本書(shū)兼顧文理科愛(ài)好者,突出科普特色,配有大量的圖片資料,通過(guò)一些歷史事件,幫助讀者了解航天領(lǐng)域的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái),以淺顯易懂的方式介紹神秘的人類航天、宇宙探索活動(dòng)和深?yuàn)W的飛行知識(shí)與藝術(shù)。本書(shū)是作者在其創(chuàng)建的航天、人文與藝術(shù)國(guó)家視頻公開(kāi)課、國(guó)家精品在線課程基礎(chǔ)上,進(jìn)一步完善和歸納出來(lái)的一本科普類教材。本書(shū)可作為高中生報(bào)考航空航天專業(yè)的入門參考讀物,也可作為當(dāng)代大學(xué)生的通識(shí)課程教材,還可供廣大航天科技愛(ài)好者、相關(guān)領(lǐng)域的干部和技術(shù)人員閱讀,尤其對(duì)于希望未來(lái)從事航空航天事業(yè)工作的青年學(xué)生具有指導(dǎo)作用。本書(shū)還適合作為大學(xué)畢業(yè)生報(bào)考航空航天專業(yè)研究生復(fù)試時(shí)的參考資料。本書(shū)涉及的航天天文學(xué)、群智能航天器和未來(lái)憧憬藝術(shù)作品適合從事航天總體設(shè)計(jì)的工程師參考。
本書(shū)是以航天技術(shù)、航天活動(dòng)和航天文化為主線,不僅介紹了航天科學(xué)與技術(shù),而且還介紹了科學(xué)家、工程師和文學(xué)藝術(shù)家們孜孜不倦的探索精神。正是他們經(jīng)過(guò)幾千年來(lái)的不懈努力,才使得人類進(jìn)入太空的愿望從夢(mèng)想變成了現(xiàn)實(shí)。人類航天的歷史也是一部科技創(chuàng)新的歷史。
前言
隨著我國(guó)高校課程改革的不斷深人,通識(shí)教育在高等教育中的地位和作用越來(lái)越受到重視。與此同時(shí),由于科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展,航空航天技術(shù)開(kāi)始走進(jìn)人們?nèi)粘I钪,并極大地影響著人們的思維和觀念。特別是近幾年來(lái)我國(guó)航天事業(yè)取得了世界矚目的輝煌成就,更加引起人們的關(guān)注。為了適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要,目前國(guó)內(nèi)很多知名高校先后成立航空航天專業(yè);與此同時(shí),一些高校將航空航天技術(shù)概論,或航空航天博覽作為必選課,一些文科高校,如南京財(cái)經(jīng)大學(xué)將航空與航天作為全校通識(shí)課。
本書(shū)編寫(xiě)的目的旨在拓寬大學(xué)生的知識(shí)面、優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì),所以本書(shū)內(nèi)容沒(méi)有過(guò)多地描述航天技術(shù)的材料性能、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、維修及儀表等技術(shù)細(xì)節(jié)方面的知識(shí);相反,本書(shū)的重點(diǎn)放在航天概念、航天文化、航天活動(dòng)與航天先驅(qū)、探索宇宙、未來(lái)世界憧憬和藝術(shù)等方面的知識(shí),目的是讓學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)人類航天活動(dòng),了解航天先驅(qū)們?cè)谂实强萍几叻宓膫ゴ笳鞒讨校蕴赜械某绺呔辰、頑強(qiáng)意志和杰出智慧,鑄就了輝煌的世界航天的歷史。本書(shū)部分內(nèi)容也是中國(guó)科協(xié)面向全國(guó)青少年連續(xù)舉辦近10 年之久的大手拉小手科普活動(dòng)講座材料。
本書(shū)作者在編寫(xiě)過(guò)程中,得到了兩彈一星院士和中國(guó)航天高層領(lǐng)導(dǎo)們的鼓勵(lì);本書(shū)成稿過(guò)程中,也得到了沈陽(yáng)航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北京航空航天大學(xué)等院校的同仁、朋友和同學(xué)們的支持,本書(shū)的出版得到了電子工業(yè)出版社的宋梅編審的支持和幫助,再此表示深深的感謝。
本書(shū)結(jié)合作者在中國(guó)航天領(lǐng)域工作和大學(xué)任教的經(jīng)歷,跟蹤美洲中學(xué)、高中和大學(xué)開(kāi)設(shè)素質(zhì)課程的教學(xué)內(nèi)容,探索性地組織編寫(xiě)了這本科普類的教材。由于在編寫(xiě)過(guò)程中時(shí)間緊張,沒(méi)有比較成熟的模式可以借鑒,書(shū)中不妥之處懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正,歡迎提出寶貴意見(jiàn)。
編著者2018 年2 月于蒲新教師公寓
聞新:南京航空航天大學(xué)教授、江蘇航空學(xué)會(huì)星際文明探索專業(yè)委員會(huì)主任、南京航空航天大學(xué)探測(cè)制導(dǎo)與控制專業(yè)負(fù)責(zé)人、《全球定位系統(tǒng)》雜志編委、《航空航天科學(xué)技術(shù)》雜志編委、中國(guó)科協(xié)航天科普院士專家報(bào)告團(tuán)專家、教育部學(xué)位中心學(xué)位論文評(píng)審專家、全國(guó)"北斗杯東北分賽區(qū)秘書(shū)處主任、多所中小學(xué)航天科普教育高級(jí)顧問(wèn)。
目錄
第1 章 緒論/001
1.1 航空與航天的基本概念/001
1.2 航天系統(tǒng)/004
1.3 空間資源/005
1.4 從古代航天員遺跡到神話飛天故事/006
1.5 圖解人類航天歷史/010
第2 章 航天文化與航天人/024
2.1 航天文化的形成/024
2.2 夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)/034
2.3 航天早期試圖探索的問(wèn)題/040
2.4 第一批航天員/042
2.5 中國(guó)航天精神的形成/054
2.6 創(chuàng)造航天文化的先驅(qū)/063
第3 章 飛向月球/081
3.1 水星計(jì)劃/082
3.2 雙子星計(jì)劃/087
3.3 阿波羅計(jì)劃/094
第4 章 航天飛機(jī)和空間站/103
4.1 美國(guó)航天飛機(jī)簡(jiǎn)介/103
4.2 航天飛機(jī)/105
4.3 國(guó)際空間站/133
4.4 圖解航天員在空間站里生活的一天/137
第5 章 飛向金星/143
5.1 大起底:金星探測(cè)器/143
5.2 從地球到金星需要多長(zhǎng)時(shí)間/145
5.3 解密金星/146
5.4 金星與地球的參數(shù)對(duì)比/149
5.5 探索金星/151
5.6 發(fā)現(xiàn)達(dá)人/153
5.7 傳奇故事/154
第6 章 飛向火星/158
6.1 火星探測(cè)器/159
6.2 從地球到火星需要多長(zhǎng)時(shí)間/160
6.3 火星的基本參數(shù)/161
6.4 特別星球/162
6.5 火星四季和地貌特征/165
6.6 發(fā)現(xiàn)達(dá)人/170
6.7 傳奇故事/170
第7 章 飛向木星/173
7.1 飛向木星的勘探利器/173
7.2 從地球到木星需要多長(zhǎng)時(shí)間/176
7.3 解密木星大氣和神奇的木星環(huán)/176
7.4 揭秘絢麗多彩的木星云層/180
7.5 木星與地球的參數(shù)對(duì)比/182
7.6 敢于競(jìng)爭(zhēng)太陽(yáng)的中心地位/184
7.7 發(fā)現(xiàn)達(dá)人/187
7.8 傳奇故事/189
第8 章 飛向空間的小天體/192
8.1 觀測(cè)和訪問(wèn)小天體/192
8.2 飛往小天體需要多長(zhǎng)時(shí)間/196
8.3 彗星那些事/197
8.4 流星和隕石/201
8.5 小行星那些事/202
8.6 發(fā)現(xiàn)達(dá)人/206
8.7 傳奇故事/207
第9 章 航天器飛行與力學(xué)/210
9.1 太空飛行與大氣層內(nèi)飛行的區(qū)別/210
9.2 開(kāi)普勒定律和宇宙速度/210
9.3 軌道基礎(chǔ)/212
9.4 橢圓軌道/216
9.5 衛(wèi)星軌道的數(shù)學(xué)模型/217
第10 章 航天器軌道和太空機(jī)動(dòng)/221
10.1 空間幾何學(xué)的限制/221
10.2 一般軌道/226
10.3 衛(wèi)星仰角與地面覆蓋范圍的關(guān)系/232
10.4 衛(wèi)星的機(jī)動(dòng)/234
10.5 太空機(jī)動(dòng)技術(shù)細(xì)節(jié)/244
第11 章 空間望遠(yuǎn)鏡/250
11.1 望遠(yuǎn)鏡的故事/250
11.2 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡/255
11.3 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的組成/257
11.4 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的成就/259
11.5 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的五次太空維修/266
11.6 韋伯望遠(yuǎn)鏡/273
第12 章 空間碎片/278
12.1 空間碎片的來(lái)源/279
12.2 空間碎片的分布/280
12.3 空間碎片的危害/282
12.4 空間碎片的觀測(cè)/284
12.5 空間碎片的清理/285
12.6 各國(guó)空間碎片清理方案實(shí)例/292
第13 章 新概念航天器/298
13.1 機(jī)器航天員/298
13.2 小衛(wèi)星及其編隊(duì)飛行/306
13.3 捕獲小行星的航天器/313
13.4 模塊化分離衛(wèi)星/317
13.5 未來(lái)NASA 的群衛(wèi)星系統(tǒng)分析與展望/321
13.6 基于納衛(wèi)星組成的天基鏡群/325
13.7 未來(lái)太空任務(wù)設(shè)想/328
13.8 氣體行星飄浮探測(cè)器/330
13.9 一種可以裝進(jìn)衣兜的微小航天器/334
13.10 星際旅行與藝術(shù)/340