航天器飛行控制任務(wù)涉及航天系統(tǒng)工程的各組成部分，也貫穿航天器自發(fā)射入軌至返回離軌的全壽命階段。本書從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)， 緊密結(jié)合航天器飛行控制全過程， 對航天器飛行控制任務(wù)實施過程中涉及的概念及基本原理進行較為系統(tǒng)全面的闡述。內(nèi)容既涉及相關(guān)基礎(chǔ)理論知識， 也涵蓋工程應(yīng)用過程中的原理性闡述， 注重理論與工程實際相結(jié)合，可作為從事航天器飛行控制任務(wù)相關(guān)工程技術(shù)人員的基礎(chǔ)教材。
近年來,低軌互聯(lián)網(wǎng)星座管理、在軌服務(wù)與自主管理、太空交通管理、太空活動長期可持續(xù)發(fā)展等議題持續(xù)走熱，商業(yè)航天飛速發(fā)展，人工智能、機器人、先進制造等技術(shù)在航天領(lǐng)域的運用日新月異，太空安全治理對航天器全壽命管理的要求越來越高。航天器飛行控制作為航天器全壽命管理不可或缺的一部分，其作用日趨重要。
根據(jù)最新航天技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用情況，在第一版的基礎(chǔ)上，對本書進行了修改和完善，主要調(diào)整如下：
1）調(diào)整了全書章節(jié)結(jié)構(gòu)，對有關(guān)章節(jié)和內(nèi)容進行了增刪。調(diào)整后為：第１章概述;第２章發(fā)射場與運載火箭;第３章航天器；第４章航天測控網(wǎng)；第５章運載火箭跟蹤測量;第６章航天器跟蹤測量；第７章航天器遙測遙控;第8章航天器姿態(tài)測量與控制；第９章航天器軌道測量與確定；第10章航天器軌道控制;第11章航天器返回；第12章航天器壽命末期管理。
2）從全壽命管理角度，擴充航天器壽命末期管理內(nèi)容。
3）增加了國外主要發(fā)射場及典型運載火箭的介紹。
4）對運載火箭跟蹤測量、航天器跟蹤測量、航天器軌道控制等章進行了補充完善，增加了常用監(jiān)測分析與計算、航天器自主控制等內(nèi)容。
5）對第一版中部分描述不準確的術(shù)語進行了修改。
總體而言，與第一版相比，修訂后內(nèi)容更加全面，不僅保留了航天器自發(fā)射入軌至離軌全階段飛行控制的系統(tǒng)性,同時更加貼合工程應(yīng)用實際。對于航天器測控系統(tǒng)總體從業(yè)人員，以及從事航天器飛行控制及相關(guān)工作的工程技術(shù)人員都有很好的參考價值。
在編寫本書過程中,參考了相關(guān)文獻和標準,在此向相關(guān)文獻的作者表示衷心的感謝,同時也感謝第一版的讀者及同行專家，你們的寶貴建議是對本書再版最大的肯定。
由于作者水平有限,書中難免有錯誤和不當之處,敬請各位讀者批評指正。讀者可將意見和建議發(fā)送至電子郵箱pather123＠163.com。
作者
2024年6月
李建成， 博士，航天測控專家，1994年從事航天測控工作至今，完成20余次航天測控任務(wù)，現(xiàn)為西安衛(wèi)星測控中心研究員。主持并參與完成科研項目十余項，發(fā)表論文50余篇，其中SCI、EI檢索10余篇。
第1章概述1
1.1航天工程1
1.1.1航天工程的分類1
1.1.2航天工程的組成7
1.2航天器飛行控制9
1.2.1發(fā)射入軌段9
1.2.2早期軌道段10
1.2.3在軌運行段10
1.2.4返回及離軌段10
1.3本書的結(jié)構(gòu)11
第2章發(fā)射場與運載火箭13
2.1航天發(fā)射場13
2.1.1航天發(fā)射方式13
2.1.2發(fā)射場及組成14
2.1.3發(fā)射場選址15
2.1.4世界主要航天發(fā)射場簡介17
2.2運載火箭25
2.2.1運載火箭的分類25
2.2.2運載火箭系統(tǒng)的組成27
2.2.3運載火箭的主要技術(shù)參數(shù)34
2.3世界主要運載火箭36
2.3.1美國37
2.3.2蘇聯(lián)/俄羅斯43
2.3.3歐洲45
2.3.4印度46
2.3.5中國48
2.3.6其他國家63
參考文獻65
第3章航天器66
3.1航天器的分類66
3.1.1人造地球衛(wèi)星67
3.1.2空間探測器71
3.1.3載人及貨運航天器72
3.2航天器系統(tǒng)的組成75
3.2.1結(jié)構(gòu)與機構(gòu)分系統(tǒng)76
3.2.2測控分系統(tǒng)80
3.2.3數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)84
3.2.4控制分系統(tǒng)87
3.2.5推進分系統(tǒng)88
3.2.6電源分系統(tǒng)97
3.2.7熱控分系統(tǒng)100
參考文獻104
第4章航天測控網(wǎng)105
4.1概述105
4.1.1測控網(wǎng)的組成105
4.1.2測控網(wǎng)的功能106
4.1.3測控網(wǎng)的布局106
4.1.4測控網(wǎng)的運行模式107
4.2航天測控中心108
4.2.1測控中心的作用108
4.2.2測控中心的組成108
4.3地基測控網(wǎng)110
4.3.1地面測控站110
4.3.2海上測量船114
4.4天基測控網(wǎng)115
4.4.1中繼衛(wèi)星系統(tǒng)115
4.4.2導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)117
4.5測控網(wǎng)信息交換120
4.5.1發(fā)射入軌段測控信息交換121
4.5.2在軌運行段測控信息交換123
4.5.3返回段測控信息交換125
4.5.4主、備測控中心間信息交換127
參考文獻128
第5章運載火箭跟蹤測量129
5.1運載火箭彈道129
5.1.1運載火箭飛行彈道129
5.1.2運載火箭飛行程序131
5.1.3運載火箭的質(zhì)心動力學(xué)方程131
5.2火箭跟蹤測量132
5.2.1飛行姿態(tài)監(jiān)視132
5.2.2飛行彈道監(jiān)視134
5.2.3跟蹤條件分析142
5.2.4分離點火箭姿態(tài)145
5.3發(fā)射窗口147
5.3.1發(fā)射窗口約束148
5.3.2典型軌道航天器發(fā)射窗口151
5.4箭體隕落預(yù)報157
參考文獻158
第6章航天器跟蹤測量159
6.1無線電測控159
6.1.1統(tǒng)一測控系統(tǒng)159
6.1.2雷達系統(tǒng)167
6.1.3深空測控172
6.2光學(xué)測量177
6.3跟蹤測量計算178
6.3.1測站跟蹤預(yù)報179
6.3.2天線角計算180
6.3.3巡航可見預(yù)報計算181
6.3.4測站干擾預(yù)報181
6.3.5跟蹤遮蔽角182
6.3.6跟蹤動態(tài)性能183
6.3.7測控鏈路估算183
參考文獻187
第7章航天器遙測遙控188
7.1基本原理188
7.2航天器遙測190
7.2.1遙測信息格式191
7.2.2遙測信息處理201
7.3航天器遙控207
7.3.1遙控信息格式207
7.3.2遙控信息處理214
7.3.3遙控信息校驗和比對217
參考文獻222
第8章航天器姿態(tài)測量與控制223
8.1姿態(tài)控制系統(tǒng)的組成223
8.2坐標系及姿態(tài)描述224
8.2.1航天器本體坐標系224
8.2.2常用參考坐標系224
8.2.3姿態(tài)描述227
8.3姿態(tài)確定及計算231
8.3.1姿態(tài)敏感器231
8.3.2姿態(tài)確定方法237
8.3.3星敏感器姿態(tài)角計算239
8.4姿態(tài)控制執(zhí)行機構(gòu)239
8.4.1推力器239
8.4.2磁力矩器240
8.4.3飛輪241
8.5典型航天器姿態(tài)控制方案243
8.5.1某遙感衛(wèi)星姿態(tài)控制方案244
8.5.2某靜止軌道衛(wèi)星姿態(tài)控制方案245
參考文獻251
第9章航天器軌道測量與確定252
9.1軌道測量數(shù)據(jù)253
9.1.1慣性導(dǎo)航數(shù)據(jù)253
9.1.2外測數(shù)據(jù)254
9.1.3GNSS 數(shù)據(jù)257
9.2初始軌道確定及分離點參數(shù)計算257
9.2.1初始軌道計算258
9.2.2初始軌道修正264
9.2.3分離點參數(shù)計算266
9.3精密軌道確定268
9.3.1動力學(xué)模型268
9.3.2軌道參數(shù)估計269
參考文獻271
第10章航天器軌道控制272
10.1軌道描述及類型272
10.1.1軌道描述272
10.1.2軌道類型273
10.2常見的航天器軌道275
10.2.1凍結(jié)軌道275
10.2.2太陽同步軌道276
10.2.3地球靜止軌道278
10.2.4雙曲線深空探測軌道280
10.3軌道運動及控制方程281
10.3.1攝動運動及軌道控制動力學(xué)方程281
10.3.2軌道平面內(nèi)控制283
10.3.3軌道平面控制285
10.4典型航天器軌道控制286
10.4.1初始軌道捕獲與軌道維持286
10.4.2星座構(gòu)型控制288
10.4.3交會對接控制291
10.4.4地球靜止軌道衛(wèi)星控制294
10.5航天器自主軌道控制315
10.5.1自主軌道捕獲316
10.5.2自主軌道保持318
10.5.3自主碰撞規(guī)避319
10.5.4自主交會對接321
10.5.5深空自主導(dǎo)航322
參考文獻325
第11章航天器返回326
11.1航天器返回過程326
11.1.1制動段326
11.1.2過渡段327
11.1.3再入段328
11.1.4著陸段331
11.2航天器返回方式333
11.2.1彈道式返回333
11.2.2彈道升力式返回334
11.2.3升力式返回334
11.2.4受控隕落336
11.3返回制動參數(shù)計算337
11.3.1返回圈選擇338
11.3.2控制參數(shù)計算339
11.4返回彈道計算340
11.4.1GNSS 彈道計算340
11.4.2內(nèi)測彈道計算340
11.4.3外測彈道計算341
11.5返回落點預(yù)報341
11.5.1返回運動模型341
11.5.2再入制導(dǎo)方法345
11.5.3積分計算落點345
參考文獻347
第12章航天器壽命末期管理348
12.1依據(jù)、原則和內(nèi)容348
12.1.1依據(jù)348
12.1.2原則348
12.1.3內(nèi)容及要求349
12.2空間碎片減緩要求349
12.3漂星再定點350
12.4退役和報廢352
12.4.1退役352
12.4.2報廢352
12.5離軌353
12.5.1離軌方式353
12.5.2離軌的一般原則354
12.5.3推進式離軌的一般過程354
12.5.4典型航天器離軌355
12.6鈍化359
參考文獻361
附錄362
附錄A長征系列運載火箭主要參數(shù)362
附錄B中國運載火箭發(fā)射記錄365
附錄C其他國家主要運載火箭發(fā)射記錄386
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