第1章 概述 ………………………………………………………… 1
1 . 1 載人航天的意義 ……………………………………………… 1
1 . 2 載人航天發展歷程 …………………………………………… 5
1 . 2 . 1 蘇聯/俄羅斯的載人航天發展歷程 …………………… 6
1 . 2 . 2 美國載人航天發展歷程 ………………………………… 9
1 . 2 . 3 中國載人航天發展歷程 ……………………………… 1 8
1 . 2 . 4 歐洲空間局載人航天歷史 …………………………… 2 4
1 . 3 載人航天技術體繫 ………………………………………… 2 5
1 . 3 . 1 航天員 ………………………………………………… 2 5
1 . 3 . 2 航天器 ………………………………………………… 2 7
1 . 3 . 3 運載火箭 ……………………………………………… 2 7
1 . 3 . 4 地面繫統 ……………………………………………… 2 9
1 . 3 . 5 空間應用 ……………………………………………… 2 9
1 . 4 載人航天未來展望 ………………………………………… 2 9
第2章 宇宙概述 …………………………………………………… 3 1
2 . 1 宇宙 ………………………………………………………… 3 1
2 . 2 恆星、 星雲和星繫 ………………………………………… 3 3
2 . 2 . 1 恆星 …………………………………………………… 3 3
2 . 2 . 2 星雲 …………………………………………………… 4 0
2 . 2 . 3 星繫 (河外星繫、 河外星雲) ……………………… 4 2
2 . 3 銀河繫 ……………………………………………………… 4 4
2 . 4 太陽繫 ……………………………………………………… 4 8
目 錄
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2 . 4 . 1 太陽繫簡介 …………………………………………… 4 8
2 . 4 . 2 太陽繫天體及其運動 ………………………………… 4 9
2 . 5 太陽與月球 ………………………………………………… 6 1
2 . 5 . 1 太陽 …………………………………………………… 6 1
2 . 5 . 2 月球 …………………………………………………… 7 3
第3章 近地空間環境 ……………………………………………… 8 0
3 . 1 地球概述 …………………………………………………… 8 0
3 . 2 地球的形狀、 尺寸、 重力 ………………………………… 8 0
3 . 2 . 1 地球的形狀 …………………………………………… 8 0
3 . 2 . 2 地球的尺寸 …………………………………………… 8 1
3 . 2 . 3 地球的重力 …………………………………………… 8 1
3 . 3 地球大氣 …………………………………………………… 8 3
3 . 3 . 1 地球大氣組成及大氣分層 …………………………… 8 3
3 . 3 . 2 地球的大氣結構及常用的地球大氣模式 …………… 8 7
3 . 3 . 3 地球的氣候及其特點 ………………………………… 9 2
3 . 4 太陽電磁輻射和粒子輻射 ………………………………… 9 7
3 . 4 . 1 太陽電磁輻射 ………………………………………… 9 7
3 . 4 . 2 粒子輻射 ……………………………………………… 9 7
3 . 5 地球的磁場與磁層 ………………………………………… 9 9
3 . 5 . 1 地球的磁場 …………………………………………… 9 9
3 . 5 . 2 磁層 …………………………………………………… 1 0 1
3 . 6 空間碎片 …………………………………………………… 1 0 2
3 . 6 . 1 空間碎片及其來源 …………………………………… 1 0 2
3 . 6 . 2 空間碎片的危害及防護 ……………………………… 1 0 4
3 . 7 微重力環境 ………………………………………………… 1 0 6
3 . 7 . 1 微重力環境及其來源 ………………………………… 1 0 6
3 . 7 . 2 微重力的應用 ………………………………………… 1 0 9
3 . 8 空間環境對人與航天器的影響 …………………………… 1 1 0
3 . 8 . 1 磁層對航天器的影響 ………………………………… 1 1 1
載人航天技術
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3 . 8 . 2 空間粒子輻射對航天器的影響 ……………………… 1 1 1
3 . 8 . 3 原子氧環境對航天器的影響 ………………………… 1 1 3
3 . 8 . 4 空間等離子體環境對航天器的影響 ………………… 1 1 4
3 . 8 . 5 微重力對人機體的影響 ……………………………… 1 1 6
3 . 8 . 6 氣像、 氣候對航天器的影響 ………………………… 1 1 9
第4章 天體的觀測 ……………………………………………… 1 2 3
4 . 1 觀察設備 …………………………………………………… 1 2 3
4 . 1 . 1 觀察設備的基本概念 ………………………………… 1 2 3
4 . 1 . 2 觀察設備的基本種類 ………………………………… 1 2 4
4 . 2 視差與距離 ………………………………………………… 1 2 8
4 . 2 . 1 視差 …………………………………………………… 1 2 8
4 . 2 . 2 距離 …………………………………………………… 1 3 2
4 . 3 恆星的測量 ………………………………………………… 1 3 3
4 . 3 . 1 恆星角徑的測量 ……………………………………… 1 3 3
4 . 3 . 2 恆星位置的測量 ……………………………………… 1 3 3
4 . 4 亮度與星等 ………………………………………………… 1 3 4
4 . 4 . 1 亮度與星等的基本概念 ……………………………… 1 3 4
4 . 4 . 2 亮度與星等的計算方法 ……………………………… 1 3 4
4 . 5 行星和月球的觀測 ………………………………………… 1 3 5
4 . 5 . 1 行星質量與行星自轉周期的測量 …………………… 1 3 5
4 . 5 . 2 月球的觀測 …………………………………………… 1 3 7
4 . 6 星圖辨認 …………………………………………………… 1 3 8
4 . 6 . 1 星圖介紹 ……………………………………………… 1 3 8
4 . 6 . 2 利用星圖辨認星座 …………………………………… 1 4 2
4 . 7 天文導航簡介 ……………………………………………… 1 4 8
4 . 7 . 1 天文導航的基本概念 ………………………………… 1 4 8
4 . 7 . 2 天文導航原理和方法 ………………………………… 1 4 9
4 . 7 . 3 天文導航繫統簡述 …………………………………… 1 5 2
目 錄
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第5章 天球坐標繫及其變換 …………………………………… 1 5 4
5 . 1 天球及其運動 ……………………………………………… 1 5 4
5 . 1 . 1 天球 …………………………………………………… 1 5 4
5 . 1 . 2 天球的旋轉 …………………………………………… 1 5 6
5 . 1 . 3 天球的基本點、 線、 面 ……………………………… 1 5 7
5 . 1 . 4 天體視運動現像討論 ………………………………… 1 6 0
5 . 2 天球坐標繫 ………………………………………………… 1 6 5
5 . 2 . 1 地平坐標繫 …………………………………………… 1 6 6
5 . 2 . 2 時角坐標繫 …………………………………………… 1 6 7
5 . 2 . 3 赤道坐標繫 …………………………………………… 1 6 8
5 . 2 . 4 黃道坐標繫 …………………………………………… 1 6 9
5 . 2 . 5 空間坐標繫 …………………………………………… 1 7 0
5 . 3 坐標繫變換 ………………………………………………… 1 7 2
5 . 3 . 1 天球坐標繫之間的變換 ……………………………… 1 7 2
5 . 3 . 2 站心天球坐標繫與地心天球坐標繫的轉換 ………… 1 7 5
5 . 4 歲差與章動 ………………………………………………… 1 7 7
5 . 4 . 1 歲差 …………………………………………………… 1 7 7
5 . 4 . 2 章動 …………………………………………………… 1 8 1
5 . 4 . 3 歲差與章動影響的處理 ……………………………… 1 8 2
第6章 時間與歷法 ……………………………………………… 1 8 5
6 . 1 時間計量繫統 ……………………………………………… 1 8 5
6 . 1 . 1 計時繫統的產生 ……………………………………… 1 8 5
6 . 1 . 2 天文學中計量時間的原則 …………………………… 1 8 6
6 . 1 . 3 時間間隔和時刻 ……………………………………… 1 8 6
6 . 1 . 4 時間計量繫統 ………………………………………… 1 8 6
6 . 2 恆星時 ……………………………………………………… 1 8 7
6 . 2 . 1 恆星時單位 …………………………………………… 1 8 7
6 . 2 . 2 恆星時和春分點時角的關繫 ………………………… 1 8 7
6 . 2 . 3 恆星時和赤經的關繫 ………………………………… 1 8 7
載人航天技術
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6 . 2 . 4 恆星時的不均勻性 …………………………………… 1 8 8
6 . 3 太陽時 ……………………………………………………… 1 8 9
6 . 3 . 1 太陽的周年視運動 …………………………………… 1 8 9
6 . 3 . 2 真太陽和真太陽時 …………………………………… 1 9 2
6 . 3 . 3 平太陽和平太陽時 …………………………………… 1 9 3
6 . 3 . 4 時差 …………………………………………………… 1 9 4
6 . 3 . 5 太陽時和恆星時之間的換算關繫 …………………… 1 9 4
6 . 4 地方時和區時 ……………………………………………… 1 9 6
6 . 4 . 1 地方時 ………………………………………………… 1 9 6
6 . 4 . 2 地方時差和地理經度差的關繫 ……………………… 1 9 6
6 . 4 . 3 世界時 ………………………………………………… 1 9 8
6 . 4 . 4 區時 …………………………………………………… 1 9 9
6 . 4 . 5 日界線 ………………………………………………… 2 0 1
6 . 4 . 6 地方平時、 地方恆星時、 區時之間的換算 ………… 2 0 2
6 . 5 歷書時、 原子時 …………………………………………… 2 0 5
6 . 5 . 1 歷書時 ………………………………………………… 2 0 6
6 . 5 . 2 原子時 ………………………………………………… 2 0 8
6 . 5 . 3 協調世界時 UT C (C o o r d i n a t e dU n i v e r s a l
T i m e ) ……………………………………………… 2 0 8
6 . 6 歷法簡介 …………………………………………………… 2 0 9
6 . 6 . 1 太陰歷 ………………………………………………… 2 1 0
6 . 6 . 2 太陽歷 ………………………………………………… 2 1 0
6 . 6 . 3 陰陽歷 ………………………………………………… 2 1 3
第7章 軌道原理 ………………………………………………… 2 1 7
7 . 1 天體力學基本定律 ………………………………………… 2 1 7
7 . 1 . 1 開普勒三大定律 ……………………………………… 2 1 7
7 . 1 . 2 牛頓萬有引力定律 …………………………………… 2 1 8
7 . 1 . 3 N 體問題 …………………………………………… 2 1 9
7 . 1 . 4 二體問題 ……………………………………………… 2 2 3
目 錄
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7 . 1 . 5 運動常數 ……………………………………………… 2 2 4
7 . 2 軌道方程 …………………………………………………… 2 2 7
7 . 2 . 1 運動方程的積分 ……………………………………… 2 2 7
7 . 2 . 2 圓錐曲線的分類與特性 ……………………………… 2 2 9
7 . 2 . 3 ε 和h 與軌道幾何參數的關繫 ……………………… 2 3 3
7 . 2 . 4 軌道運動的一般特性 ………………………………… 2 3 5
7 . 2 . 5 正則單位 ……………………………………………… 2 4 0
7 . 3 飛船沿軌道運動條件與規律 ……………………………… 2 4 2
7 . 3 . 1 軌道幾何參數與航天器入軌點運動參數的關繫 …… 2 4 2
7 . 3 . 2 入軌點參數應滿足的條件 …………………………… 2 4 4
7 . 4 基本軌道要素及其與位置和速度矢量的關繫 …………… 2 4 6
7 . 4 . 1 坐標繫 ………………………………………………… 2 4 6
7 . 4 . 2 基本軌道要素 ………………………………………… 2 4 8
7 . 4 . 3 軌道要素同位置和速度矢量的關繫 ………………… 2 5 0
7 . 5 位置與時間的函數關繫 …………………………………… 2 5 9
7 . 5 . 1 橢圓軌道位置與時間的關繫 ………………………… 2 6 0
7 . 5 . 2 拋物線軌道位置與時間的關繫 ……………………… 2 6 2
7 . 5 . 3 雙曲線軌道位置與時間的關繫 ……………………… 2 6 3
7 . 5 . 4 確定位置與時間函數關繫的其他方法 ……………… 2 6 5
7 . 6 軌道確定 …………………………………………………… 2 7 0
7 . 6 . 1 觀測數據與初軌計算方法 …………………………… 2 7 1
7 . 6 . 2 由單個雷達觀測數據確定軌道 ……………………… 2 7 2
7 . 6 . 3 由三個位置矢量確定軌道 …………………………… 2 7 9
7 . 6 . 4 由兩個位置和飛行時間確定軌道 …………………… 2 8 1
7 . 6 . 5 由光學觀測結果確定軌道 …………………………… 2 8 3
7 . 6 . 6 初軌計算的加權單位矢量法 ………………………… 2 8 6
7 . 6 . 7 軌道改進 ……………………………………………… 2 9 0
7 . 7 軌道調整與軌道轉移 ……………………………………… 2 9 2
7 . 7 . 1 軌道調整 ……………………………………………… 2 9 3
載人航天技術
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7 . 7 . 2 共面軌道轉移 ………………………………………… 3 0 3
7 . 7 . 3 非共面軌道轉移 ……………………………………… 3 1 5
7 . 8 軌道攝動 …………………………………………………… 3 1 6
7 . 8 . 1 攝動和攝動因素基本知識 …………………………… 3 1 6
7 . 8 . 2 變動軌道要素法 ……………………………………… 3 2 1
7 . 8 . 3 地球扁率攝動 ………………………………………… 3 3 3
7 . 8 . 4 氣動力攝動 …………………………………………… 3 3 8
7 . 8 . 5 軌道保持 ……………………………………………… 3 4 4
7 . 9 飛船在鄰近軌道上的相對運動 …………………………… 3 4 5
7 . 9 . 1 相對運動的目的 ……………………………………… 3 4 5
7 . 9 . 2 相對運動基本方程 …………………………………… 3 4 6
7 . 9 . 3 特解及應用 …………………………………………… 3 4 9
第8章 星下點與在軌觀測 ……………………………………… 3 5 5
8 . 1 概述 ………………………………………………………… 3 5 5
8 . 2 飛船的星下點軌跡 ………………………………………… 3 5 6
8 . 2 . 1 星下點定義 …………………………………………… 3 5 6
8 . 2 . 2 地圖投影 ……………………………………………… 3 5 8
8 . 3 無旋地球上的星下點軌跡 ………………………………… 3 7 0
8 . 3 . 1 球坐標繫下位置與速度的定義 ……………………… 3 7 1
8 . 3 . 2 球坐標繫下運動狀態與軌道要素的關繫 …………… 3 7 2
8 . 3 . 3 無旋地球上的星下點軌跡方程及其性質 …………… 3 7 5
8 . 3 . 4 星下點軌跡的地圖投影 ……………………………… 3 7 7
8 . 4 旋轉地球上的星下點軌跡 ………………………………… 3 7 9
8 . 4 . 1 星下點軌跡方程 ……………………………………… 3 7 9
8 . 4 . 2 星下點軌跡方位角的計算 …………………………… 3 8 2
8 . 4 . 3 回歸軌道與準回歸軌道 ……&hel