第1章 重返太空 1
1.1 阿波罗工程的遗产 2
1.2 阿波罗工程的技术成就 5
1.3 失去的岁月 7
1.4 新的思潮 10
1.5 人还是机器人 13
1.6 火星 15
1.7 山脉，谷地和平原 17
1.8 极地和冰盖 22
1.9 火星上的水 25
1.10 火星：待探测的行星 31
1.11 新技术 32
1.12 新材料 33
1.13 电子设备 34
1.14 推进技术 34
1.15 技术准备 37
1.16 往昔的争论 38
第2章 沃纳·冯·布劳恩与火星梦 41
2.1 《火星计划》的历史背景 42
2.2 火星问题 47
2.3 火星之梦 47
2.4 火星计划 51
2.5 太空飞船 54
2.6 登陆艇 58
2.7 渡越飞行器 60
2.8 《火星计划》出版后的火星 62
2.9 真实的火星 66
2.10 火星计划之旅 68
2.11 回顾 72
第3章 奔向火星 73
3.1 轨道：行星际公路 73
3.2 游荡的行星 75
3.3 物理和几何：轨道与圆锥曲线 82
3.4 到达轨道：火箭和运载器 87
3.5 行星际旅行：椭圆转移轨道 90
3.6 逃逸速度：抛物线和双曲线 93
3.7 从地球到火星的旅行：复杂的轨道 97
3.8 运动的行星：等待合适的时间 98
3.9 多快和多远 102
3.10 离开地球 103
3.11 更快的旅行 106
3.12 火星交会 109
3.13 返程 112
3.14 远征总速度变化 113
3.15 大气制动和大气捕获 114
3.16 借力飞行 116
3.17 最终的速度增量要求 119
3.18 载人远征 121
3.19 再论火箭方程 122
3.20 有效载荷质量 125
3.21 总结 126
第4章 利用化学火箭进行载人远征 127
4.1 阿波罗工程 127
4.2 阿波罗工程的策略 128
4.3 一个基本的火星任务 144
4.4 火箭发动机 149
4.5 任务轮廓 150
4.6 计算推进剂需求 152
4.7 优化火星基本任务 158
4.8 火箭科学 161
4.9 火箭和蒸汽发动机 162
4.10 火箭科学方程 165
4.11 火箭发动机 169
4.12 改进化学火箭 176
4.13 低温推进剂的贮存 176
4.14 制冷贮存 178
4.15 低温推进剂的优点 179
第5章 电推力器：从现在到未来的推进装置 181
5.1 电推进基本原理 182
5.2 电热推力器或电阻加热电离式推力器 184
5.3 电源和推力 186
5.4 电推进轨迹 189
5.5 不同类型的电推力器 191
5.6 电弧加热推力器 193
5.7 离子推力器 195
5.8 新星离子推力器 197
5.9 等离子体推力器 200
5.10 通过电场与磁场获得加速度 201
5.11 霍尔效应或稳态等离子体推力器 202
5.12 射频等离子体推力器 206
5.13 如今在用的电推力器 208
5.14 远征火星任务中的电推进 210
5.15 核电发电 211
5.16 原子核的基础知识 212
第6章 核裂变推力器：符合逻辑的答案 219
6.1 核热推进原理 221
6.2 核推力器设计 225
6.3 推进剂输送 227
6.4 反应堆室 228
6.5 反射层和操控杆 228
6.6 堆芯材料 229
6.7 核火箭推力器的早期研制 231
6.8 核推力器计划的复兴 232
6.9 核推进的安全性 237
6.10 远征火星探险使用的核热推进 242
6.11 核热推力器如何用于远征火星 247
6.12 双模式核热推力器 249
6.13 结论 251
第7章 由火星返回 254
7.1 返回用的推进剂 255
7.2 当地资源利用：在火星上制备推进剂 258
7.3 火星大气层 259
7.4 从火星大气层中提取制作核推进剂 261
7.5 从火星大气层中提取制作化学推进剂 262
7.6 一氧化碳和氧 263
7.7 甲烷和氧 267
7.8 甲烷火箭，火星上更多的化学成分 270
7.9 用火星上的推进剂进行远征 276
7.10 用大气进行制动 280
7.11 地球捕获和再入 282
7.12 火星捕获、进入和着陆 284
7.13 航天器保护 287
7.14 登陆火星 290
7.15 节约推进剂 291
第8章 远征火星 293
8.1 到21世纪20年代实现远征火星 294
8.2 地球—轨道货运飞行器 295
8.3 现代重型运载器 299
8.4 重型运载器构型 302
8.5 基于国家发射系统的运载器 304
8.6 基于能源号的运载器 304
8.7 基于航天飞机的运载器1型 305
8.8 基于航天飞机的运载器2型 306
8.9 基于土星5号的运载器 306
8.10 “大酒瓶”运载器 307
8.11 战神运载器 307
8.12 航天员的安全性 309
8.13 航天员的危险性 311
8.14 辐射 311
8.15 零重力环境 316
8.16 火星参考任务要素 318
8.17 首次发射窗口 320
8.18 第2次和后续发射窗口 322
8.19 远征火星的人员组成 324
8.20 生活舱 325
8.21 进入和着陆 328
8.22 航天员在火星上开展的工作 330
8.23 连接2个生活舱 331
8.24 探索 331
8.25 推进剂生产 332
8.26 上升飞行器和地球返回飞行器 334
8.27 地球—火星级 336
8.28 到达火星 338
8.29 完成火星参考任务 340
8.30 附录 341
8.31 地球轨道交会 342
8.32 备用生活舱 343
8.33 飞行器改进 346
8.34 减小质量 347
8.35 底线 348
第9章 如何从地球出发到达火星 351
9.1 技术障碍 351
9.2 80吨级运载器 352
9.3 气动防护罩 354
9.4 核问题 355
9.5 政治难题 360
9.6 国际空间站可作为火星探险的典范 360
9.7 国际空间站可作为火星探险的前身 364
9.8 机器人探索火星 366
9.9 着陆场和远征任务 373
9.10 挑战 376
9.11 反对火星探险的理由 378
9.12 人类远征火星的理由 383
9.13 人类需要做出选择 387
其他阅读材料 389