航天技術(shù)與應(yīng)用作業(yè)指導(dǎo)書

航天技術(shù)與應(yīng)用作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u25311第1章航天技術(shù)概述 373871.1航天技術(shù)的發(fā)展歷程 3231181.2航天技術(shù)的分類與特點(diǎn) 4166241.3航天技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的應(yīng)用 419589第2章航天器結(jié)構(gòu)與設(shè)計 5220212.1航天器結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn) 5134962.1.1單體結(jié)構(gòu) 5264242.1.2多體結(jié)構(gòu) 5254382.1.3框架結(jié)構(gòu) 5301252.1.4充氣結(jié)構(gòu) 595792.1.5柔性結(jié)構(gòu) 5126432.2航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法 536702.2.1安全性 5157732.2.2輕量化 5172372.2.3可靠性 514582.2.4系統(tǒng)性 5229042.2.1經(jīng)驗(yàn)法 633942.2.2理論分析法 696012.2.3優(yōu)化設(shè)計法 6161572.2.4計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD） 650442.3航天器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 662412.3.1結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化 638272.3.2材料選擇優(yōu)化 6147512.3.3結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化 6311992.3.4結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化 6302132.3.5多學(xué)科優(yōu)化 64564第3章航天器推進(jìn)技術(shù) 6309333.1化學(xué)推進(jìn)技術(shù) 648593.1.1固體推進(jìn)技術(shù) 771003.1.2液體推進(jìn)技術(shù) 7281113.1.3混合推進(jìn)技術(shù) 773673.2電推進(jìn)技術(shù) 786333.2.1離子推進(jìn)技術(shù) 764023.2.2霍爾效應(yīng)推進(jìn)技術(shù) 7117063.2.3磁等離子體推進(jìn)技術(shù) 764063.3新型推進(jìn)技術(shù) 7202843.3.1太陽帆推進(jìn)技術(shù) 799823.3.2核推進(jìn)技術(shù) 8185533.3.3等離子體推進(jìn)技術(shù) 825079第4章航天器軌道與姿態(tài)控制 8294724.1軌道力學(xué)基礎(chǔ) 8246844.1.1軌道運(yùn)動方程 8187194.1.2軌道要素 811344.1.3軌道攝動 873554.2航天器軌道控制方法 8137874.2.1化學(xué)推進(jìn)軌道控制 8169834.2.2電推進(jìn)軌道控制 8234224.2.3混合推進(jìn)軌道控制 8168024.3航天器姿態(tài)控制技術(shù) 9292084.3.1姿態(tài)運(yùn)動方程 943554.3.2姿態(tài)控制方法 9226724.3.3姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計 9136794.3.4姿態(tài)控制策略 925322第5章航天器熱控制技術(shù) 9128345.1航天器熱控制概述 945315.2航天器熱控制材料與裝置 9201625.2.1熱控涂層 9312315.2.2熱控薄膜 9122795.2.3熱管 1026115.2.4輻射散熱器 10239425.3航天器熱控制系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化 10312715.3.1熱分析 10272405.3.2熱設(shè)計 10269895.3.3熱模擬與驗(yàn)證 10221345.3.4熱優(yōu)化 101216第6章航天器通信與遙感技術(shù) 10160366.1航天器通信技術(shù) 1050896.1.1概述 11224956.1.2航天器通信系統(tǒng)的組成 1170256.1.3航天器通信技術(shù)的特點(diǎn) 11210006.1.4航天器通信技術(shù)的發(fā)展趨勢 11231776.2航天遙感技術(shù) 11275596.2.1概述 11271646.2.2航天遙感系統(tǒng)的組成 1110926.2.3航天遙感技術(shù)的類型 11134186.2.4航天遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 11108946.3航天器通信與遙感系統(tǒng)的集成與應(yīng)用 11279176.3.1航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的意義 11196416.3.2航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的技術(shù)途徑 11139286.3.3航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的應(yīng)用案例 1293966.3.4航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的未來發(fā)展方向 1218296第7章航天器電源技術(shù) 1218307.1航天器電源系統(tǒng)概述 12157107.2太陽電池陣與儲能電池 12131487.2.1太陽電池陣 12240987.2.2儲能電池 12295727.3航天器電源控制與管理技術(shù) 12323667.3.1電源控制技術(shù) 1261277.3.2電源管理技術(shù) 1226547.3.3電源控制與管理策略 1327950第8章航天器結(jié)構(gòu)與材料的地面模擬試驗(yàn) 13290788.1結(jié)構(gòu)與材料地面模擬試驗(yàn)概述 1331408.2結(jié)構(gòu)靜力學(xué)試驗(yàn) 13310358.3結(jié)構(gòu)動力學(xué)試驗(yàn) 1374938.4材料功能測試與評估 1419076第9章航天器發(fā)射與回收技術(shù) 14102709.1航天器發(fā)射技術(shù) 1428129.1.1發(fā)射概述 14113479.1.2運(yùn)載火箭技術(shù) 14296129.1.3發(fā)射場技術(shù) 14163749.1.4發(fā)射任務(wù)規(guī)劃 14181209.2航天器在軌操作技術(shù) 15141269.2.1在軌概述 15162799.2.2在軌監(jiān)測與控制技術(shù) 1584439.2.3在軌維護(hù)與維修技術(shù) 15139879.2.4在軌升級技術(shù) 1528489.3航天器回收技術(shù) 15175349.3.1回收概述 15200569.3.2回收過程設(shè)計 15162859.3.3回收裝置 15279729.3.4地面搜救 155655第10章航天技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)中的應(yīng)用 15914110.1航天技術(shù)在通信與廣播領(lǐng)域的應(yīng)用 151901710.2航天技術(shù)在導(dǎo)航與定位領(lǐng)域的應(yīng)用 162897910.3航天技術(shù)在地球觀測與資源調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用 162091110.4航天技術(shù)在國防建設(shè)中的應(yīng)用前景與挑戰(zhàn) 16第1章航天技術(shù)概述1.1航天技術(shù)的發(fā)展歷程航天技術(shù)自20世紀(jì)中葉興起，經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從弱到強(qiáng)的發(fā)展過程。1957年，蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，標(biāo)志著航天時代的開啟。此后，美國、法國、中國等國家相繼進(jìn)入航天領(lǐng)域，不斷推動航天技術(shù)的發(fā)展。經(jīng)過半個多世紀(jì)的努力，我國在航天領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，成為世界上少數(shù)幾個擁有獨(dú)立航天能力的國家之一。1.2航天技術(shù)的分類與特點(diǎn)航天技術(shù)主要包括運(yùn)載器技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、載人航天技術(shù)、深空探測技術(shù)等。各類航天技術(shù)具有以下共同特點(diǎn)：（1）高技術(shù)含量：航天技術(shù)涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域，如力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等，體現(xiàn)了國家科技水平。（2）復(fù)雜性：航天系統(tǒng)由多個分系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)之間相互依賴，技術(shù)難度大，風(fēng)險系數(shù)高。（3）高投入：航天技術(shù)的研究、開發(fā)和試驗(yàn)需要巨額資金支持，且投資周期長。（4）高風(fēng)險：航天發(fā)射過程中，可能受到各種因素的影響，如氣象條件、設(shè)備故障等，導(dǎo)致任務(wù)失敗。（5）長周期：航天項(xiàng)目從立項(xiàng)到研制成功，往往需要數(shù)年甚至數(shù)十年的時間。1.3航天技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的應(yīng)用航天技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，具體應(yīng)用如下：（1）通信與廣播：衛(wèi)星通信、衛(wèi)星廣播為全球范圍內(nèi)的信息傳輸提供了穩(wěn)定、高效的手段。（2）導(dǎo)航與定位：全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為交通運(yùn)輸、海洋漁業(yè)、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域提供精確的定位和導(dǎo)航服務(wù)。（3）遙感與監(jiān)測：衛(wèi)星遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于氣象預(yù)報、環(huán)境保護(hù)、資源普查等領(lǐng)域。（4）科學(xué)研究：航天技術(shù)為空間科學(xué)、地球科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究提供了重要手段。（5）國防建設(shè)：航天技術(shù)為國防力量提供了戰(zhàn)略預(yù)警、通信指揮、情報收集等多種支持。（6）航天產(chǎn)業(yè)：航天技術(shù)的發(fā)展帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮，為國家經(jīng)濟(jì)增長作出了貢獻(xiàn)。（7）國際合作：航天技術(shù)成為國際間科技交流與合作的重要領(lǐng)域，有助于提升國家地位和影響力。第2章航天器結(jié)構(gòu)與設(shè)計2.1航天器結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)航天器結(jié)構(gòu)類型主要包括單體結(jié)構(gòu)、多體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)以及柔性結(jié)構(gòu)等。各類結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：2.1.1單體結(jié)構(gòu)單體結(jié)構(gòu)具有簡單、輕便、剛度好等特點(diǎn)，適用于小型衛(wèi)星及空間探測器。其缺點(diǎn)是承載能力有限，擴(kuò)展性較差。2.1.2多體結(jié)構(gòu)多體結(jié)構(gòu)由多個獨(dú)立部分組成，具有較好的承載能力和擴(kuò)展性。適用于大型衛(wèi)星、空間站等航天器。2.1.3框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)采用梁、桿等元素構(gòu)成，具有較好的剛度和穩(wěn)定性。適用于對剛度要求較高的航天器。2.1.4充氣結(jié)構(gòu)充氣結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、折疊體積小、展開速度快等優(yōu)點(diǎn)，適用于空間站、月球基地等大型航天器。2.1.5柔性結(jié)構(gòu)柔性結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、形變能力強(qiáng)、抗沖擊功能好等特點(diǎn)，適用于對形變要求較高的航天器，如太陽帆等。2.2航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：2.2.1安全性結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)保證在規(guī)定的工作環(huán)境下，航天器具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。2.2.2輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)盡量減輕航天器質(zhì)量，提高運(yùn)載能力，降低發(fā)射成本。2.2.3可靠性結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)保證航天器在規(guī)定壽命周期內(nèi)，能夠正常完成各項(xiàng)任務(wù)。2.2.4系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮航天器整體功能，協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計方法主要包括以下幾種：2.2.1經(jīng)驗(yàn)法依據(jù)現(xiàn)有航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行類比設(shè)計。2.2.2理論分析法運(yùn)用力學(xué)、材料學(xué)等基礎(chǔ)理論，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和計算。2.2.3優(yōu)化設(shè)計法采用數(shù)學(xué)規(guī)劃、遺傳算法等方法，尋求結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的最優(yōu)解。2.2.4計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）利用計算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計、分析、模擬等過程。2.3航天器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計航天器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計旨在提高結(jié)構(gòu)功能，降低質(zhì)量，縮短研發(fā)周期。其主要方法如下：2.3.1結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化根據(jù)航天器功能需求和約束條件，優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局，提高空間利用率。2.3.2材料選擇優(yōu)化根據(jù)航天器工作環(huán)境，選擇具有良好功能和可靠性的材料。2.3.3結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化通過調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和質(zhì)量的平衡。2.3.4結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化通過改變結(jié)構(gòu)形狀，提高結(jié)構(gòu)功能，降低質(zhì)量。2.3.5多學(xué)科優(yōu)化結(jié)合航天器各分系統(tǒng)設(shè)計，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。通過以上方法，航天器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可提高航天器的整體功能，降低成本，為我國航天事業(yè)的發(fā)展奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。第3章航天器推進(jìn)技術(shù)3.1化學(xué)推進(jìn)技術(shù)化學(xué)推進(jìn)技術(shù)是航天器推進(jìn)系統(tǒng)的傳統(tǒng)方式，主要通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生高速噴射物質(zhì)，從而獲得推力。該技術(shù)具有推力大、比沖低、系統(tǒng)復(fù)雜度相對較低等特點(diǎn)。本節(jié)將介紹以下幾種常見的化學(xué)推進(jìn)技術(shù)：3.1.1固體推進(jìn)技術(shù)固體推進(jìn)技術(shù)采用固態(tài)燃料和氧化劑，通過燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，從而產(chǎn)生推力。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，但比沖較低，適用于小型航天器及運(yùn)載火箭的第一級。3.1.2液體推進(jìn)技術(shù)液體推進(jìn)技術(shù)采用液態(tài)燃料和氧化劑，通過渦輪泵將燃料和氧化劑輸送到燃燒室進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生推力。液體推進(jìn)系統(tǒng)具有較高的比沖，可調(diào)整推力大小，適用于各種類型的航天器。3.1.3混合推進(jìn)技術(shù)混合推進(jìn)技術(shù)結(jié)合了固體推進(jìn)和液體推進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)，采用固態(tài)燃料和液態(tài)氧化劑。其推力適中，比沖較高，適用于中大型航天器。3.2電推進(jìn)技術(shù)電推進(jìn)技術(shù)利用電能轉(zhuǎn)化為推進(jìn)能量，具有比沖高、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但推力較小，適用于航天器姿態(tài)控制、軌道調(diào)整等任務(wù)。本節(jié)將介紹以下幾種常見的電推進(jìn)技術(shù)：3.2.1離子推進(jìn)技術(shù)離子推進(jìn)技術(shù)通過電場加速帶電離子，產(chǎn)生推力。其比沖高達(dá)30004000秒，但推力較小，適用于深空探測等任務(wù)。3.2.2霍爾效應(yīng)推進(jìn)技術(shù)霍爾效應(yīng)推進(jìn)技術(shù)利用電磁場加速帶電粒子，產(chǎn)生推力。其比沖較高，推力適中，適用于衛(wèi)星姿態(tài)控制等任務(wù)。3.2.3磁等離子體推進(jìn)技術(shù)磁等離子體推進(jìn)技術(shù)通過磁場控制等離子體流動，產(chǎn)生推力。其具有較高的比沖和推力，適用于大型航天器推進(jìn)。3.3新型推進(jìn)技術(shù)航天技術(shù)的不斷發(fā)展，新型推進(jìn)技術(shù)逐漸受到關(guān)注。這些技術(shù)有望在未來提高航天器的功能，降低成本。本節(jié)將簡要介紹以下幾種新型推進(jìn)技術(shù)：3.3.1太陽帆推進(jìn)技術(shù)太陽帆推進(jìn)技術(shù)利用太陽光壓產(chǎn)生推力，無需攜帶燃料，具有無限航程的優(yōu)點(diǎn)。但其推力較小，對姿態(tài)控制要求較高。3.3.2核推進(jìn)技術(shù)核推進(jìn)技術(shù)采用核反應(yīng)產(chǎn)生高溫高壓氣體，從而產(chǎn)生推力。其比沖高，推力大，但技術(shù)復(fù)雜，安全風(fēng)險較高。3.3.3等離子體推進(jìn)技術(shù)等離子體推進(jìn)技術(shù)利用電磁場加速等離子體產(chǎn)生推力，具有較高的比沖和推力。目前尚處于研究階段，未來有望應(yīng)用于航天器推進(jìn)。第4章航天器軌道與姿態(tài)控制4.1軌道力學(xué)基礎(chǔ)4.1.1軌道運(yùn)動方程航天器的軌道運(yùn)動可由牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律進(jìn)行描述。本章首先介紹描述航天器軌道運(yùn)動的拉格朗日方程和牛頓運(yùn)動方程。4.1.2軌道要素闡述軌道六要素，包括半長軸、偏心率、傾角、升交點(diǎn)赤經(jīng)、近地點(diǎn)幅角和真近點(diǎn)角，并分析這些要素對軌道形狀和特性產(chǎn)生影響。4.1.3軌道攝動討論各種攝動因素（如地球非球形、大氣阻力、太陽輻射壓力等）對航天器軌道的影響，為后續(xù)軌道控制提供理論依據(jù)。4.2航天器軌道控制方法4.2.1化學(xué)推進(jìn)軌道控制介紹化學(xué)推進(jìn)軌道控制方法，包括切向和法向推進(jìn)、脈沖和連續(xù)推力等，分析其優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。4.2.2電推進(jìn)軌道控制闡述電推進(jìn)軌道控制技術(shù)，如離子推進(jìn)、霍爾效應(yīng)推進(jìn)等，并分析其高效率、低推力的特點(diǎn)。4.2.3混合推進(jìn)軌道控制討論化學(xué)推進(jìn)與電推進(jìn)相結(jié)合的混合推進(jìn)軌道控制方法，分析其優(yōu)勢及在實(shí)際應(yīng)用中的局限性。4.3航天器姿態(tài)控制技術(shù)4.3.1姿態(tài)運(yùn)動方程介紹航天器姿態(tài)運(yùn)動的描述方法，包括歐拉方程、四元數(shù)方程等。4.3.2姿態(tài)控制方法闡述常見的姿態(tài)控制方法，包括自旋穩(wěn)定、三軸穩(wěn)定、控制力矩陀螺等，并分析各自的工作原理和適用范圍。4.3.3姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計介紹姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計原則，包括傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制器的設(shè)計，以及系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。4.3.4姿態(tài)控制策略討論不同任務(wù)需求下的姿態(tài)控制策略，如對地觀測、深空探測等，以實(shí)現(xiàn)航天器的高精度、高穩(wěn)定度姿態(tài)控制。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將對航天器軌道與姿態(tài)控制有更深入的了解，為航天任務(wù)的設(shè)計與實(shí)施提供理論支持。第5章航天器熱控制技術(shù)5.1航天器熱控制概述航天器熱控制是保證航天器在極端空間環(huán)境下正常工作的重要技術(shù)手段。航天器在軌道飛行過程中，將面臨太陽輻射、地球反照、宇宙背景輻射等多種熱源的影響，因此必須通過熱控制技術(shù)維持航天器內(nèi)部溫度在合理范圍內(nèi)，以保證航天器各系統(tǒng)、設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。5.2航天器熱控制材料與裝置航天器熱控制材料與裝置主要包括熱控涂層、熱控薄膜、熱管、輻射散熱器等。5.2.1熱控涂層熱控涂層是一種具有調(diào)節(jié)熱輻射特性的材料，其作用是調(diào)節(jié)航天器表面的熱輻射平衡。熱控涂層主要包括太陽吸收率低、熱發(fā)射率高的材料，如白色涂料、金屬薄膜等。5.2.2熱控薄膜熱控薄膜是一種具有較低熱導(dǎo)率的材料，其作用是減小航天器內(nèi)部與外部的熱交換。熱控薄膜通常采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有良好的隔熱功能。5.2.3熱管熱管是一種利用工作液體在封閉管內(nèi)循環(huán)流動，實(shí)現(xiàn)熱量傳遞的裝置。熱管具有高熱導(dǎo)、高可靠性、長壽命等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航天器熱控制系統(tǒng)中。5.2.4輻射散熱器輻射散熱器是利用熱輻射原理，將航天器內(nèi)部熱量排放到外部的裝置。輻射散熱器通常采用高發(fā)射率材料，以提高散熱效率。5.3航天器熱控制系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化航天器熱控制系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化是保證航天器在軌運(yùn)行過程中溫度穩(wěn)定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。熱控制系統(tǒng)設(shè)計主要包括以下幾個方面：5.3.1熱分析熱分析是熱控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，主要包括熱載荷分析、熱平衡分析、熱梯度分析等。通過熱分析，可以確定航天器熱控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)、熱載荷分布及溫度梯度。5.3.2熱設(shè)計熱設(shè)計是根據(jù)熱分析結(jié)果，制定熱控制方案，包括熱控涂層、熱管、輻射散熱器等的選擇與布局。熱設(shè)計應(yīng)充分考慮航天器的工作環(huán)境、任務(wù)需求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素。5.3.3熱模擬與驗(yàn)證熱模擬與驗(yàn)證是熱控制系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，主要包括熱試驗(yàn)、熱模擬計算等。通過熱模擬與驗(yàn)證，可以評估熱控制系統(tǒng)的功能，為優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。5.3.4熱優(yōu)化熱優(yōu)化是根據(jù)熱模擬與驗(yàn)證結(jié)果，對熱控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以提高熱控制功能。熱優(yōu)化主要從提高熱控材料功能、優(yōu)化熱控裝置布局、改進(jìn)熱設(shè)計等方面入手。通過以上設(shè)計與優(yōu)化過程，可以保證航天器熱控制系統(tǒng)在極端空間環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行，為航天器的長期在軌任務(wù)提供有力保障。第6章航天器通信與遙感技術(shù)6.1航天器通信技術(shù)6.1.1概述航天器通信技術(shù)是指利用無線電波實(shí)現(xiàn)航天器與地面站或其他航天器之間信息傳輸?shù)募夹g(shù)。它包括空間通信、空間數(shù)據(jù)傳輸、空間網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。6.1.2航天器通信系統(tǒng)的組成航天器通信系統(tǒng)主要包括天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、編碼解碼器、數(shù)據(jù)處理器等部分。6.1.3航天器通信技術(shù)的特點(diǎn)航天器通信技術(shù)具有以下特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、信號衰減大、傳輸延遲高、信道特性復(fù)雜、抗干擾能力要求高。6.1.4航天器通信技術(shù)的發(fā)展趨勢航天器通信技術(shù)正朝著高速率、高效譜、高可靠性、抗干擾、小型化、輕量化等方向發(fā)展。6.2航天遙感技術(shù)6.2.1概述航天遙感技術(shù)是利用裝載在航天器上的遙感設(shè)備，對地球或其他天體進(jìn)行觀測、探測和監(jiān)測的技術(shù)。6.2.2航天遙感系統(tǒng)的組成航天遙感系統(tǒng)主要包括遙感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、地面接收與處理系統(tǒng)等部分。6.2.3航天遙感技術(shù)的類型航天遙感技術(shù)包括光學(xué)遙感、紅外遙感、微波遙感、激光遙感等類型。6.2.4航天遙感技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域航天遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于地球資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)勘探、海洋監(jiān)測、氣象預(yù)報、災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域。6.3航天器通信與遙感系統(tǒng)的集成與應(yīng)用6.3.1航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的意義航天器通信與遙感系統(tǒng)集成可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳輸、處理和應(yīng)用，提高航天器的觀測能力和應(yīng)用價值。6.3.2航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的技術(shù)途徑航天器通信與遙感系統(tǒng)集成技術(shù)途徑包括：多功能一體化設(shè)計、信息融合處理、數(shù)據(jù)壓縮與編碼、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?.3.3航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的應(yīng)用案例例如，我國的風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星、海洋系列衛(wèi)星等，均實(shí)現(xiàn)了通信與遙感技術(shù)的集成，為我國氣象、海洋等領(lǐng)域提供了重要數(shù)據(jù)支持。6.3.4航天器通信與遙感系統(tǒng)集成的未來發(fā)展方向未來，航天器通信與遙感系統(tǒng)集成將繼續(xù)向?qū)拵А⒏咝?、智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，以滿足不斷增長的空間應(yīng)用需求。第7章航天器電源技術(shù)7.1航天器電源系統(tǒng)概述航天器電源系統(tǒng)是航天器各類設(shè)備正常運(yùn)行的核心保障，其功能直接影響航天任務(wù)的成敗。航天器電源系統(tǒng)主要包括能量獲取、能量儲存、能量轉(zhuǎn)換、能量分配及電源控制與管理等多個方面。本章將重點(diǎn)介紹航天器電源系統(tǒng)的基本原理、組成及發(fā)展趨勢。7.2太陽電池陣與儲能電池7.2.1太陽電池陣太陽電池陣是航天器電源系統(tǒng)的主要能量獲取裝置，其原理是利用太陽電池的光電效應(yīng)將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能。太陽電池陣的選型、設(shè)計及功能評估是航天器電源系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本節(jié)將介紹太陽電池陣的類型、功能參數(shù)及其在航天器上的應(yīng)用。7.2.2儲能電池儲能電池主要用于儲存太陽電池陣產(chǎn)生的電能，以保證在光照不足或航天器進(jìn)入陰影區(qū)時，航天器各類設(shè)備能夠正常供電。本節(jié)將介紹儲能電池的類型、功能參數(shù)及其在航天器電源系統(tǒng)中的應(yīng)用。7.3航天器電源控制與管理技術(shù)7.3.1電源控制技術(shù)航天器電源控制技術(shù)主要包括電壓調(diào)節(jié)、電流限制、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等功能。電源控制系統(tǒng)需要實(shí)時監(jiān)測電源系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并根據(jù)航天器負(fù)載需求及環(huán)境變化，自動調(diào)整電源參數(shù)，保證電源系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作。7.3.2電源管理技術(shù)航天器電源管理技術(shù)主要負(fù)責(zé)電源系統(tǒng)的能量分配、能耗監(jiān)測、故障診斷與處理等功能。電源管理系統(tǒng)通過對電源系統(tǒng)各部分的實(shí)時監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電源資源的最優(yōu)配置，提高航天器的能源利用效率，降低能耗。7.3.3電源控制與管理策略航天器電源控制與管理策略是保證電源系統(tǒng)高效、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。本節(jié)將介紹電源控制與管理策略的基本原則、設(shè)計方法及實(shí)現(xiàn)過程，包括電源模式切換、能耗優(yōu)化、故障處理等方面。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)掌握航天器電源系統(tǒng)的基本原理、組成及關(guān)鍵技術(shù)，為航天器電源系統(tǒng)的設(shè)計、分析與優(yōu)化提供理論支持。第8章航天器結(jié)構(gòu)與材料的地面模擬試驗(yàn)8.1結(jié)構(gòu)與材料地面模擬試驗(yàn)概述航天器結(jié)構(gòu)與材料的地面模擬試驗(yàn)是保證航天器在發(fā)射及在軌運(yùn)行過程中具有足夠結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和功能的重要手段。這類試驗(yàn)主要包括結(jié)構(gòu)靜力學(xué)試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)試驗(yàn)以及材料功能測試與評估。通過這些試驗(yàn)，可以對航天器結(jié)構(gòu)及材料在極端環(huán)境下的功能進(jìn)行驗(yàn)證，以保證航天器的安全性和可靠性。8.2結(jié)構(gòu)靜力學(xué)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)靜力學(xué)試驗(yàn)主要模擬航天器在發(fā)射過程中所承受的靜載荷，包括振動、沖擊和壓力等。試驗(yàn)內(nèi)容如下：（1）試驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證航天器結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。（2）試驗(yàn)方法：根據(jù)航天器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計要求，采用相應(yīng)比例的縮比模型或全尺寸模型進(jìn)行試驗(yàn)。（3）試驗(yàn)設(shè)備：主要包括加載裝置、測量裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。（4）試驗(yàn)過程：對模型施加預(yù)定的載荷，監(jiān)測結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，如位移、應(yīng)變等，并與設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行對比。8.3結(jié)構(gòu)動力學(xué)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)動力學(xué)試驗(yàn)主要模擬航天器在發(fā)射及在軌運(yùn)行過程中所承受的動載荷，如振動、噪聲和微重力等。試驗(yàn)內(nèi)容如下：（1）試驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證航天器結(jié)構(gòu)在動載荷作用下的動力特性、響應(yīng)特性和疲勞壽命。（2）試驗(yàn)方法：采用隨機(jī)振動、正弦振動和沖擊試驗(yàn)等方法。（3）試驗(yàn)設(shè)備：主要包括振動臺、激振器、測量裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。（4）試驗(yàn)過程：對模型施加動載荷，監(jiān)測結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，分析結(jié)構(gòu)的動力特性和疲勞壽命。8.4材料功能測試與評估材料功能測試與評估是對航天器所用材料的物理、化學(xué)和力學(xué)功能進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)內(nèi)容如下：（1）試驗(yàn)?zāi)康模罕ＷC航天器所用材料在極端環(huán)境下的功能滿足設(shè)計要求。（2）試驗(yàn)方法：根據(jù)材料種類和功能要求，采用相應(yīng)的測試方法，如拉伸、壓縮、彎曲、硬度、沖擊和疲勞試驗(yàn)等。（3）試驗(yàn)設(shè)備：包括萬能試驗(yàn)機(jī)、硬度計、沖擊試驗(yàn)機(jī)等。（4）試驗(yàn)過程：對材料進(jìn)行功能測試，分析試驗(yàn)結(jié)果，評估材料在極端環(huán)境下的功能穩(wěn)定性。通過以上試驗(yàn)，可以為航天器結(jié)構(gòu)與材料的優(yōu)化設(shè)計、制造和評估提供重要依據(jù)，以保證航天器在發(fā)射及在軌運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。第9章航天器發(fā)射與回收技術(shù)9.1航天器發(fā)射技術(shù)9.1.1發(fā)射概述航天器發(fā)射技術(shù)是指將航天器從地球表面送入預(yù)定軌道的一系列技術(shù)。該過程涉及運(yùn)載器設(shè)計、發(fā)射場設(shè)施、飛行控制及發(fā)射任務(wù)規(guī)劃等多個方面。9.1.2運(yùn)載火箭技術(shù)運(yùn)載火箭作為航天器發(fā)射的主要工具，其技術(shù)包括火箭總體設(shè)計、推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等。目前我國主要采用長征系列運(yùn)載火箭進(jìn)行航天器發(fā)射。9.1.3發(fā)射場技術(shù)發(fā)射場技術(shù)包括發(fā)射設(shè)施、測試設(shè)施、控制設(shè)施等。發(fā)射場需要具備良好的地理環(huán)境、氣象條件以及完善的發(fā)射設(shè)施，以保證航天器發(fā)射的安全與成功。9.1.4發(fā)射任務(wù)規(guī)劃發(fā)射任務(wù)規(guī)劃涉及發(fā)射窗口選擇、飛行軌跡設(shè)計、運(yùn)載器與航天器接口匹配等方面。合理規(guī)劃發(fā)射任務(wù)，可以提高發(fā)射成功率，降低發(fā)射成本。9.2航天器在軌操作技術(shù)9.2.1在軌概述航天器在軌操作技術(shù)是指對在地球軌道上運(yùn)行的航天器進(jìn)行監(jiān)控、維護(hù)、維修和升級的一系列技術(shù)。這些技術(shù)對于保證航天器長期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。9.2.2在軌監(jiān)測與控制技術(shù)在軌監(jiān)測與控制技術(shù)包括航天器姿態(tài)控制、軌道控制