目 錄 第1章　天體運行軌道 001 1.1天體運行基本定律 001 1.1.1開普勒行星運動定理 001 1.1.2牛頓運動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　運載火箭 017 2.1火箭結(jié)構(gòu) 017 2.2火箭推進原理 019 2.2.1液體火箭發(fā)動機 019 2.2.2固體火箭發(fā)動機 020 2.3火箭早期發(fā)展 021 2.3.1早期火箭活動 021 2.3.2對德國火箭人才和技術(shù)的爭奪戰(zhàn) 022 2.4“德爾塔”運載火箭 026 2.4.1“德爾塔”系列運載火箭簡介 026 2.4.2早期“德爾塔”運載火箭 027 2.4.3“德爾塔”II運載火箭 029 2.4.4“德爾塔”III運載火箭 029 2.4.5“德爾塔”IV運載火箭 030 2.4.6“德爾塔”運載火箭未來 031 2.5“大力神”運載火箭 031 2.5.1“大力神”系列運載火箭簡介 031 2.5.2“大力神”I洲際彈道導彈 032 2.5.3“大力神”II洲際彈道導彈/運載火箭 033 2.5.4“大力神”III運載火箭 035 2.5.5“大力神”IV運載火箭 035 2.6“宇宙神”運載火箭 036 2.6.1“宇宙神”運載火箭簡介 036 2.6.2早期“宇宙神”洲際彈道導彈/運載火箭 037 2.6.3“宇宙神”I運載火箭 040 2.6.4“宇宙神”II運載火箭 040 2.6.5“宇宙神”III運載火箭 041 2.6.6“宇宙神”V運載火箭 042 2.7“土星”運載火箭 043 2.7.1“土星”運載火箭簡介 043 2.7.2“土星”運載火箭早期發(fā)展 044 2.7.3“土星”I運載火箭 047 2.7.4“土星”IB運載火箭 049 2.7.5“土星”V運載火箭 051 2.8“戰(zhàn)神”運載火箭 056 2.8.1“戰(zhàn)神”運載火箭出臺背景 056 2.8.2“戰(zhàn)神”I運載火箭 057 2.8.3“戰(zhàn)神”V運載火箭 057 2.8.4“戰(zhàn)神”IV運載火箭 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未來運載火箭的發(fā)展 060 2.10.1改進一次性運載火箭 060 2.10.2開發(fā)核動力火箭 061 2.10.3離子電推進火箭 061 2.10.4私人企業(yè)太空商業(yè)活動 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導航衛(wèi)星 069 3.2.1衛(wèi)星導航 069 3.2.2“子午儀”衛(wèi)星導航系統(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“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”計劃 083 4.1“水星”載人飛船 083 4.2運載火箭 085 4.3航天員選拔和訓練 086 4.4不載人飛行 088 4.5載人飛行 089 4.6“水星”計劃成果 092 第5章　“雙子星座”計劃 093 5.1“雙子星座”計劃的誕生 093 5.2“雙子星座”載人飛船 094 5.3“雙子星座”運載火箭 096 5.4“雙子星座”計劃不載人飛行 096 5.5“雙子星座”計劃載人飛行 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 099 5.5.6“雙子星座”8——人類首次實現(xiàn)太空對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”計劃載人飛船和運載火箭 108 第6章　“阿波羅”計劃 109 6.1“阿波羅”計劃出臺背景 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”運載火箭 115 6.5.1“土星”I運載火箭 115 6.5.2“土星”IB運載火箭 116 6.5.3“土星”V運載火箭 116 6.6不載人飛行 116 6.6.1“土星”I運載火箭飛行 116 6.6.2“小喬伊”II運載火箭飛行 117 6.6.3“土星”IB /“土星”V運載火箭飛行 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”測試計劃 130 6.10登月40周年奧巴馬會晤當年航天員 132 第7章　航天飛機 133 7.1航天飛機問世 135 7.2航天飛機構(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39A和39B 141 7.3.2軌道器準備廠房 142 7.3.3垂直裝配廠房 142 7.3.4移動發(fā)射平臺 142 7.3.5履帶式運輸車 143 7.4航天飛機任務(wù)簡述 143 7.4.1航天飛機發(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航天飛機應(yīng)用 146 7.6航天飛機退休 146 7.7航天飛機成本 148 第8章　載人航天計劃主要事故 149 8.1“阿波羅”I號指令艙大火 149 8.2“挑戰(zhàn)者”號航天飛機起飛爆炸 151 8.3“哥倫比亞”號航天飛機返程解體 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”號事故調(diào)查委員會 157 第9章　空間站 159 9.1空間站發(fā)展背景 159 9.2“載人軌道研究實驗室”和“載人軌道實驗室” 161 9.3“太空實驗室” 162 9.3.1“太空實驗室”任務(wù)1 163 9.3.2“太空實驗室”任務(wù)2 163 9.3.3“太空實驗室”任務(wù)3 164 9.3.4“太空實驗室”任務(wù)4 164 9.3.5“太空實驗室”結(jié)束 164 9.4“自由”號空間站 165 9.4.1設(shè)計更改不斷 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”計劃 179 10.1“星座”計劃背景 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 185 10.4.1地球出發(fā)級動力配置 185 10.4.2地球出發(fā)級飛行 185 10.5“戰(zhàn)神”運載火箭 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”計劃 191 11.1.2“勘測者”計劃 192 11.1.3“月球軌道環(huán)行器” 193 11.1.4“雙子星座”計劃 194 11.1.5“阿波羅”計劃 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”號項目 213 11.6.2“先驅(qū)者”項目 214 11.6.3“旅行者”計劃 216 11.6.4“新視野”計劃 219 11.7太空觀測 220 11.7.1“大天文臺”計劃 220 11.7.2后續(xù)太空觀察計劃 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 251 14.3國家航空航天局 252 14.4載人航天計劃 253 14.4.1 X-15計劃(1959–1968) 253 14.4.2“水星”計劃(1958–1963) 254 14.4.3“雙子星座”計劃(1961–1966) 254 14.4.4“阿波羅”計劃(1961–1972) 255 14.4.5“太空實驗室”計劃(1965–1979) 256 14.4.6“阿波羅”-“聯(lián)盟”飛船測試項目(1972–1975) 256 14.4.7航天飛機計劃(1972–2011) 257 14.4.8國際空間站(1993–) 257 14.5無人深空探測計劃 258 14.5.1“先驅(qū)者”計劃(1958.8.17—1978.8) 258 14.5.2“水手”號計劃（1962.7—1973.11） 258 14.5.3“太陽神”探測器 259 14.5.4“海盜”計劃 259 14.5.5“旅行者”計劃 260 14.5.6“麥哲倫”號探測器 261 14.5.7“伽利略”探測器 261 14.5.8“哈勃”太空望遠鏡 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試驗風洞 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 273 15.2.3氣尖火箭發(fā)動機模型和黑鳥偵察機組合試驗 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噴氣推進實驗室 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試驗臺 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航天員訓練 289 15.8.4科學研究 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 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 中英文對照 341