载人航天是当今世界最受广泛关注、 最具社会影响力的高科技
领域之一。 自1 9 6 1年人类首位航天员加加林成功进入太空以来, 世
界范围内的载人航天活动从未间断。 与其他航天活动相比, 载人航
天的最显著特点就是人 航天员 参与整个飞行过程。
航天员是乘坐航天器从地球表面起飞, 穿过大气层, 进入宇宙
空间飞行或踏上其他天体表面的。 因此, 他们必须掌握与此相关的
基本科学知识和技术理论, 如飞行动力学、 空气动力学、 地球物理
学、 宇宙物理学、 气象学、 天文学和宇宙航行学等; 还必须熟悉与
航天器相关的理论知识和工程技术基础, 包括火箭推进原理, 航天
器的系统组成和部件结构, 空间导航、 制导与控制, 测控与通信等。
为了满足航天员培训的需要, 1 9 9 7年策划出版了 《 载人航天工程基
础》, 发挥了重要作用。 2 0年过去了, 世界载人航天发展迅猛, 中国
载人航天在突破近地轨道飞行技术和载人深空探测技术准备方面取
得了举世瞩目的辉煌成就, 新知识、 新技术不断涌现, 也加深了人
们对宇宙空间与自身的认识。 基于此, 我们重新编撰此书, 试图反
映载人航天的新成就、 新进展, 形成 《 载人航天技术》 这部著作。
本书还可为从事载人航天事业的工程技术人员及管理人员提供
技术参考, 也可作为航天院校高年级本科生及研究生的教材和教学
参考书。 本书共2 4章。
第1章至第9章, 主要介绍了载人航天基本理论。 第 1章概述
了载人航天的意义、 历史、 现状和发展方向, 对各种航天器作了简
要介绍; 第 2章至第 6章主要介绍有关天文学的基本知识和基本原
理, 详细叙述了与空间飞行关系密切的近地空间环境, 概括了观测
前 言
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天文学的主要内容, 叙述了太阳系有关天体的基本特点, 描述了地
球、 太阳与有关天体的运动特性, 讨论了星座的特点及其观测, 引
出了天球的概念, 给出了天球坐标系的定义及其换算关系, 说明了
引入复杂计时系统的必要性, 建立了几种时间系统的换算关系; 第7
章着重描述航天器在地心引力作用下作轨道运动所遵循的一般性规
律, 并对轨道摄动问题进行了 简 要 讨 论 和 分 析; 第 8 章 通 过 引 入
星下点 的概念, 详细叙述了在航天器上进行对地观测的理论知
识; 第9章简要介绍了奔月和行星际飞行的基本知识, 包括碰到的
问题和可能的飞行方式。
第1 0章至第1 8章, 主要介绍了载人航天器及其基本组成、 功
能。 第1 0章对载人飞船、 航天飞机和空间站进行了概述; 第 1 1章
全面介绍了组成载人飞船的各分系统, 包括其构成、 任务、 特点及
其工作原理; 第1 2章详细介绍了与整个载人航天相关的运载系统和
航天发射场系统; 第1 3章介绍了飞船从发射准备、 上升入轨、 在轨
运行和返回着陆各阶段的应急救生措施、 设备和方法; 第1 4章介绍
了载人飞船返回过程的控制程序、 主要物理现象、 飞船着陆系统的
构成、 地面回收和救援的组织、 管理和工作方式; 第1 5章介绍了测
控网的任务、 功能与组成, 给出了测控系统工作流程; 第1 6章介绍
了通信网的功能与组成、 跟踪测量和遥测指令的信息与数据传输的
流程; 第1 7章是关于 GN C 系统基本任务与基本原理的讨论, 包括
姿态测量与空间导航的基本原理、 姿态控制与轨道控制的基本原理
和方法; 第1 8章在简述航天器运动参数测量原理的基础上, 对轨道
测量与跟踪系统各种功能的实现途径、 体制及主要设备作了介绍。
第1 9章至第2 4章, 主要介绍了载人航天关键技术及发展趋势。
第1 9章围绕航天医学工程学展开讨论, 介绍了航天环境医学、 重力
生理学与失重防护、 航天人因工程与工效学、 航天员选拔与训练、
航天员医学监督与医学保障、 航天营养与食品、 舱内航天服与个人
防护装备、 航天环境模拟设备与飞行训练仿真技术等内容; 第2 0章
介绍了航天员出舱活动面临的空间威胁、 出舱活动窗口与出舱活动
载人航天技术
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程序设计、 气闸舱和舱外航天服的基本原理与组成、 航天员出舱活
动训练设备; 第2 1章讲述了交会对接系统的任务、 组成和功能, 给
出了交会对接的基本原理、 方法及飞行程序。 第2 2章介绍了空间站
关键技术以及空间站构型设计、 运营管理相关问题, 并对和平号空
间站和国际空间站作了简要介绍; 第 2 3章介绍了深空探测发展历
程, 探讨了新型轨道设计、 新型推进技术、 新型能源技术等深空探
测关键技术; 第2 4章叙述了空间科学与应用技术的基本概念、 地位
作用、 研究范围, 以及支持空间科学与应用的技术体系。
本书是在综合国内外大量有关资料的基础上编写而成的。 在编
写过程中, 得到了载人航天工程办公室、 中国航天员科研训练中心
和国防科技大学航天与材料工程学院领导、 专家的大力支持和帮助;
张柏楠、 杨宏、 胡军、 孙宝升、 姜晓军等来自中国空间技术研究院、
中国科学院、 国家天文台、 中继卫星控管中心等单位的专家对本书
进行了审核, 并提出了宝贵的意见和建议; 在书稿预审和复审过程
中, 学术秘书吴昊、 王萌、 胡勇等做了大量的修改和校对工作, 在
此一并表示衷心感谢。
由于载人航天技术涉及众多学科领域, 因此编写这样一部著作
是一项系统工程。 尽管在编写过程中组织有关专家进行了多次审查,
但由于涉及面广泛, 相关技术也在不断发展, 加之编者认识水平所
限, 书中难免有不当和疏漏之处, 恳请读者批评指正。
编 者
2 0 1 8年4月
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