載人航天是當今世界最受廣泛關注、 最具社會影響力的高科技
領域之一。 自1 9 6 1年人類首位航天員加加林成功進入太空以來, 世
界范圍內的載人航天活動從未間斷。 與其他航天活動相比, 載人航
天的最顯著特點就是人 (航天員) 參與整個飛行過程。
航天員是乘坐航天器從地球表面起飛, 穿過大氣層, 進入宇宙
空間飛行或踏上其他天體表面的。 因此, 他們必須掌握與此相關的
基本科學知識和技術理論, 如飛行動力學、 空氣動力學、 地球物理
學、 宇宙物理學、 氣象學、 天文學和宇宙航行學等; 還必須熟悉與
航天器相關的理論知識和工程技術基礎, 包括火箭推進原理, 航天
器的系統(tǒng)組成和部件結構, 空間導航、 制導與控制, 測控與通信等。
為了滿足航天員培訓的需要, 1 9 9 7年策劃出版了 《 載人航天工程基
礎》, 發(fā)揮了重要作用。 2 0年過去了, 世界載人航天發(fā)展迅猛, 中國
載人航天在突破近地軌道飛行技術和載人深空探測技術準備方面取
得了舉世矚目的輝煌成就, 新知識、 新技術不斷涌現(xiàn), 也加深了人
們對宇宙空間與自身的認識。 基于此, 我們重新編撰此書, 試圖反
映載人航天的新成就、 新進展, 形成 《 載人航天技術》 這部著作。
本書還可為從事載人航天事業(yè)的工程技術人員及管理人員提供
技術參考, 也可作為航天院校高年級本科生及研究生的教材和教學
參考書。 本書共2 4章。
第1章至第9章, 主要介紹了載人航天基本理論。 第 1章概述
了載人航天的意義、 歷史、 現(xiàn)狀和發(fā)展方向, 對各種航天器作了簡
要介紹; 第 2章至第 6章主要介紹有關天文學的基本知識和基本原
理, 詳細敘述了與空間飛行關系密切的近地空間環(huán)境, 概括了觀測
前 言
·4 ·
天文學的主要內容, 敘述了太陽系有關天體的基本特點, 描述了地
球、 太陽與有關天體的運動特性, 討論了星座的特點及其觀測, 引
出了天球的概念, 給出了天球坐標系的定義及其換算關系, 說明了
引入復雜計時系統(tǒng)的必要性, 建立了幾種時間系統(tǒng)的換算關系; 第7
章著重描述航天器在地心引力作用下作軌道運動所遵循的一般性規(guī)
律, 并對軌道攝動問題進行了 簡 要 討 論 和 分 析; 第 8 章 通 過 引 入
星下點 的概念, 詳細敘述了在航天器上進行對地觀測的理論知
識; 第9章簡要介紹了奔月和行星際飛行的基本知識, 包括碰到的
問題和可能的飛行方式。
第1 0章至第1 8章, 主要介紹了載人航天器及其基本組成、 功
能。 第1 0章對載人飛船、 航天飛機和空間站進行了概述; 第 1 1章
全面介紹了組成載人飛船的各分系統(tǒng), 包括其構成、 任務、 特點及
其工作原理; 第1 2章詳細介紹了與整個載人航天相關的運載系統(tǒng)和
航天發(fā)射場系統(tǒng); 第1 3章介紹了飛船從發(fā)射準備、 上升入軌、 在軌
運行和返回著陸各階段的應急救生措施、 設備和方法; 第1 4章介紹
了載人飛船返回過程的控制程序、 主要物理現(xiàn)象、 飛船著陸系統(tǒng)的
構成、 地面回收和救援的組織、 管理和工作方式; 第1 5章介紹了測
控網(wǎng)的任務、 功能與組成, 給出了測控系統(tǒng)工作流程; 第1 6章介紹
了通信網(wǎng)的功能與組成、 跟蹤測量和遙測指令的信息與數(shù)據(jù)傳輸?shù)?br />
流程; 第1 7章是關于 GN C 系統(tǒng)基本任務與基本原理的討論, 包括
姿態(tài)測量與空間導航的基本原理、 姿態(tài)控制與軌道控制的基本原理
和方法; 第1 8章在簡述航天器運動參數(shù)測量原理的基礎上, 對軌道
測量與跟蹤系統(tǒng)各種功能的實現(xiàn)途徑、 體制及主要設備作了介紹。
第1 9章至第2 4章, 主要介紹了載人航天關鍵技術及發(fā)展趨勢。
第1 9章圍繞航天醫(yī)學工程學展開討論, 介紹了航天環(huán)境醫(yī)學、 重力
生理學與失重防護、 航天人因工程與工效學、 航天員選拔與訓練、
航天員醫(yī)學監(jiān)督與醫(yī)學保障、 航天營養(yǎng)與食品、 艙內航天服與個人
防護裝備、 航天環(huán)境模擬設備與飛行訓練仿真技術等內容; 第2 0章
介紹了航天員出艙活動面臨的空間威脅、 出艙活動窗口與出艙活動
載人航天技術
·5 ·
程序設計、 氣閘艙和艙外航天服的基本原理與組成、 航天員出艙活
動訓練設備; 第2 1章講述了交會對接系統(tǒng)的任務、 組成和功能, 給
出了交會對接的基本原理、 方法及飛行程序。 第2 2章介紹了空間站
關鍵技術以及空間站構型設計、 運營管理相關問題, 并對和平號空
間站和國際空間站作了簡要介紹; 第 2 3章介紹了深空探測發(fā)展歷
程, 探討了新型軌道設計、 新型推進技術、 新型能源技術等深空探
測關鍵技術; 第2 4章敘述了空間科學與應用技術的基本概念、 地位
作用、 研究范圍, 以及支持空間科學與應用的技術體系。
本書是在綜合國內外大量有關資料的基礎上編寫而成的。 在編
寫過程中, 得到了載人航天工程辦公室、 中國航天員科研訓練中心
和國防科技大學航天與材料工程學院領導、 專家的大力支持和幫助;
張柏楠、 楊宏、 胡軍、 孫寶升、 姜曉軍等來自中國空間技術研究院、
中國科學院、 國家天文臺、 中繼衛(wèi)星控管中心等單位的專家對本書
進行了審核, 并提出了寶貴的意見和建議; 在書稿預審和復審過程
中, 學術秘書吳昊、 王萌、 胡勇等做了大量的修改和校對工作, 在
此一并表示衷心感謝。
由于載人航天技術涉及眾多學科領域, 因此編寫這樣一部著作
是一項系統(tǒng)工程。 盡管在編寫過程中組織有關專家進行了多次審查,
但由于涉及面廣泛, 相關技術也在不斷發(fā)展, 加之編者認識水平所
限, 書中難免有不當和疏漏之處, 懇請讀者批評指正。
編 者
2 0 1 8年4月 |
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