第1章 什么是航天 001
1.1 航天、航空和航宇 002
1.2 關(guān)于飛天的傳說 002
1.3 航天器的分類 005
1.3.1 無人航天器 005
1.3.2 載人航天器 006
1.4 航天器任務(wù)與軌道高度的關(guān)系 007
1.5 什么是航天大系統(tǒng) 009
1.6 什么是空間資源 009
1.7 什么是商業(yè)航天 010
1.8 航天界的行話 012
1.8.1 國內(nèi)航天系統(tǒng)的行話 012
1.8.2 國外航天系統(tǒng)的行話 014

第2章 人類航天發(fā)展史 017
2.1 早期火箭018
2.1.1 阿奇塔斯與飛鴿 018
2.1.2 Hero 與引擎018
2.1.3 中國發(fā)明火箭 019
2.1.4 羅杰·培根改進火藥配方 019
2.1.5 萬戶的飛天夢想 020
2.1.6 火箭進入戰(zhàn)爭 020
2.1.7 卡齊米日·希敏諾維奇推導出多級火箭設(shè)計 020
2.2 航天器飛行的理論基礎(chǔ) 021
2.2.1 伽利略與慣性.021
2.2.2 牛頓為航天科學奠定理論基礎(chǔ) 021
2.2.3 康格里夫致力于設(shè)計先進的火箭 022
2.2.4 儒勒·凡爾納開拓早期太空思維 022
2.3 第二次世界大戰(zhàn)時期的航天技術(shù) 023
2.4 冷戰(zhàn)時期的航天 024
2.4.1 Bumper 項目 024
2.4.2 世界第一顆人造衛(wèi)星 025
2.4.3 探險者1 號 026
2.4.4 X-15飛機 026
2.4.5 尤里·加加林進入太空 027
2.4.6 艾倫·謝潑德進行亞軌道飛行 027
2.4.7 月球火箭 028
2.4.8 格倫進入地球軌道 028
2.4.9 準備登月 029
2.4.10 韋納·馮·布勞恩與美國的太空計劃 030
2.4.11 吉恩·羅登貝瑞與《星際迷航》 030
2.4.12 月球上的一小步…… 031
2.4.13 太空實驗室 031
2.4.14 小土星運載火箭 032
2.5 軌道器和探測器 033
2.5.1 深空探測 033
2.5.2 探空火箭 033
2.5.3 德爾塔火箭家族 034
2.5.4 阿特拉斯火箭 034
2.5.5 飛馬座XL 火箭 034
2.5.6 航天飛機 035
2.6 航天進入商業(yè)的新時代 036
2.6.1 航天發(fā)射系統(tǒng) 036
2.6.2 龍飛船和獵鷹火箭 037
2.6.3 追夢者號太空飛船 037
2.6.4 太空旅游 038
2.6.5 獵鷹9 號火箭 039
2.6.6 中國航天發(fā)展史 039

第3章 航天器飛行原理及軌道知識 041
3.1 航天器飛行原理 042
3.2 太空飛行與大氣層內(nèi)飛行的區(qū)別 044
3.3 航天器軌道與開普勒定律 045
3.4 軌道基礎(chǔ) 046
3.4.1 航天器圓周軌道 047
3.4.2 衛(wèi)星軌道周期 048
3.4.3 軌道平面傾角 049
3.5 橢圓軌道 049
3.6 軌道六根數(shù) 050
3.7 圖解航天器星下點軌跡知識 055
3.8 衛(wèi)星軌道的數(shù)學模型* 060
3.8.1 衛(wèi)星圓軌道的數(shù)學模型 060
3.8.2 橢圓軌道 060
3.9 軌道計算案例* 062

第4章 火箭 065
4.1 火箭與宇宙速度 066
4.2 火箭的組成 068
4.3 火箭分級的原因 070
4.4 中國3.35 米火箭直徑之謎 071
4.5 火箭的出征之路 073
4.6 火箭的發(fā)射窗口 074
4.7 火箭從發(fā)射到成功的整個過程 076
4.7.1 火箭飛行程序 076
4.7.2 火箭飛行過程中的監(jiān)測任務(wù) 077
4.8 一箭多星是怎么實現(xiàn)的呢 077
4.8.1 跳坐轉(zhuǎn)下車 078
4.8.2 天女散花式、排隊式下車 078
4.9 為什么火箭回收會產(chǎn)生聲爆 079
4.10 火箭發(fā)射時為何會騰云駕霧 080
4.11 火箭飛行如何實現(xiàn)最優(yōu)航跡 081
4.12 火箭發(fā)射場是怎么選的 082
4.13 為什么選擇海上去發(fā)射 085

第5章 衛(wèi)星 087
5.1 什么是人造衛(wèi)星 088
5.1.1 人造衛(wèi)星的組成 088
5.1.2 人造衛(wèi)星的主要用途 092
5.1.3 怎樣觀測在軌運行的人造衛(wèi)星 092
5.2 人類第一顆人造衛(wèi)星誕生的故事 093
5.3 有關(guān)衛(wèi)星那些事兒 095
5.3.1 衛(wèi)星的種類 096
5.3.2 衛(wèi)星軌道與任務(wù)的關(guān)系 096
5.3.3 為什么衛(wèi)星不會互相碰撞 097
5.3.4 去火星的軌道怎么計算 098
5.4 中國進入航天時代東方紅1 號的誕生 099
5.5 北斗系統(tǒng)與GPS 有啥不同 101
5.6 什么是對地觀測衛(wèi)星 102
5.6.1 對地觀測衛(wèi)星的種類 102
5.6.2 對地觀測衛(wèi)星的軌道部署 103
5.6.3 對地觀測衛(wèi)星的分辨率 103
5.6.4 對地觀測衛(wèi)星的觀測寬度 105
5.6.5 從對地觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)什么 105

第6章 載人航天工程 107
6.1 阿波羅飛船 108
6.1.1 阿波羅計劃是怎么創(chuàng)造出來的 108
6.1.2 一小步的距離有多遠？ 109
6.1.3 為實現(xiàn)登月設(shè)計的飛行器 109
6.2 國際空間站 111
6.2.1 認識國際空間站 111
6.2.2 國際空間站壽命到何時 113
6.3 中國神舟飛船的誕生 115
6.3.1 鮮為人知的曙光號飛船 115
6.3.2 錢學森力挺載人航天從飛船做起115
6.4 刀尖上的舞蹈太空出艙 116
6.5 宇航員航天員哪個稱呼更準確？ 118
6.6 在太空中運動是怎樣的體驗？ 120
6.6.1 跑步 120
6.6.2 體操 121
6.6.3 投擲鐵餅 121
6.6.4 舉杠鈴 122
6.6.5 球類運動 123
6.7 載人航天與民生的關(guān)系 123

第7章 導彈 125
7.1 導彈的組成 126
7.2 導彈如何分類 126
7.3 導彈和火箭的區(qū)別 129
7.4 導彈制導與控制 129
7.4.1 控制制導 130
7.4.2 慣性制導 131
7.5 彈道導彈怎樣飛向攻擊目標 132
7.5.1 發(fā)射階段的制導 133
7.5.2 熄火點速度與落點精度 133
7.6 導彈與制導炸彈 135
7.7 反導系統(tǒng) 136

第8章 空間望遠鏡 139
8.1 空間望遠鏡的發(fā)展 140
8.1.1 誰發(fā)明了世界上第一臺望遠鏡 140
8.1.2 古代人制作的望遠鏡鏡筒為什么那么長 141
8.1.3 誰發(fā)明了反射望遠鏡 141
8.1.4 胡克望遠鏡及其貢獻 142
8.1.5 射電天文學與射電望遠鏡 143
8.1.6 空間天文學的誕生 144
8.2 哈勃空間望遠鏡 145
8.2.1 哈勃的故事 145
8.2.2 哈勃空間望遠鏡的組成 147
8.2.3 延壽哈勃 150
8.3 韋伯望遠鏡 153
8.3.1 韋伯望遠鏡的命名 153
8.3.2 韋伯望遠鏡與哈勃望遠鏡比較 153
8.3.3 韋伯望遠鏡的結(jié)構(gòu) 155
8.3.4 韋伯望遠鏡與環(huán)狀星云M57 155
8.3.5 韋伯望遠鏡將證實宇宙形成的歷史 157
8.4 流體望遠鏡：韋伯的后任 157
8.5 在月球背面部署最大的射電望遠鏡 159
8.5.1 在月球背面部署射電望遠鏡的優(yōu)點 159
8.5.2 在月球背面部署射電望遠鏡的方案 160
8.5.3 在月球背面部署射電望遠鏡所面臨的挑戰(zhàn) 161
8.6 FarView 天文臺 161
8.6.1 利用月球土壤建造 161
8.6.2 挑戰(zhàn)與機遇 162
8.6.3 通信問題與解決方案 163
8.6.4 月球天文臺是天文學的未來嗎 163

第9章 空間碎片 165
9.1 空間碎片的來源 166
9.2 空間碎片的分布 167
9.3 空間碎片能在軌道停留多長時間 168
9.4 空間碎片的分類 169
9.5 空間碎片對航天器的危害 169
9.6 清理空間碎片的被動方法 170
9.6.1 電動系繩離軌終端器 170
9.6.2 氣動阻力離軌裝置 171
9.6.3 太陽輻射壓力離軌方法 173
9.6.4 制動帆離軌方法 173
9.7 清理空間碎片的主動方法 174
9.7.1 推力離軌方法 174
9.7.2 空間機器人方法 174
9.7.3 膨脹泡沫方法 176
9.8 混合清理空間碎片的方法 176
9.8.1 制動帆和電動系繩混合方法 176
9.8.2 可展開/ 儲存金屬網(wǎng)捕獲碎片方法 177
9.9 各國空間碎片清理方案 178
9.9.1 瑞士：清潔太空一號 178
9.9.2 日本：太空漁網(wǎng) 180
9.9.3 美國：五花八門的手段 180
9.9.4 中國為清理太空碎片所做的努力 183

第10章 2035 年的世界航天 185
10.1 國際專家對2035 年世界航天發(fā)展的情景預(yù)測 186
10.2 人工智能對2035 年世界航天發(fā)展的情景預(yù)測 190

附錄一 太空探索那些事兒 195
1-1 太空中的聲音太空合聲類似鳥兒唱歌 196
1-2 太空味道來自哪里？來自宇宙深處的化學記憶 200
1-3 黑洞 203
1-4 太空中的按需制藥技術(shù) 205
1-5 太空中的異響 206
1-6 首次商業(yè)太空行走為何在700 千米軌道處進行 209
1-7 殘疾人上太空面臨哪些挑戰(zhàn) 210
1-8 控制體重，看看航天員怎么做 213
1-9 小行星為什么會撞擊地球 217
1-10 地球末日會發(fā)生嗎 218

附錄二 星際文明探索 221
2-1 星際文明探索的歷史 222
2-2 戴森球的概念 228
2-3 太陽系中可能存在地外生命的地方 230
2-4 利用溫室氣體尋找外星人 232
2-5 UFO 與外星人 234
2-6 費米悖論 236

附錄三 星際航行 239
3-1 星際飛船的分類 240
3-2 狹義相對論 241
3-3 星際旅行的可行性 242

參考文獻 244