内容简介
航天器飞行控制任务涉及航天系统工程的各组成部分，也贯穿航天器自发射入轨至返回离轨的全寿命阶段。本书从系统工程的角度出发， 紧密结合航天器飞行控制全过程， 对航天器飞行控制任务实施过程中涉及的概念及基本原理进行较为系统全面的阐述。内容既涉及相关基础理论知识， 也涵盖工程应用过程中的原理性阐述， 注重理论与工程实际相结合，可作为从事航天器飞行控制任务相关工程技术人员的基础教材。
作者简介
李建成， 博士，航天测控专家，1994年从事航天测控工作至今，完成20余次航天测控任务，现为西安卫星测控中心研究员。主持并参与完成科研项目十余项，发表论文50余篇，其中SCI、EI检索10余篇。
前言
近年来,低轨互联网星座管理、在轨服务与自主管理、太空交通管理、太空活动长期可持续发展等议题持续走热，商业航天飞速发展，人工智能、机器人、先进制造等技术在航天领域的运用日新月异，太空安全治理对航天器全寿命管理的要求越来越高。航天器飞行控制作为航天器全寿命管理不可或缺的一部分，其作用日趋重要。
根据最新航天技术发展及应用情况，在第一版的基础上，对本书进行了修改和完善，主要调整如下：
1）调整了全书章节结构，对有关章节和内容进行了增删。调整后为：第１章概述;第２章发射场与运载火箭;第３章航天器；第４章航天测控网；第５章运载火箭跟踪测量;第６章航天器跟踪测量；第７章航天器遥测遥控;第8章航天器姿态测量与控制；第９章航天器轨道测量与确定；第10章航天器轨道控制;第11章航天器返回；第12章航天器寿命末期管理。
2）从全寿命管理角度，扩充航天器寿命末期管理内容。
3）增加了国外主要发射场及典型运载火箭的介绍。
4）对运载火箭跟踪测量、航天器跟踪测量、航天器轨道控制等章进行了补充完善，增加了常用监测分析与计算、航天器自主控制等内容。
5）对第一版中部分描述不准确的术语进行了修改。
总体而言，与第一版相比，修订后内容更加全面，不仅保留了航天器自发射入轨至离轨全阶段飞行控制的系统性,同时更加贴合工程应用实际。对于航天器测控系统总体从业人员，以及从事航天器飞行控制及相关工作的工程技术人员都有很好的参考价值。
在编写本书过程中,参考了相关文献和标准,在此向相关文献的作者表示衷心的感谢,同时也感谢第一版的读者及同行专家，你们的宝贵建议是对本书再版最大的肯定。
由于作者水平有限,书中难免有错误和不当之处,敬请各位读者批评指正。读者可将意见和建议发送至电子邮箱pather123＠163.com。
作者
2024年6月
目录
第1章概述1
1.1航天工程1
1.1.1航天工程的分类1
1.1.2航天工程的组成7
1.2航天器飞行控制9
1.2.1发射入轨段9
1.2.2早期轨道段10
1.2.3在轨运行段10
1.2.4返回及离轨段10
1.3本书的结构11
第2章发射场与运载火箭13
2.1航天发射场13
2.1.1航天发射方式13
2.1.2发射场及组成14
2.1.3发射场选址15
2.1.4世界主要航天发射场简介17
2.2运载火箭25
2.2.1运载火箭的分类25
2.2.2运载火箭系统的组成27
2.2.3运载火箭的主要技术参数34
2.3世界主要运载火箭36
2.3.1美国37
2.3.2苏联/俄罗斯43
2.3.3欧洲45
2.3.4印度46
2.3.5中国48
2.3.6其他国家63
参考文献65
第3章航天器66
3.1航天器的分类66
3.1.1人造地球卫星67
3.1.2空间探测器71
3.1.3载人及货运航天器72
3.2航天器系统的组成75
3.2.1结构与机构分系统76
3.2.2测控分系统80
3.2.3数据管理分系统84
3.2.4控制分系统87
3.2.5推进分系统88
3.2.6电源分系统97
3.2.7热控分系统100
参考文献104
第4章航天测控网105
4.1概述105
4.1.1测控网的组成105
4.1.2测控网的功能106
4.1.3测控网的布局106
4.1.4测控网的运行模式107
4.2航天测控中心108
4.2.1测控中心的作用108
4.2.2测控中心的组成108
4.3地基测控网110
4.3.1地面测控站110
4.3.2海上测量船114
4.4天基测控网115
4.4.1中继卫星系统115
4.4.2导航卫星系统117
4.5测控网信息交换120
4.5.1发射入轨段测控信息交换121
4.5.2在轨运行段测控信息交换123
4.5.3返回段测控信息交换125
4.5.4主、备测控中心间信息交换127
参考文献128
第5章运载火箭跟踪测量129
5.1运载火箭弹道129
5.1.1运载火箭飞行弹道129
5.1.2运载火箭飞行程序131
5.1.3运载火箭的质心动力学方程131
5.2火箭跟踪测量132
5.2.1飞行姿态监视132
5.2.2飞行弹道监视134
5.2.3跟踪条件分析142
5.2.4分离点火箭姿态145
5.3发射窗口147
5.3.1发射窗口约束148
5.3.2典型轨道航天器发射窗口151
5.4箭体陨落预报157
参考文献158
第6章航天器跟踪测量159
6.1无线电测控159
6.1.1统一测控系统159
6.1.2雷达系统167
6.1.3深空测控172
6.2光学测量177
6.3跟踪测量计算178
6.3.1测站跟踪预报179
6.3.2天线角计算180
6.3.3巡航可见预报计算181
6.3.4测站干扰预报181
6.3.5跟踪遮蔽角182
6.3.6跟踪动态性能183
6.3.7测控链路估算183
参考文献187
第7章航天器遥测遥控188
7.1基本原理188
7.2航天器遥测190
7.2.1遥测信息格式191
7.2.2遥测信息处理201
7.3航天器遥控207
7.3.1遥控信息格式207
7.3.2遥控信息处理214
7.3.3遥控信息校验和比对217
参考文献222
第8章航天器姿态测量与控制223
8.1姿态控制系统的组成223
8.2坐标系及姿态描述224
8.2.1航天器本体坐标系224
8.2.2常用参考坐标系224
8.2.3姿态描述227
8.3姿态确定及计算231
8.3.1姿态敏感器231
8.3.2姿态确定方法237
8.3.3星敏感器姿态角计算239
8.4姿态控制执行机构239
8.4.1推力器239
8.4.2磁力矩器240
8.4.3飞轮241
8.5典型航天器姿态控制方案243
8.5.1某遥感卫星姿态控制方案244
8.5.2某静止轨道卫星姿态控制方案245
参考文献251
第9章航天器轨道测量与确定252
9.1轨道测量数据253
9.1.1惯性导航数据253
9.1.2外测数据254
9.1.3GNSS 数据257
9.2初始轨道确定及分离点参数计算257
9.2.1初始轨道计算258
9.2.2初始轨道修正264
9.2.3分离点参数计算266
9.3精密轨道确定268
9.3.1动力学模型268
9.3.2轨道参数估计269
参考文献271
第10章航天器轨道控制272
10.1轨道描述及类型272
10.1.1轨道描述272
10.1.2轨道类型273
10.2常见的航天器轨道275
10.2.1冻结轨道275
10.2.2太阳同步轨道276
10.2.3地球静止轨道278
10.2.4双曲线深空探测轨道280
10.3轨道运动及控制方程281
10.3.1摄动运动及轨道控制动力学方程281
10.3.2轨道平面内控制283
10.3.3轨道平面控制285
10.4典型航天器轨道控制286
10.4.1初始轨道捕获与轨道维持286
10.4.2星座构型控制288
10.4.3交会对接控制291
10.4.4地球静止轨道卫星控制294
10.5航天器自主轨道控制315
10.5.1自主轨道捕获316
10.5.2自主轨道保持318
10.5.3自主碰撞规避319
10.5.4自主交会对接321
10.5.5深空自主导航322
参考文献325
第11章航天器返回326
11.1航天器返回过程326
11.1.1制动段326
11.1.2过渡段327
11.1.3再入段328
11.1.4着陆段331
11.2航天器返回方式333
11.2.1弹道式返回333
11.2.2弹道升力式返回334
11.2.3升力式返回334
11.2.4受控陨落336
11.3返回制动参数计算337
11.3.1返回圈选择338
11.3.2控制参数计算339
11.4返回弹道计算340
11.4.1GNSS 弹道计算340
11.4.2内测弹道计算340
11.4.3外测弹道计算341
11.5返回落点预报341
11.5.1返回运动模型341
11.5.2再入制导方法345
11.5.3积分计算落点345
参考文献347
第12章航天器寿命末期管理348
12.1依据、原则和内容348
12.1.1依据348
12.1.2原则348
12.1.3内容及要求349
12.2空间碎片减缓要求349
12.3漂星再定点350
12.4退役和报废352
12.4.1退役352
12.4.2报废352
12.5离轨353
12.5.1离轨方式353
12.5.2离轨的一般原则354
12.5.3推进式离轨的一般过程354
12.5.4典型航天器离轨355
12.6钝化359
参考文献361
附录362
附录A长征系列运载火箭主要参数362
附录B中国运载火箭发射记录365
附录C其他国家主要运载火箭发射记录386