載人深空探測技太導論

《載人深空探測技太導論》是2019年北京理工大學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：載人深空探測技太導論
• 作者：果琳麗[等]
• 類別：工業技術
• 出版社：北京理工大學出版社
• 出版時間：2019年
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝-膠訂
• ISBN：9787568267625

內容簡介

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系統，如著陸與起飛、推進技術、原位資源利用、居住系統、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。

圖書目錄

上冊

第 1章載人深空探測的概念與內涵00

1.1載人深空探測的概念00

1.1.1基本概念和內涵00

1.1.2載人與無人深空探測的差異00

1.1.3載人深空探測的發展原則00

1.2載人深空探測頂層任務分析內容00

1.2.1戰略規劃與技術路徑00

1.2.2任務目標與探測載荷0

1.2.3體系架構與任務分析0

1.2.4核心能力與關鍵系統0

1.2.5地面試驗及模擬驗證0

1.3載人深空探測任務面臨的挑戰0

1.3.1“去、登、回”面臨的挑戰0

1.3.2“駐”面臨的挑戰0

1.3.3“用”面臨的挑戰0

1.3.4“人”面臨的挑戰0

1.4載人深空探測體系工程的內涵0

1.4.1體系工程的概念及特點0

1.4.2基於模型的系統工程概念0

思考題0

參考文獻0

第 2章載人深空探測發展概況0

2.1概述0

2.2載人深空探測任務發展概況0

2.2.1載人月球探測任務0

2.2.2載人小行星探測任務0

2.2.3載人火星探測任務0

2.2.4其他載人深空探測任務0

載人深空探測技術導論目錄2.3載人深空探測飛行器發展概況0

2.3.1載人月球探測飛行器系統0

2.3.2載人月球基地0

2.3.3載人小行星探測飛行器系統0

2.3.4載人火星探測飛行器系統0

2.3.5載人火星基地0

2.4載人深空探測關鍵技術發展概況0

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“星座計畫”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太陽系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冬的心理因素比較

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登入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典型大功率電漿電推力器技術指標

8.4.3大功率電漿電推進關鍵技術

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空間核能系統的安全措施

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利用水冰製備H2O的方法

9.6.2利用火星大氣中CO2製備O2和CH4的方法

9.6.3利用火星大氣製備H2O的方法

9.6.4利用月壤製備O2的方法

9.6.5利用月壤微波燒結製備建築材料的方法

9.6.6利用月壤3D列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章居住系統

10.1持久的爭論

10.2居住系統的系統設計

10.2.1居住系統的類型

10.2.2居住系統的選址分析

10.2.3居住系統的構型與結構設計

10.2.4居住系統的組裝與建造

10.3居住系統的關鍵分系統

10.3.1結構與密封系統

10.3.2控制與推進系統

10.3.3信息管理系統

10.3.4熱管理系統

10.3.5能源系統

10.3.6載人環境與乘員保障系統

10.3.7安全防護系統

10.4居住系統運營管理技術

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人機智慧型系統的發展

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月面人機系統的功能分配

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套用

11.3.2空間機器人的系統分析

11.3.3VR及AR技術在遙操作中的套用

11.3.4新型人機互動技術

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互動驗證

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登入火星霍頓-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月面原位資源加工製造試驗

12.8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系

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

作者簡介

果琳麗 博士，中國空間技術研究院航天東方紅衛星有限公司研究員、哈爾濱工業大學兼職博士生導師，曾任載人航天總體部星際探測研究室主任。長期從事載人深空探測系統總體技術研究。國際宇航聯IAA航天動力學專業組委員、中國航天科技集團公司科技委運載專業組委員、中國振動工程學會衝擊及防護工程專業委員會委員，《中國空間科學與技術》《空間控制技術與套用》《太空探索》等期刊編委，主持載人航天和深空探測領域多項研究課題。曾獲國防科技進步獎三等獎1項，在國內外期刊發表學術論文70餘篇，參與及編寫學術專著5部。 楊宏 中國空間技術研究院載人航天總體部研究員、國際宇航科學院院士、博士生導師。歷任載人飛船副總設計師、“天宮一號”總設計師等職務，現任空間站系統總設計師。長期從事載人太空飛行器信息與電子系統總體設計、系統設計和工程管理。曾獲國家科技進步特等獎2項、全軍科技進步一等獎2項，享受政府特殊津貼；獲中國青年科技創新傑出獎、“全國優秀科技工作者”稱號、全國創新爭先獎和航天功勳獎等榮譽。在國內外期刊會議發表論文43篇，出版學術專著2部。 田林 博士，中國空間技術研究院載人航天總體部高級工程師。主要從事載人深空探測系統論證及控制推進技術研究。主持並參與中國科學院和中國工程院戰略研究項目、載人航天預先研究項目、863計畫項目等10餘項，發表學術論文近20篇，參編學術專著3部。 彭坤 博士，中國空間技術研究院載人航天總體部高級工程師，英國恩克萊德大學訪問學者。主要從事載人深空探測太空飛行器總體設計以及軌道動力學與控制等領域的研究工作。主持並參與載人航天預先研究項目、863計畫項目以及國家重大科技專項等10餘項，發表學術論文30餘篇，申請發明專利6項（已授權3項），參編學術專著2部。 黃鐵球 博士，北京交通大學機械與電子控制工程學院副教授、碩士生導師。長期從事柔性多體動力學與聯合仿真領域研究、星球車輪壤接觸及整車動力學研究。曾獲國防科技進步二等獎1項，發表學術論文20餘篇，參編學術專著2部。