6.4.5 无线电引力辐射搜索 223
6.4.6 双基地无线电观测 224
6.4.7 重力场测量 224
6.4.8 校准和地面应用 225
6.5 科学数据管道 226
6.5.1 电视、广播和报纸 227
6.5.2 网络媒体 227
6.5.3 同行评审期刊 228
6.5.4 科学机构会议 229
6.5.5 数据传递 230
6.5.6 发展前景 231
注释 231
参考文献 234
第7章 任务制定与实现 243
7.1 项目指南 243
7.1.1 财务方面 244
7.1.2 关于火星侦察兵计划 244
7.1.3 AO响应 244
7.2 航天器类别 245
7.2.1 工程验证航天器 245
7.2.2 天文观测航天器 246
7.2.3 飞越航天器 247
7.2.4 轨道航天器 247
7.2.5 大气探测航天器 247
7.2.6 着陆和穿透航天器 248
7.2.7 巡视航天器 248
7.2.8 通信和导航航天器 248
7.2.9 尺寸及复杂性 249
7.3 任务制定 249
7.3.1 十年调查 250
7.3.2 竞争型任务 250
7.3.3 分配型任务 250
7.3.4 任务管理 251
7.3.5 任务阶段 254
7.3.6 评审 255
7.3.7 准备阶段A：概念探索 256
7.3.8 阶段A：概念和技术开发 262
7.3.9 阶段B：初步设计和技术实现 262
7.3.10 阶段C：最终设计与工程研制 265
7.3.11 阶段D：装配、集成、测试和发射 265
7.4 任务实施 269
7.4.1 阶段E：飞行操作和数据分析 269
7.4.2 阶段F：项目结束 279
注释 281
参考文献 282
第8章 展望 284
8.1 航天器总线技术 285
8.2 科学 288
8.2.1 引力波天文学 288
8.2.2 系外行星探索 289
8.2.3 外星生命搜索 289
8.2.4 宜居地确认 290
8.2.5 传感器性能改进 290
8.3 出版和电子媒介 291
8.4 人类太空旅行 291
8.5 保护地球 292
8.6 现实意义 293
注释 294
参考文献 294
附录A 典型航天器 296
A.1 旅行者号航天器 297
A.2 新地平线号探测器 298
A.3 斯皮策太空望远镜 300
A.4 钱德拉太空望远镜 302
A.5 伽利略号航天器 303
A.6 卡西尼号航天器 305
A.7 信使号航天器 307
A.8 惠更斯航天器 308
A.9 凤凰号航天器 310
A.10 火星科学实验室航天器 312
A.11 深度撞击号航天器 314
A.12 深空1号航天器 315
附录B 典型仪器 318
B.1 固态成像器 319
B.2 高分辨率成像科学仪器 320
B.3 无线电探测和测距仪 321
B.4 火星轨道器激光高度计 322
B.5 红外线摄谱仪 323
B.6 激光感应遥感化学微成像仪 324
B.7 磁强计 325
B.8 大气结构探测仪 326
B.9 阿尔法粒子X射线光谱仪 327
B.10 微型莫斯鲍尔光谱仪 329
B.11 恒星参考单元 330
B.12 深空站55 331
附录C 宇宙空间 333
参考文献 339
附录D 电磁波谱 340
附录E 大事记 345
附录F 量纲，缩略语，希腊字母 366
缩略语 369
名词术语 381