目 錄 第1章　天體運(yùn)行軌道 001 1.1天體運(yùn)行基本定律 001 1.1.1開普勒行星運(yùn)動(dòng)定理 001 1.1.2牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬有引力定律 002 1.2宇宙速度 003 1.2.1第一宇宙速度v1-環(huán)繞速度 003 1.2.2第二宇宙速度v2-脫離速度 005 1.2.3第三宇宙速度v3-逃逸速度 005 1.3航天器軌道要素 005 1.3.1航天器軌道 005 1.3.2開普勒軌道要素 006 1.4航天器軌道分類 007 1.4.1按軌道中心體分類 007 1.4.2按軌道離地球表面高度分類 007 1.4.3按軌道平面對(duì)赤道平面傾角分類 008 1.4.4按軌道偏心率分類 008 1.4.5按與中心體同步分類 009 1.5航天器入軌 010 1.5.1直接入軌 010 1.5.2滑行入軌 010 1.5.3過渡入軌 011 1.6軌道滑行 011 1.6.1能量守恒定律 011 1.6.2航天器沿飛行軌道滑行 011 1.7軌道轉(zhuǎn)移 012 1.7.1霍曼轉(zhuǎn)移軌道 013 1.7.2雙橢圓轉(zhuǎn)移軌道 013 1.7.3地球同步轉(zhuǎn)移軌道 014 1.8再入大氣 014 1.8.1航天器返回軌道 014 1.8.2再入大氣 015 1.9軌道攝動(dòng)和軌道維持 015 1.9.1近地軌道航天器軌道維持 015 1.9.2高軌道航天器軌道維持 015 1.10航天器姿態(tài)控制 016 第2章　運(yùn)載火箭 017 2.1火箭結(jié)構(gòu) 017 2.2火箭推進(jìn)原理 019 2.2.1液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 019 2.2.2固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 020 2.3火箭早期發(fā)展 021 2.3.1早期火箭活動(dòng) 021 2.3.2對(duì)德國火箭人才和技術(shù)的爭奪戰(zhàn) 022 2.4“德爾塔”運(yùn)載火箭 026 2.4.1“德爾塔”系列運(yùn)載火箭簡介 026 2.4.2早期“德爾塔”運(yùn)載火箭 027 2.4.3“德爾塔”II運(yùn)載火箭 029 2.4.4“德爾塔”III運(yùn)載火箭 029 2.4.5“德爾塔”IV運(yùn)載火箭 030 2.4.6“德爾塔”運(yùn)載火箭未來 031 2.5“大力神”運(yùn)載火箭 031 2.5.1“大力神”系列運(yùn)載火箭簡介 031 2.5.2“大力神”I洲際彈道導(dǎo)彈 032 2.5.3“大力神”II洲際彈道導(dǎo)彈/運(yùn)載火箭 033 2.5.4“大力神”III運(yùn)載火箭 035 2.5.5“大力神”IV運(yùn)載火箭 035 2.6“宇宙神”運(yùn)載火箭 036 2.6.1“宇宙神”運(yùn)載火箭簡介 036 2.6.2早期“宇宙神”洲際彈道導(dǎo)彈/運(yùn)載火箭 037 2.6.3“宇宙神”I運(yùn)載火箭 040 2.6.4“宇宙神”II運(yùn)載火箭 040 2.6.5“宇宙神”III運(yùn)載火箭 041 2.6.6“宇宙神”V運(yùn)載火箭 042 2.7“土星”運(yùn)載火箭 043 2.7.1“土星”運(yùn)載火箭簡介 043 2.7.2“土星”運(yùn)載火箭早期發(fā)展 044 2.7.3“土星”I運(yùn)載火箭 047 2.7.4“土星”IB運(yùn)載火箭 049 2.7.5“土星”V運(yùn)載火箭 051 2.8“戰(zhàn)神”運(yùn)載火箭 056 2.8.1“戰(zhàn)神”運(yùn)載火箭出臺(tái)背景 056 2.8.2“戰(zhàn)神”I運(yùn)載火箭 057 2.8.3“戰(zhàn)神”V運(yùn)載火箭 057 2.8.4“戰(zhàn)神”IV運(yùn)載火箭 058 2.9太空發(fā)射系統(tǒng) 058 2.9.1太空發(fā)射系統(tǒng)火箭系列 059 2.9.2太空發(fā)射系統(tǒng)的比較 059 2.10未來運(yùn)載火箭的發(fā)展 060 2.10.1改進(jìn)一次性運(yùn)載火箭 060 2.10.2開發(fā)核動(dòng)力火箭 061 2.10.3離子電推進(jìn)火箭 061 2.10.4私人企業(yè)太空商業(yè)活動(dòng) 061 第3章　人造衛(wèi)星 065 3.1通信衛(wèi)星 066 3.1.1通信衛(wèi)星 066 3.1.2地球靜止軌道通信衛(wèi)星 067 3.1.3近地軌道通信衛(wèi)星 068 3.1.4大傾角大偏心率橢圓軌道通信衛(wèi)星 069 3.2導(dǎo)航衛(wèi)星 069 3.2.1衛(wèi)星導(dǎo)航 069 3.2.2“子午儀”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 070 3.2.3全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) 071 3.3氣象衛(wèi)星 074 3.3.1氣象衛(wèi)星觀察 074 3.3.2“泰羅斯”“艾薩”、改進(jìn)“泰羅斯”極軌氣象衛(wèi)星 075 3.3.3“云雨”系列極軌氣象衛(wèi)星 076 3.3.4“戈斯”系列地球靜止軌道氣象衛(wèi)星 077 3.4地球資源衛(wèi)星 079 3.4.1衛(wèi)星地球資源勘探 079 3.4.2“陸地”衛(wèi)星 079 3.4.3地球觀察系統(tǒng) 080 第4章“水星”計(jì)劃 083 4.1“水星”載人飛船 083 4.2運(yùn)載火箭 085 4.3航天員選拔和訓(xùn)練 086 4.4不載人飛行 088 4.5載人飛行 089 4.6“水星”計(jì)劃成果 092 第5章　“雙子星座”計(jì)劃 093 5.1“雙子星座”計(jì)劃的誕生 093 5.2“雙子星座”載人飛船 094 5.3“雙子星座”運(yùn)載火箭 096 5.4“雙子星座”計(jì)劃不載人飛行 096 5.5“雙子星座”計(jì)劃載人飛行 096 5.5.1“雙子星座”3——鋪路飛行 096 5.5.2“雙子星座”4 -——美國第一次太空行走 097 5.5.3“雙子星座”5―創(chuàng)世界紀(jì)錄的8天太空飛行 097 5.5.4“雙子星座”7——14天太空飛行 098 5.5.5“雙子星座”6A——2太空交會(huì) 099 5.5.6“雙子星座”8——人類首次實(shí)現(xiàn)太空對(duì)接和死里逃生緊急迫降 100 5.5.7“雙子星座”9A——不幸的任務(wù) 102 5.5.8“雙子星座”10 104 5.5.9“雙子星座”11 105 5.5.10“雙子星座”12——圓滿結(jié)束 106 5.6“雙子星座”計(jì)劃載人飛船和運(yùn)載火箭 108 第6章　“阿波羅”計(jì)劃 109 6.1“阿波羅”計(jì)劃出臺(tái)背景 110 6.2登月方式選擇 112 6.3“阿波羅”飛船指令艙/服務(wù)艙 113 6.4“阿波羅”登月艙 114 6.5“土星”運(yùn)載火箭 115 6.5.1“土星”I運(yùn)載火箭 115 6.5.2“土星”IB運(yùn)載火箭 116 6.5.3“土星”V運(yùn)載火箭 116 6.6不載人飛行 116 6.6.1“土星”I運(yùn)載火箭飛行 116 6.6.2“小喬伊”II運(yùn)載火箭飛行 117 6.6.3“土星”IB /“土星”V運(yùn)載火箭飛行 117 6.7載人飛行 118 6.7.1近地軌道載人飛行 118 6.7.2繞月飛行 119 6.7.3理想“阿波羅”載人登月過程 120 6.7.4“阿波羅”11-17載人登月飛行 122 6.8“阿波羅”登月任務(wù)的結(jié)束 129 6.9“阿波羅”-“聯(lián)盟”測試計(jì)劃 130 6.10登月40周年奧巴馬會(huì)晤當(dāng)年航天員 132 第7章　航天飛機(jī) 133 7.1航天飛機(jī)問世 135 7.2航天飛機(jī)構(gòu)造 136 7.2.1軌道器 137 7.2.2固體火箭助推器 139 7.2.3外掛燃料箱 140 7.3綜合發(fā)射中心39 141 7.3.1發(fā)射臺(tái)39A和39B 141 7.3.2軌道器準(zhǔn)備廠房 142 7.3.3垂直裝配廠房 142 7.3.4移動(dòng)發(fā)射平臺(tái) 142 7.3.5履帶式運(yùn)輸車 143 7.4航天飛機(jī)任務(wù)簡述 143 7.4.1航天飛機(jī)發(fā)射 143 7.4.2軌道器在軌飛行 144 7.4.3軌道器返航和著陸 145 7.5航天飛機(jī)應(yīng)用 146 7.6航天飛機(jī)退休 146 7.7航天飛機(jī)成本 148 第8章　載人航天計(jì)劃主要事故 149 8.1“阿波羅”I號(hào)指令艙大火 149 8.2“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)起飛爆炸 151 8.3“哥倫比亞”號(hào)航天飛機(jī)返程解體 154 8.3.1飛行任務(wù) 154 8.3.2返航解體過程 156 8.3.3碎片回收 157 8.3.4“哥倫比亞”號(hào)事故調(diào)查委員會(huì) 157 第9章　空間站 159 9.1空間站發(fā)展背景 159 9.2“載人軌道研究實(shí)驗(yàn)室”和“載人軌道實(shí)驗(yàn)室” 161 9.3“太空實(shí)驗(yàn)室” 162 9.3.1“太空實(shí)驗(yàn)室”任務(wù)1 163 9.3.2“太空實(shí)驗(yàn)室”任務(wù)2 163 9.3.3“太空實(shí)驗(yàn)室”任務(wù)3 164 9.3.4“太空實(shí)驗(yàn)室”任務(wù)4 164 9.3.5“太空實(shí)驗(yàn)室”結(jié)束 164 9.4“自由”號(hào)空間站 165 9.4.1設(shè)計(jì)更改不斷 166 9.4.2轉(zhuǎn)向國際空間站 167 9.5國際空間站 167 9.5.1國際空間站的建設(shè) 168 9.5.2國際空間站主要結(jié)構(gòu) 170 9.5.3國際空間站軌道裝配 171 9.5.4能源和生命保障系統(tǒng) 172 9.5.5軌道控制 172 9.5.6空間站運(yùn)輸 173 9.5.7空間站應(yīng)用 174 9.5.8任務(wù)結(jié)束和退出軌道 174 9.5.9國際空間站私有化 176 9.6空間基地 176 第10章　“星座”計(jì)劃 179 10.1“星座”計(jì)劃背景 180 10.2“獵戶座”載人飛船 181 10.2.1乘員艙 182 10.2.2服務(wù)艙 183 10.2.3發(fā)射夭折系統(tǒng) 183 10.3“牽牛星”月球著陸器 184 10.4地球出發(fā)級(jí) 185 10.4.1地球出發(fā)級(jí)動(dòng)力配置 185 10.4.2地球出發(fā)級(jí)飛行 185 10.5“戰(zhàn)神”運(yùn)載火箭 186 10.6飛行任務(wù) 186 10.6.1近地軌道飛行 186 10.6.2飛往月球 187 10.6.3星際飛行 188 第11章　深空探測 189 11.1月球探測 190 11.1.1“徘徊者”計(jì)劃 191 11.1.2“勘測者”計(jì)劃 192 11.1.3“月球軌道環(huán)行器” 193 11.1.4“雙子星座”計(jì)劃 194 11.1.5“阿波羅”計(jì)劃 194 11.1.6后續(xù)探月工程 194 11.2金星探測 196 11.3火星探測 198 11.4其他行星探測 203 11.4.1水星探測 203 11.4.2木星探測 203 11.4.3土星探測 205 11.4.4天王星探測 206 11.4.5海王星探測 206 11.5太陽、矮行星、小行星帶、彗星和柯依伯帶探測 206 11.5.1太陽探測 207 11.5.2矮行星和小行星探測 209 11.5.3柯依伯帶探測 211 11.5.4彗星探測 211 11.6星際航行 212 11.6.1“水手”號(hào)項(xiàng)目 213 11.6.2“先驅(qū)者”項(xiàng)目 214 11.6.3“旅行者”計(jì)劃 216 11.6.4“新視野”計(jì)劃 219 11.7太空觀測 220 11.7.1“大天文臺(tái)”計(jì)劃 220 11.7.2后續(xù)太空觀察計(jì)劃 221 第12章　航天測控通信網(wǎng) 225 12.1小型跟蹤網(wǎng) 226 12.2航天器跟蹤和數(shù)據(jù)采集網(wǎng) 228 12.3載人航天網(wǎng) 229 12.4深空網(wǎng) 231 12.5跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng) 233 第13章　發(fā)射場和著陸場 237 13.1肯尼迪航天中心發(fā)射場和著陸場 237 13.2卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射場 238 13.3范登堡空軍基地 239 13.4沃洛普斯飛行基地 241 13.5安德華茲空軍基地 243 13.6白沙試驗(yàn)設(shè)施 244 13.7海上發(fā)射 246 13.8空中發(fā)射 247 第14章　國家航空航天局 249 14.1美蘇太空賽 249 14.2國家航空咨詢委員會(huì) 251 14.3國家航空航天局 252 14.4載人航天計(jì)劃 253 14.4.1 X-15計(jì)劃(1959–1968) 253 14.4.2“水星”計(jì)劃(1958–1963) 254 14.4.3“雙子星座”計(jì)劃(1961–1966) 254 14.4.4“阿波羅”計(jì)劃(1961–1972) 255 14.4.5“太空實(shí)驗(yàn)室”計(jì)劃(1965–1979) 256 14.4.6“阿波羅”-“聯(lián)盟”飛船測試項(xiàng)目(1972–1975) 256 14.4.7航天飛機(jī)計(jì)劃(1972–2011) 257 14.4.8國際空間站(1993–) 257 14.5無人深空探測計(jì)劃 258 14.5.1“先驅(qū)者”計(jì)劃(1958.8.17—1978.8) 258 14.5.2“水手”號(hào)計(jì)劃（1962.7—1973.11） 258 14.5.3“太陽神”探測器 259 14.5.4“海盜”計(jì)劃 259 14.5.5“旅行者”計(jì)劃 260 14.5.6“麥哲倫”號(hào)探測器 261 14.5.7“伽利略”探測器 261 14.5.8“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡 261 14.5.9“火星環(huán)球測量者” 262 14.5.10火星車 262 14.5.11“新視野”號(hào)探測器 264 14.6　NASA設(shè)施 264 14.7　NASA未來 265 第15章　美國航空航天局十大中心 269 15.1埃姆斯研究中心 270 15.1.1太空任務(wù) 270 15.1.2試驗(yàn)風(fēng)洞 271 15.2阿姆斯特朗飛行研究中心 272 15.2.1道格拉斯沖天火箭 272 15.2.2受控橦擊試驗(yàn) 273 15.2.3氣尖火箭發(fā)動(dòng)機(jī)模型和黑鳥偵察機(jī)組合試驗(yàn) 273 15.2.4月球登陸研究飛行器 273 15.3格倫研究中心 273 15.3.1梅子河試驗(yàn)基地 274 15.3.2冰洞 275 15.3.3零重力研究設(shè)備 275 15.4戈達(dá)德航天飛行中心 275 15.4.1歷史 276 15.4.2格林貝爾特地區(qū)內(nèi)的設(shè)施 276 15.4.3格林貝爾特地區(qū)外的設(shè)施 277 15.5噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 277 15.5.1歷史 278 15.5.2任務(wù) 279 15.6蘭利研究中心 280 15.6.1歷史 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歷史 282 15.7.2試驗(yàn)臺(tái) 283 15.8約翰遜太空中心 284 15.8.1歷史 285 15.8.2中心設(shè)施 286 15.8.3航天員訓(xùn)練 289 15.8.4科學(xué)研究 289 15.9肯尼迪航天中心 290 15.9.1歷史 291 15.9.2設(shè)施 291 15.9.3載人飛行任務(wù) 294 15.9.4無人探測任務(wù) 295 15.9.5國家歷史景點(diǎn) 296 15.10馬歇爾太空飛行中心 296 15.10.1歷史 297 15.10.2過去任務(wù) 299 15.10.3現(xiàn)在和將來任務(wù) 304 附　錄： 蘇聯(lián)/俄羅斯載人航天 307 中國航天簡介 321 中英文對(duì)照 341