●上冊
第1章載人深空探測的概念與內涵
1.1載人深空探測的概念
1.1.1基本概念和內涵
1.1.2載人與無人深空探測的差異
1.1.3載人深空探測的發展原則
1.2載人深空探測頂層任務分析內容
1.2.1戰略規劃與技術路徑
1.2.2任務目標與探測載荷
1.2.3體繫架構與任務分析
1.2.4核心能力與關鍵繫統
1.2.5地面試驗及模擬驗證
1.3載人深空探測任務面臨的挑戰
1.3.1“去、登、回”面臨的挑戰
1.3.2“駐”面臨的挑戰
1.3.3“用”面臨的挑戰
1.3.4“人”面臨的挑戰
1.4載人深空探測體繫工程的內涵
1.4.1體繫工程的概念及特點
1.4.2基於模型的繫統工程概念
思考題
參考文獻
第2章載人深空探測發展概況
2.1概述
2.2載人深空探測任務發展概況
2.2.1載人月球探測任務
2.2.2載人小行星探測任務
2.2.3載人火星探測任務
2.2.4其他載人深空探測任務
2.3載人深空探測飛行器發展概況
2.3.1載人月球探測飛行器繫統
2.3.2載人月球基地
2.3.3載人小行星探測飛行器繫統
2.3.4載人火星探測飛行器繫統
2.3.5載人火星基地
2.4載人深空探測關鍵技術發展概況
思考題
參考文獻
第3章科學目標及探測載荷
3.1月球探測的科學目標
3.1.1Apollo載人登月工程對月球科學的貢獻
3.1.2“星座計劃”提出的月球科學探測主題和科學目標
3.2小行星探測的科學目標
3.3火星探測的科學目標
3.4太陽繫天體探測的科學載荷
3.4.1常用的科學載荷
3.4.2嫦娥月球探測器的有效載荷
3.4.3載人空間站的有效載荷
思考題
參考文獻
第4章長期深空探測任務對人的影響
4.1深空探測任務中人類的基本需求
4.1.1人對基本物質消耗品的需求
4.1.2人對適居環境的需求
4.2深空環境及對人體生理的影響
4.2.1變重力環境對人體的影響
4.2.2空間輻射環境的生物效應
4.2.3星球特殊環境對人體的影響
4.3長期深空探測任務對人體心理精神的影響
4.3.1不同航天飛行任務與南極越鼕的心理因素比較
4.3.2長期深空探測任務中可能發生的精神性障礙
4.3.3長期深空探測任務中心理社會問題及其對策
4.4案例：載人火星探測任務對人體的風險分析
4.4.1火星探測任務中乘員風險分析的相關因素
4.4.2風險等級的含義
4.4.3登陸火星任務的風險等級判定
4.4.4環繞火星任務的風險等級判定
4.4.5風險點及減緩策略
思考題
參考文獻
第5章載人深空探測飛行模式
5.1載人月球探測飛行模式
5.1.1直接載人登月飛行模式
5.1.2基於空間站的載人登月飛行模式
5.1.3多種載人登月飛行模式比較
5.2載人小行星探測飛行模式
5.2.1近地組裝發射飛行模式
5.2.2日地L2點停泊飛行模式
5.2.3雙曲線交會對接飛行模式
5.2.4大橢圓軌道交會對接飛行模式
5.2.5地月L1/L2點停泊飛行模式
5.2.6多種飛行模式對比分析
5.3載人火星探測飛行模式
5.3.1火星探測參考任務的演變
5.3.2基於ISRU飛行模式的優勢
5.3.3火星及衛星探測的飛行模式
思考題
參考文獻
第6章載人深空探測軌道設計
6.1典型載人登月軌道設計方法
6.1.1載人登月軌道設計
6.1.2平動點軌道及其轉移軌道設計
6.1.3載人小行星軌道設計
6.2基於直接登月模式的載人登月軌道方案
6.2.1飛行階段劃分
6.2.2近地軌道交會對接軌道方案
6.2.3載人地月轉移軌道方案
6.2.4近月制動軌道方案
6.2.5環月飛行軌道方案
6.2.6動力下降軌道方案
6.2.7月面上升軌道方案
6.2.8環月軌道交會對接軌道方案
6.2.9月地返回軌道方案
6.2.10再入軌道方案
6.3基於地月L2點空間站的載人登月軌道方案
6.3.1空間站軌道方案
6.3.2載人天地往返軌道方案
6.3.3登月任務軌道方案
6.4載人小行星探測軌道方案
6.4.1小行星目標星選擇
6.4.2基於近地組裝發射飛行模式的軌道方案
思考題
參考文獻
第7章載人行星進入減速著陸與起飛技術
7.1飛行過程概述
7.1.1載人月面著陸及起飛過程
7.1.2載人火星進入減速及著陸過程
7.2高精度GNC技術
7.2.1載人月面著陸起飛GNC技術
7.2.2火星大氣進入GNC技術
7.3大氣進入熱防護技術
7.3.1熱防護需求與途徑
7.3.2常用熱防護方式
7.3.3防熱方案
7.4著陸起飛穩定技術
7.4.1著陸緩衝與起飛穩定
7.4.2發動機羽流防護與導流
思考題
參考文獻
下冊
第8章空間推進技術
8.1低溫火箭發動機技術
8.1.1低溫液氧煤油發動機技術
8.1.2低溫液氫液氧發動機技術
8.1.3低溫液氧甲烷發動機技術
8.1.4重型運載火箭中的低溫火箭發動機
8.2空間低溫推進技術
8.2.1起動前及多次起動的預冷和吹除
8.2.2低溫推進劑在軌長期儲存與蒸發量控制
8.2.3發動機的推力和混合比調節
8.2.4發動機的健康管理與故障診斷
8.2.5低溫推進劑在軌補加
8.3變推力發動機技術
8.3.1實現變推力的技術途徑
8.3.2變推力發動機發展歷程
8.3.3變推力發動機的技術特點
8.4大功率太陽能電推進技術
8.4.1SEP電推進的典型任務需求
8.4.2典型大功率等離子體電推力器技術指標
8.4.3大功率等離子體電推進關鍵技術
8.5空間核推進技術
8.5.1核裂變推進技術
8.5.2核聚變推進技術
8.5.3空間核能繫統的安全措施
思考題
參考文獻
第9章原位資源利用
9.1原位資源利用的概念
9.2原位資源利用的需求
9.2.1生保消耗品的需求
9.2.2化學推進劑的需求
9.2.3建築材料等生活用品的需求
9.3原位資源利用的價值
9.4原位資源利用的過程
9.5原位資源利用的探測
9.5.1資源品位分析
9.5.2資源分布和儲量探測
9.5.3資源遙感勘探
9.5.4月球原位資源探測
9.5.5火星原位資源探測
9.6原位資源利用的方法
9.6.1利用水冰制備H2O的方法
9.6.2利用火星大氣中CO2制備O2和CH4的方法
9.6.3利用火星大氣制備H2O的方法
9.6.4利用月壤制備O2的方法
9.6.5利用月壤微波燒結制備建築材料的方法
9.6.6利用月壤3D打印月球基地結構的方法
9.7資源循環利用與環境保護
9.7.1資源循環利用
9.7.2環境保護
思考題
參考文獻
第10章居住繫統
10.1持久的爭論
10.2居住繫統的繫統設計
10.2.1居住繫統的類型
10.2.2居住繫統的選址分析
10.2.3居住繫統的構型與結構設計
10.2.4居住繫統的組裝與建造
10.3居住繫統的關鍵分繫統
10.3.1結構與密封繫統
10.3.2控制與推進繫統
10.3.3信息管理繫統
10.3.4熱管理繫統
10.3.5能源繫統
10.3.6載人環境與乘員保障繫統
10.3.7安全防護繫統
10.4居住繫統運營管理技術
10.4.1運營管理任務規劃技術
10.4.2後勤補給技術
10.4.3維修維護技術
思考題
參考文獻
第11章人機聯合探測技術
11.1人機聯合探測的概念與內涵
11.1.1基本概念
11.1.2人機智能繫統的發展
11.2人機聯合任務規劃技術
11.2.1月面探測任務需求分析
11.2.2月面人機繫統的功能分配
11.2.3月面人機作業任務規劃
11.3空間機器人技術
11.3.1空間機器人的分類與任務應用
11.3.2空間機器人的繫統分析
11.3.3VR及AR技術在遙操作中的應用
11.3.4新型人機交互技術
思考題
參考文獻
第12章地面模擬活動及試驗驗證技術
12.1地面模擬活動及相關概念
12.2航天員環境模擬試驗及訓練
12.2.1航天員低/微重力環境適應性訓練
12.2.2交會對接地面試驗驗證
12.2.3載人月面著陸訓練模擬
12.2.4基於虛擬現實技術的人機交互驗證
12.3飛行器的高速進/再入試驗驗證
12.3.1地球大氣高速再入返回試驗
12.3.2火星大氣高速進入試驗
12.4飛行器的著陸起飛試驗驗證
12.4.1著陸制動及避障試驗
12.4.2返回艙著水衝擊試驗
12.4.3著陸緩衝機構試驗
12.5行星表面活動試驗驗證
12.5.1載人月球車機動試驗
12.5.2載人火星車機動試驗
12.5.3載人小行星探測表面活動試驗
12.6地外行星駐留地面模擬試驗
12.6.1居住基地建設試驗驗證
12.6.2受控生態生保試驗驗證
12.6.3登陸火星霍頓-火星模擬試驗
12.7行星原位資源利用地面模擬試驗
12.7.1月面礦產資源原位利用試驗
12.7.2月面原位資源加工制造試驗
12.8特別環境模擬試驗
12.8.1“寶瓶座”水下居住艙試驗
12.8.2亭湖研究項目試驗
12.8.3長期任務模擬“火星500”試驗
思考題
參考文獻
附錄A月球探測任務情況
附錄B小行星探測任務情況
附錄C火星探測任務情況
附錄D飛行模式評價指標體繫
附錄E運輸效率和運輸質量
附錄F火星表面的生命保障消耗品
附錄G無人火星探測任務EDLA階段主要技術參數
附錄H縮略詞
附錄I公式符號說明表
致謝
索引

本書內容覆蓋了未來載人登月、月球基地、載人小行星、載人登火星及火星基地等任務，並對各項任務的技術途徑和技術難點有選擇地進行了闡述。共12章，前4章介紹與載人深空探測任務相關的概念、發展概述、科學目標、任務介紹等，為理解載人深空探測任務的概念和科學內涵做好鋪墊；第5章和第6章介紹與載人深空探測任務分析相關的知識，如飛行模式和軌道設計；第7~11章介紹載人深空探測任務構建的核心能力和關鍵繫統，如著陸與起飛、推進技術、原位資源利用、居住繫統、人機聯合探測等；第12章介紹地面模擬活動及試驗驗證技術。本書主要供從事載人航天、深空探測等方面研究、設計的工程技術人員及從事國防工業的決策人員提供參考，亦可作為高等院校宇航學科專業的教學用書。