第1章探索美麗的太空/ 1

1.1探索太空的壯舉/ 1

1.2飛行器的分類/ 7

1.2.1航空器/ 8

1.2.2航天器/ 8

1.2.3火箭與導彈/ 12

1.3航天發射場/ 14

1.4應永遠銘記的航天英雄/ 14

1.4.1首入太空/ 14

1.4.2太空女傑/ 16

1.4.3老驥伏櫪/ 19

1.4.4太空漫步/ 20

1.4.5蟾宮折桂/ 22

1.4.6中國神舟/ 26

1.4.7黑色記憶/ 28

亮點小知識：揭開冥王星面紗的“新視野”號/ 32



第2章航天器的飛行原理/ 33

2.1天體力學/ 33

2.2宇宙速度/ 35

2.3衛星的軌道/ 37

2.4衛星軌道的攝動和機動/ 41

2.4.1軌道攝動/ 41

2.4.2軌道機動/ 42

2.5航天器發射入軌/ 44

2.6登月環月軌道和行星際航行軌道/ 46

2.6.1登月環月軌道/ 46

2.6.2行星際航行軌道/ 46

2.7航天器的回收/ 47

2.7.1航天器回收方式/ 47

2.7.2航天器回收繫統/ 48

2.7.3航天器回收區和著陸場/ 50

2.7.4航天器在再入大氣層中燒毀/ 50

2.7.5返回式航天器的熱防護/ 52

2.8亞軌道飛行/ 54

2.9空間飛行環境/ 56

2.9.1地球大氣層/ 56

2.9.2地球行星空間和行星際空間環境/ 57

2.9.3太陽環境/ 58

2.10航天器的姿態控制/ 58

亮點小知識：借衛星觀測哈雷彗星/ 59



第3章火箭/ 60

3.1火箭的定義與分類/ 60

3.1.1火箭的定義/ 60

3.1.2火箭的分類/ 62

3.1.3火箭的性能指標/ 65

3.2運載火箭的結構與功能/ 66

3.2.1火箭本體/ 66

3.2.2箭上和地面分繫統/ 68

3.3運載火箭的發射/ 68

3.3.1發射條件/ 68

3.3.2發射過程/ 71

3.4我國運載火箭/ 72

3.5國外著名火箭/ 75

3.5.1蘇聯/俄羅斯運載火箭/ 75

3.5.2美國運載火箭/ 78

3.5.3歐洲運載火箭/ 81

3.5.4日本運載火箭/ 81

3.6可重復使用的運載火箭/ 82

3.7火箭發展展望/ 83

亮點小知識：載人飛船逃逸塔/ 84



第4章導彈/ 85

4.1導彈的分類/ 85

4.2導彈的結構/ 88

4.3彈道導彈/ 90

4.4有翼導彈/ 94

4.5彈道導彈防御繫統/ 95

4.5.1彈道導彈防御繫統的組成/ 95

4.5.2彈道導彈防御繫統的分類/ 96

4.5.3彈道導彈防御繫統的發展/ 96

4.5.4彈道導彈防御繫統的現狀/ 98

4.6我國導彈繫統的發展/ 101

4.7國外著名導彈繫統簡介/ 103

4.7.1德國“V-2”導彈/ 103

4.7.2俄羅斯“亞爾斯”洲際彈道導彈/ 104

4.7.3美國“民兵3”洲際彈道導彈/ 104

4.7.4法國“M-51”潛射遠程彈道導彈/ 104

4.7.5美國“愛國者”防空導彈/ 105

4.7.6美國“AIM-120”中程空對空導彈/ 105

4.7.7蘇聯/俄羅斯“飛毛腿”戰術彈道導彈/ 105

4.7.8美國“戰斧”巡航導彈/ 106

4.8導彈發展展望/ 107

亮點小知識：火箭與導彈這對孿生兄弟/ 108



第5章人造地球衛星/ 109

5.1人造衛星的定義、功能與分類/ 109

5.1.1人造衛星的定義/ 109

5.1.2人造衛星的功能/ 110

5.1.3人造衛星的分類/ 111

5.2人造衛星的部件構成/ 114

5.3各國發射的人造地球衛星的概況/ 115

5.4著名的人造衛星及人造衛星繫統/ 116

5.4.1“斯普特尼克”1號/ 116

5.4.2“東方紅”一號/ 116

5.4.3GPS全球衛星定位繫統/ 117

5.5人造衛星發展展望/ 119

亮點小知識：“北鬥”導航繫統/ 120



第6章空間探測器/ 121

6.1空間探測器簡介/ 121

6.2國內外著名的空間探測器/ 122

6.2.1太陽探測器/ 123

6.2.2行星探測器/ 124

6.2.3衛星探測器/ 131

6.2.4彗星探測器/ 134

6.2.5小行星探測器/ 135

6.2.6“哈勃”空間望遠鏡/ 136

6.3中國的探月工程/ 138

6.3.1“嫦娥”一號/ 139

6.3.2“嫦娥”二號/ 139

6.3.3“嫦娥”三號及“玉兔”號月球車/ 139

6.4空間探測器的發展趨勢/ 140

6.4.1化/ 140

6.4.2探測技術水平提高/ 141

6.4.3彗星和小行星探測成為新寵/ 141

亮點小知識：空間探測時不我待/ 142



第7章宇宙飛船/ 143

7.1載人飛船/ 143

7.1.1分類/ 143

7.1.2組成/ 144

7.2貨運飛船/ 145

7.3著名宇宙飛船簡介/ 146

7.3.1蘇聯/ 146

7.3.2美國/ 147

7.3.3中國/ 150

亮點小知識：成功的失敗/ 153



第8章空間站/ 154

8.1空間站簡介/ 154

8.2國外空間站/ 156

8.2.1蘇聯“禮炮”號空間站/ 156

8.2.2蘇聯“和平”號空間站/ 157

8.2.3美國“天空實驗室”空間站/ 158

8.2.4國際空間站/ 159

8.3中國空間站/ 160

8.3.1中國載人航天發展戰略/ 160

8.3.2中國空間站建設的基本情況/ 161

8.3.3中國空間站的組成/ 161

8.3.4建造歷程/ 162

8.3.5建設意義/ 163

亮點小知識：失重/ 164



第9章航天飛機/ 165

9.1航天飛機簡介/ 165

9.2航天飛機的組成/ 167

9.2.1軌道器/ 167

9.2.2助推器/ 169

9.2.3外儲箱/ 170

9.3美國的航天飛機/ 170

9.3.1發展歷史/ 171

9.3.2使用概況/ 177

9.3.3tui役/ 177

9.4蘇聯的航天飛機/ 178

9.5我國的航天飛機論證/ 179

亮點小知識：太空眼科手術/ 179



第10章航天發射場/ 181

10.1航天發射場簡介/ 181

10.1.1航天發射場的區域與功能/ 181

10.1.2航天發射場的選址/ 183

10.1.3載人航天發射場/ 184

10.2世界著名航天發射場/ 184

10.2.1蘇聯/俄羅斯/ 184

10.2.2美國/ 185

10.2.3歐洲/ 186

10.2.4中國/ 186

10.3導彈試驗靶場/ 188

10.4海、空、天基航天發射/ 189

10.4.1海基發射/ 189

10.4.2空基發射/ 191

10.4.3天基發射/ 192

亮點小知識：“東風航天城”/ 192



參考文獻/194

科學家齊奧爾科夫斯基先生，是現代宇宙航行學的奠基人，被稱為航天之父，他有一句名言：“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠被束縛在搖籃裡。”人類經過了百萬年的進化，又發展了數千年的文明，在近100年裡，終於慢慢將手伸出搖籃，去探索外面的世界。正是在這種探索精神的激勵下，人類不斷進步，勇敢地去探索美麗的宇宙。

早在遠古時期，世界各地的人們就對浩瀚的宇宙充滿了敬畏與崇拜，各個文明的神話故事中都有太陽、月亮等星體的形像，並將它們神化。古老的中國有“後羿射日”“嫦娥奔月”的傳說；西方文明中有太陽神和月神的神話故事。中國是火箭的故鄉，明朝的萬戶曾把47個自制的火箭綁在椅子上，自己坐在上面，雙手舉著2隻大風箏，然後叫人點火發射，設想利用火箭的推力和風箏的力量飛起，不料火箭爆炸，他也為此獻出了生命。萬戶是世界上個利用火箭向太空搏擊的英雄，他的努力雖然失敗了，但他借助火箭推力升空的創想是世界首創，因此他被公認為“真正的航天始祖”。為了紀念他，科學家將月球上的一座環形山命名為“萬戶山”。

在這些努力的基礎上，隨著齊奧爾科夫斯基、戈達德等現代科學家建立關於航天的理論並進行實踐，人類纔真正開始進入現代航天時代。齊奧爾科夫斯基先論證了利用火箭進行星際交通、制造人造地球衛星和近地軌道站的可能性，指出制造火箭和發展宇航的合理途徑，找到了液體火箭發動機結構等一繫列重要工程技術的解決方案。美國航天科學家戈達德是液體火箭的發明者，他於1926年3月16日發射了世界上枚液體火箭。1936年，德國開始研制“V-2”火箭，它是種超聲速火箭，被公認為現代航天運載火箭和遠程導彈的先驅。1957年10月4日，蘇聯在拜科努爾航天中心將人類顆人造地球衛星“斯普特尼克”1號發射升空。此後，人類發射了各種各樣的航天器—火箭、導彈、衛星、空間探測器、宇宙飛船、航天飛機、空間站等。

人類憑借各種航天器，探索浩渺的宇宙，進行各種科學研究。人類發射的探測器已經飛出了太陽繫，宇航員也登上了月球，火星車在火星表面行進試圖尋找生命……這些科學研究幫助人類更全面地了解了宇宙，同時也更充分地認識了地球，認識了我們人類自己。

本書較為繫統地向讀者介紹了航天發展簡史、航天器分類、航天器飛行原理，並較為詳細地闡述了各類航天器的簡要情況、典型代表、發展現狀及未來方向。

筆者在參閱了大量資料的基礎上，概括和編撰了航天的相關知識，力爭做到深入淺出、圖文並茂、通俗易懂，力求從多個角度呈獻給讀者多方面的航天知識，以期把讀者帶進真實而精彩的航天世界當中，激發讀者的愛國熱情和求知欲望。

本書由萬志強、易楠、章異嬴等編寫，劉耘臻、張嘯遲、顏琪、宋倩、劉志斌、王澤溪、陳國宏、李旭陽、喻文、呂志斌、楊璐嘉等同學對本書的出版提供了寶貴的意見和幫助。北京航空航天大學“航空航天概論”課程教學組為本書出版提供了大力支持。在此對所有關心和幫助本書出版的人士表示衷心感謝。

本書是為廣大航天愛好者編寫的科普讀物，適合中學生及以上的航天愛好者閱讀；也可以作為中學科技課的教材。

由於作者水平所限，書中不足之處，敬請讀者諒解和不吝指正。



萬志強

2018年10月