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第1章 概论&徐福祥 林华宝 侯深渊2

1.1 航天与卫星工程2

1.1.1 航天与航天系统2

1.1.2 航天技术与卫星工程4

1.1.3 卫星应用与卫星应用系统5

1.2 人造卫星的分类和应用6

1.2.1 科学卫星7

1.2.2 技术试验卫星9

1.2.3 应用卫星9

1.2.4 小型卫星13

1.3 卫星的系统组成14

1.3.1 有效载荷14

1.3.2 卫星平台15

1.4 卫星和卫星工程特点17

1.4.1 卫星的主要特点17

1.4.2 卫星工程的主要特点19

1.5 世界人造卫星的发展趋势22

1.5.1 通信卫星22

1.5.2 气象卫星23

1.5.3 地球资源卫星23

1.5.4 海洋卫星24

1.5.5 导航卫星24

1.5.6 侦察卫星24

1.5.7 小型卫星25

1.6 中国卫星工程的成就与展望26

1.6.1 中国卫星工程的主要成就26

1.6.2 21世纪初中国卫星工程展望29

参考文献30

第2章 地球空间环境特征及其对航天器的影响&都亨30

2.1 概述31

2.2 航天器主要轨道上的环境特征33

2.2.1 中性大气36

2.2.2 磁场36

2.2.3 等离子体和低能带电粒子37

2.2.4 高能带电粒子39

2.2.5 电磁辐射41

2.2.6 流星体和空间碎片42

2.3 空间环境对航天器的影响46

2.3.1 对轨道的影响47

2.3.2 对姿态的影响48

2.3.3 对表面材料的影响49

2.3.4 高能带电粒子的辐射损伤50

2.3.5 单粒子事件50

2.3.6 充电效应51

2.3.7 对温度的影响52

2.4 航天器研制对空间环境的需求52

2.5 空间环境预报与监测53

参考文献58

第3章 卫星总体设计&彭成荣 吴开林59

3.1 概述59

3.1.1 卫星总体设计与系统工程观念59

3.1.2 卫星总体设计的基本任务和设计原则61

3.1.3 卫星总体设计的特点和要求64

3.2 任务分析66

3.2.1 用户任务要求及初步分析67

3.2.2 卫星轨道类型和选择69

3.2.3 约束条件的确定73

3.2.4 提出总体方案设想74

3.2.5 关键技术分析76

3.2.6 卫星研制技术流程初步制定77

3.3 卫星可行性总体方案论证79

3.3.1 方案分析和综合79

3.3.2 卫星与卫星工程大系统其他系统之间的接口84

3.3.3 卫星总体性能指标分析与综合85

3.3.4 方案优选88

3.3.5 总体优化设计91

3.3.6 方案论证报告和技术要求95

3.4 卫星总体方案设计97

3.4.1 意义和内容97

3.4.2 几个典型的总体性能指标预算99

3.4.3 卫星构型105

3.4.4 质量特性109

3.4.5 动力学分析112

3.4.6 方案评价和对分系统要求119

3.5 总体详细设计122

3.6 总体设计展望125

3.6.1 大型复杂卫星的总体设计125

3.6.2 微小型卫星的总体设计127

3.6.3 设计手段的进步128

参考文献129

第4章 卫星轨道&张云彤130

4.1 概述130

4.2 卫星轨道力学132

4.2.1 坐标系132

4.2.2 卫星运动方程135

4.2.3 二体问题144

4.2.4 常数变易法和摄动方程145

4.2.5 一些重要的近似解146

4.3 轨道设计149

4.4 几种常用的轨道158

4.4.1 太阳同步轨道158

4.4.2 回归轨道159

4.4.3 冻结轨道160

4.4.4 地球静止轨道161

4.4.5 GPS轨道和定位原理165

4.4.6 双星定位原理165

4.4.7 卫星组网167

4.4.8 中继卫星测轨原理168

4.5 轨道确定169

4.5.1 初轨确定概况170

4.5.2 利用卡尔曼滤波的轨道改进方法170

参考文献177

第5章 卫星有效载荷&陈世平178

5.1 概述178

5.1.1 卫星有效载荷的分类178

5.1.2 卫星有效载荷设计的一般原则180

5.1.3 卫星有效载荷设计的一般技术要求182

5.2 通信卫星有效载荷185

5.2.1 基本组成和工作原理185

5.2.2 性能参数和主要设计考虑188

5.3 地球资源卫星有效载荷194

5.3.1 光学成像遥感器195

5.3.2 多光谱类遥感器198

5.3.3 高空间分辨率类遥感器202

5.3.4 成像光谱仪类遥感器203

5.3.5 合成孔径雷达（SAR）205

5.3.6 数据传输设备208

5.4 气象卫星有效载荷209

5.4.1 扫描辐射成像仪210

5.4.2 大气探测仪213

5.5 海洋卫星有效载荷217

5.5.1 光学遥感器219

5.5.2 微波遥感器223

5.6 导航卫星有效载荷227

5.6.1 低轨测速导航系统卫星有效载荷227

5.6.2 全球导航定位系统卫星有效载荷228

5.6.3 地球同步卫星无线电测定系统（RDSS）卫星有效载荷230

5.7 侦察卫星有效载荷231

5.7.1 成像侦察卫星有效载荷231

5.7.2 电子侦察卫星有效载荷235

5.7.3 导弹预警卫星和海洋监视卫星有效载荷240

5.8 科学卫星有效载荷242

5.8.1 科学探测有效载荷的种类和主要性能242

5.8.2 科学试验有效载荷及有关试验结果246

参考文献248

第6章 卫星结构与机构&陈烈民250

6.1 概述250

6.1.1 作用和功能250

6.1.2 组成和形式251

6.1.3 研制阶段和步骤256

6.2 卫星结构与机构的材料257

6.2.1 对材料的要求257

6.2.2 金属材料258

6.2.3 复合材料259

6.2.4 金属材料与复合材料的比较260

6.2.5 材料的应用和发展262

6.3 卫星结构的设计和分析266

6.3.1 设计要求266

6.3.2 设计原则268

6.3.3 载荷确定269

6.3.4 结构分析271

6.3.5 结构优化设计274

6.4 卫星机构的设计和分析278

6.4.1 设计要求278

6.4.2 设计原则280

6.4.3 机构分析281

6.5 卫星结构与机构的试验验证284

6.5.1 结构的试验验证284

6.5.2 机构的试验验证287

参考文献289

第7章 卫星热控制&郭舜291

7.1 概述291

7.2 卫星热设计295

7.2.1 卫星热设计的任务和原则295

7.2.2 热控系统的方案设计298

7.2.3 热分析计算302

7.2.4 再入卫星的防热303

7.3 卫星热控制技术305

7.3.1 被动热控制技术306

7.3.2 主动热控技术314

7.3.3 卫星应用的制冷方法319

7.4 卫星热试验321

7.4.1 热平衡试验321

7.4.2 热相似试验324

7.5 展望325

参考文献328

第8章 卫星姿态控制与轨道控制&吕振铎 徐福祥328

8.1 概述331

8.1.1 任务331

8.1.2 分类与组成333

8.2 卫星姿态动力学和运动学336

8.2.1 参考坐标系与运动学方程336

8.2.2 动力学方程340

8.3 姿态确定341

8.3.1 自旋卫星自旋轴姿态确定341

8.3.2 三轴稳定卫星的三轴姿态确定342

8.3.3 姿态确定的状态估计344

8.4 姿态控制345

8.4.1 自旋卫星姿态控制345

8.4.2 双自旋卫星的消旋控制347

8.4.3 自旋卫星的章动控制348

8.4.4 三轴稳定卫星的三轴姿态控制349

8.4.5 姿态捕获355

8.4.6 磁控356

8.4.7 卫星平台姿态与有效载荷指向的复合控制357

8.5 轨道运动与轨道动力学359

8.5.1 轨道运动359

8.5.2 轨道动力学360

8.6 轨道控制362

8.6.1 轨道确定（空间导航）362

8.6.2 轨道控制的计算条件365

8.6.3 地球静止轨道卫星的轨道控制367

8.6.4 轨道保持375

8.6.5 再入和返回控制377

8.7 卫星星座的轨道控制378

参考文献381