航天、人文與藝術（簡體書）

本書兼顧文理科愛好者，突出科普特色，配有大量的圖片資料，通過一些歷史事件，幫助讀者瞭解航天領域的過去、現在和未來，以淺顯易懂的方式介紹神秘的人類航天、宇宙探索活動和深奧的飛行知識與藝術。本書是作者在其創建的“航天、人文與藝術”國家視頻公開課、國家精品在線課程基礎上，進一步完善和歸納出來的一本科普類教材。本書可作為高中生報考航空航天專業的入門參考讀物，也可作為當代大學生的通識課程教材，還可供廣大航天科技愛好者、相關領域的幹部和技術人員閱讀，尤其對於希望未來從事航空航天事業工作的青年學生具有指導作用。本書還適合作為大學畢業生報考航空航天專業研究生複試時的參考資料。本書涉及的航天天文學、群智能航天器和未來憧憬藝術作品適合從事航天總體設計的工程師參考。

聞新：南京航空航天大學教授、江蘇航空學會星際文明探索專業委員會主任、南京航空航天大學探測制導與控制專業負責人、《全球定位系統》雜誌編委、《航空航天科學技術》雜誌編委、中國科協航天科普院士專家報告團專家、教育部學位中心學位論文評審專家、全國"北斗杯”東北分賽區秘書處主任、多所中小學航天科普教育高級顧問。

前言
隨著我國高校課程改革的不斷深人，通識教育在高等教育中的地位和作用越來越受到重視。與此同時，由於科學技術和經濟社會的飛速發展，航空航天技術開始走進人們日常生活之中，並極大地影響著人們的思維和觀念。特別是近幾年來我國航天事業取得了世界矚目的輝煌成就，更加引起人們的關注。為了適應時代發展的需要，目前國內很多知名高校先後成立航空航天專業；與此同時，一些高校將“航空航天技術概論”，或“航空航天博覽”作為必選課，一些文科高校，如南京財經大學將“航空與航天”作為全校通識課。
本書編寫的目的旨在拓寬大學生的知識面、優化學生的知識結構和提高學生的綜合素質，所以本書內容沒有過多地描述航天技術的材料性能、機構設計、維修及儀錶等技術細節方面的知識；相反，本書的重點放在航天概念、航天文化、航天活動與航天先驅、探索宇宙、未來世界憧憬和藝術等方面的知識，目的是讓學生通過學習人類航天活動，瞭解航天先驅們在攀登科技高峰的偉大征程中，以特有的崇高境界、頑強意志和傑出智慧，鑄就了輝煌的世界航天的歷史。本書部分內容也是中國科協面向全國青少年連續舉辦近10 年之久的“大手拉小手”科普活動講座材料。
本書作者在編寫過程中，得到了“兩彈一星”院士和中國航天高層領導們的鼓勵；本書成稿過程中，也得到了瀋陽航空航天大學、南京航空航天大學、哈爾濱工業大學和北京航空航天大學等院校的同仁、朋友和同學們的支持，本書的出版得到了電子工業出版社的宋梅編審的支持和幫助，再此表示深深的感謝。
本書結合作者在中國航天領域工作和大學任教的經歷，跟蹤美洲中學、高中和大學開設素質課程的教學內容，探索性地組織編寫了這本科普類的教材。由於在編寫過程中時間緊張，沒有比較成熟的模式可以借鑒，書中不妥之處懇請讀者批評指正，歡迎提出寶貴意見。
編著者2018 年2 月于蒲新教師公寓

目錄
第1 章　緒論／001
1.1　航空與航天的基本概念／001
1.2　航天系統／004
1.3　空間資源／005
1.4　從古代航天員遺跡到神話飛天故事／006
1.5　圖解人類航天歷史／010

第2 章　航天文化與航天人／024
2.1　航天文化的形成／024
2.2　夢想成為現實／034
2.3　航天早期試圖探索的問題／040
2.4　第一批航天員／042
2.5　中國航天精神的形成／054
2.6　創造航天文化的先驅／063

第3 章　飛向月球／081
3.1　水星計劃／082
3.2　雙子星計劃／087
3.3　阿波羅計劃／094

第4 章　航天飛機和空間站／103
4.1　美國航天飛機簡介／103
4.2　航天飛機／105
4.3　國際空間站／133
4.4　圖解航天員在空間站裡生活的一天／137

第5 章　飛向金星／143
5.1　大起底：金星探測器／143
5.2　從地球到金星需要多長時間／145
5.3　解密金星／146
5.4　金星與地球的參數對比／149
5.5　探索金星／151
5.6　發現達人／153
5.7　傳奇故事／154

第6 章　飛向火星／158
6.1　火星探測器／159
6.2　從地球到火星需要多長時間／160
6.3　火星的基本參數／161
6.4　特別星球／162
6.5　火星四季和地貌特徵／165
6.6　發現達人／170
6.7　傳奇故事／170

第7 章　飛向木星／173
7.1　飛向木星的勘探利器／173
7.2　從地球到木星需要多長時間／176
7.3　解密木星大氣和神奇的木星環／176
7.4　揭秘絢麗多彩的木星雲層／180
7.5　木星與地球的參數對比／182
7.6　敢於競爭太陽的中心地位／184
7.7　發現達人／187
7.8　傳奇故事／189

第8 章　飛向空間的小天體／192
8.1　觀測和訪問小天體／192
8.2　飛往小天體需要多長時間／196
8.3　彗星那些事／197
8.4　流星和隕石／201
8.5　小行星那些事／202
8.6　發現達人／206
8.7　傳奇故事／207

第9 章　航天器飛行與力學／210
9.1　太空飛行與大氣層內飛行的區別／210
9.2　開普勒定律和宇宙速度／210
9.3　軌道基礎／212
9.4　橢圓軌道／216
9.5　衛星軌道的數學模型／217

第10 章　航天器軌道和太空機動／221
10.1　空間幾何學的限制／221
10.2　一般軌道／226
10.3　衛星仰角與地面覆蓋範圍的關係／232
10.4　衛星的機動／234
10.5　太空機動技術細節／244

第11 章　空間望遠鏡／250
11.1　望遠鏡的故事／250
11.2　哈勃空間望遠鏡／255
11.3　哈勃空間望遠鏡的組成／257
11.4　哈勃空間望遠鏡的成就／259
11.5　哈勃空間望遠鏡的五次太空維修／266
11.6　韋伯望遠鏡／273

第12 章　空間碎片／278
12.1　空間碎片的來源／279
12.2　空間碎片的分佈／280
12.3　空間碎片的危害／282
12.4　空間碎片的觀測／284
12.5　空間碎片的清理／285
12.6　各國空間碎片清理方案實例／292

第13 章　新概念航天器／298
13.1　機器航天員／298
13.2　小衛星及其編隊飛行／306
13.3　捕獲小行星的航天器／313
13.4　模塊化分離衛星／317
13.5　未來NASA 的群衛星系統分析與展望／321
13.6　基於納衛星組成的天基鏡群／325
13.7　未來太空任務設想／328
13.8　氣體行星飄浮探測器／330
13.9　一種可以裝進衣兜的微小航天器／334
13.10　星際旅行與藝術／340