前言

“探索浩瀚宇宙，

发展航天事业，

建设航天强国，

是我们不懈追求的航天梦。”

——习近平

20世纪初，航天先驱齐奥尔科夫斯基曾预言：“地球是人类的摇篮，但人类不会永远躺在这个摇篮里，而是会不断探索新的天体和空间。人类首先将小心翼翼地穿过大气层，然后再去征服太阳系空间。”自从1957年世界上第一颗人造地球卫星发射升空、开辟了人类进入太空的新纪元以来，人类的活动区域便从陆地、海洋和大气层空间迈向了太空，现在已经向地月空间和深空拓展。经过60多年的发展，航天系统、工程及相关技术对世界各国的政治、军事、经济都产生了广泛而深远的影响，航天工程能力已经成为一个国家综合国力的集中体现，航天梦也是中华民族伟大复兴梦的有机组成部分。

航天系统是由多个系统组成的完成特定航天任务的工程系统，是典型的复杂大系统，涉及多个学科领域。本书基于系统工程的视角，从基本概念、原理及应用的角度介绍航天的基本原理与知识点，使读者能够把握航天系统的物理本质，理解航天系统的基本原理，了解航天系统应用中的关键问题，初步建立对航天的整体认识，具备一定的“知天、用天”能力，为后续的专业学习和航天应用奠定基础。

本书主要包括四个部分。第1部分是理论基础，共3章。第1章航天发展史，主要介绍人类自古到今航天发展的历史过程。第2章太空环境，主要介绍太空的范畴及特点，近地空间各种太空环境、太阳活动及其对航天器的影响，联合国《外空条约》、国际电信联盟法律文件等外空国际规则等。第3章航天器运动原理，主要介绍轨道运动的基本原理及轨道运动的特点，轨道运动参数描述，卫星与地球的关系，摄动力影响以及典型轨道类型，航天器姿态运动方程及其稳定性。

第2部分是航天系统，共包括4章。第4章航天器系统概述，主要介绍航天器的概念和基本分类、航天器构成以及新概念航天器。第5章航天发射原理，主要介绍航天发射要素、航天发射飞行过程和航天发射场以及测试发射模式和流程。第6章航天运输系统，主要介绍航天运输系统的概念和分类、火箭飞行基本原理、运载火箭基本构成和主要类型、运载火箭主要性能指标及计算等。第7章航天测控系统，主要介绍航天测控系统的功能和组成，航天器跟踪测量、遥测遥控的基本原理，航天测控网及其应用。

第3部分是卫星应用，共包括3章。第8章卫星遥感原理与应用，主要介绍卫星遥感概念和分类、卫星遥感系统组成和工作过程、卫星成像遥感原理、卫星遥感地面运控与应用等。第9章卫星通信原理与应用，主要介绍卫星通信系统概念和基本组成、卫星通信链路和雨衰、卫星通信工作原理、卫星通信地面运控与应用等。第10章卫星导航原理与应用，主要介绍卫星导航系统组成、卫星导航信号和电文、卫星导航定位原理及导航方程求解、卫星导航地面运控与应用等。

第4部分是太空安全基础，共包括两章内容。第11章太空态势感知系统原理，主要介绍太空态势感知概念，导弹预警、太空目标监视、太空环境监测三类太空感知活动，以及太空目标探测系统。第12章太空安全威胁，主要介绍航天器面临的动能武器威胁、定向能武器威胁及电子对抗等。

本书主要作为高等院校相关专业本科生、研究生的通用基础教材，也可以作为了解航天、应用航天的普及读物。

感谢中国空间技术研究院北京控制工程研究所与战略支援部队航天工程大学的装备预研联合项目组（项目编号：31511070601）对本书编写、审查、出版给予的大力支持和资助。

编著者
2022年2月9日于北京