本书是以航天技术、航天活动和航天文化为主线,不仅介绍了航天科学与技术,而且还介绍了科学家、工程师和文学艺术家们孜孜不倦的探索精神。正是他们经过几千年来的不懈努力,才使得人类进入太空的愿望从梦想变成了现实。人类航天的历史也是一部科技创新的历史。
本书兼顾文理科爱好者,突出科普特色,配有大量的图片资料,通过一些历史事件,帮助读者了解航天领域的过去、现在和未来,以浅显易懂的方式介绍神秘的人类航天、宇宙探索活动和深奥的飞行知识与艺术。本书是作者在其创建的“航天、人文与艺术”国家视频公开课、国家精品在线课程基础上,进一步完善和归纳出来的一本科普类教材。本书可作为高中生报考航空航天专业的入门参考读物,也可作为当代大学生的通识课程教材,还可供广大航天科技爱好者、相关领域的干部和技术人员阅读,尤其对于希望未来从事航空航天事业工作的青年学生具有指导作用。本书还适合作为大学毕业生报考航空航天专业研究生复试时的参考资料。本书涉及的航天天文学、群智能航天器和未来憧憬艺术作品适合从事航天总体设计的工程师参考。
闻新,南京航空航天大学教授、江苏航空学会星际文明探索专业委员会主任、南京航空航天大学探测制导与控制专业负责人、《全球定位系统》杂志编委、《航空航天科学技术》杂志编委、中国科协航天科普院士专家报告团专家、教育部学位中心学位论文评审专家、全国"北斗杯”东北分赛区秘书处主任、多所中小学航天科普教育高级顾问。
第1 章 绪论/001
1.1 航空与航天的基本概念/001
1.2 航天系统/004
1.3 空间资源/005
1.4 从古代航天员遗迹到神话飞天故事/006
1.5 图解人类航天历史/010
第2 章 航天文化与航天人/024
2.1 航天文化的形成/024
2.2 梦想成为现实/034
2.3 航天早期试图探索的问题/040
2.4 第一批航天员/042
2.5 中国航天精神的形成/054
2.6 创造航天文化的先驱/063
第3 章 飞向月球/081
3.1 水星计划/082
3.2 双子星计划/087
3.3 阿波罗计划/094
第4 章 航天飞机和空间站/103
4.1 美国航天飞机简介/103
4.2 航天飞机/105
4.3 国际空间站/133
4.4 图解航天员在空间站里生活的一天/137
第5 章 飞向金星/143
5.1 大起底:金星探测器/143
5.2 从地球到金星需要多长时间/145
5.3 解密金星/146
5.4 金星与地球的参数对比/149
5.5 探索金星/151
5.6 发现达人/153
5.7 传奇故事/154
第6 章 飞向火星/158
6.1 火星探测器/159
6.2 从地球到火星需要多长时间/160
6.3 火星的基本参数/161
6.4 特别星球/162
6.5 火星四季和地貌特征/165
6.6 发现达人/170
6.7 传奇故事/170
第7 章 飞向木星/173
7.1 飞向木星的勘探利器/173
7.2 从地球到木星需要多长时间/176
7.3 解密木星大气和神奇的木星环/176
7.4 揭秘绚丽多彩的木星云层/180
7.5 木星与地球的参数对比/182
7.6 敢于竞争太阳的中心地位/184
7.7 发现达人/187
7.8 传奇故事/189
第8 章 飞向空间的小天体/192
8.1 观测和访问小天体/192
8.2 飞往小天体需要多长时间/196
8.3 彗星那些事/197
8.4 流星和陨石/201
8.5 小行星那些事/202
8.6 发现达人/206
8.7 传奇故事/207
第9 章 航天器飞行与力学/210
9.1 太空飞行与大气层内飞行的区别/210
9.2 开普勒定律和宇宙速度/210
9.3 轨道基础/212
9.4 椭圆轨道/216
9.5 卫星轨道的数学模型/217
第10 章 航天器轨道和太空机动/221
10.1 空间几何学的限制/221
10.2 一般轨道/226
10.3 卫星仰角与地面覆盖范围的关系/232
10.4 卫星的机动/234
10.5 太空机动技术细节/244
第11 章 空间望远镜/250
11.1 望远镜的故事/250
11.2 哈勃空间望远镜/255
11.3 哈勃空间望远镜的组成/257
11.4 哈勃空间望远镜的成就/259
11.5 哈勃空间望远镜的五次太空维修/266
11.6 韦伯望远镜/273
第12 章 空间碎片/278
12.1 空间碎片的来源/279
12.2 空间碎片的分布/280
12.3 空间碎片的危害/282
12.4 空间碎片的观测/284
12.5 空间碎片的清理/285
12.6 各国空间碎片清理方案实例/292
第13 章 新概念航天器/298
13.1 机器航天员/298
13.2 小卫星及其编队飞行/306
13.3 捕获小行星的航天器/313
13.4 模块化分离卫星/317
13.5 未来NASA 的群卫星系统分析与展望/321
13.6 基于纳卫星组成的天基镜群/325
13.7 未来太空任务设想/328
13.8 气体行星飘浮探测器/330
13.9 一种可以装进衣兜的微小航天器/334
13.10 星际旅行与艺术/340
前言
随着我国高校课程改革的不断深人,通识教育在高等教育中的地位和作用越来越受到重视。与此同时,由于科学技术和经济社会的飞速发展,航空航天技术开始走进人们日常生活之中,并极大地影响着人们的思维和观念。特别是近几年来我国航天事业取得了世界瞩目的辉煌成就,更加引起人们的关注。为了适应时代发展的需要,目前国内很多知名高校先后成立航空航天专业;与此同时,一些高校将“航空航天技术概论”,或“航空航天博览”作为必选课,一些文科高校,如南京财经大学将“航空与航天”作为全校通识课。
本书编写的目的旨在拓宽大学生的知识面、优化学生的知识结构和提高学生的综合素质,所以本书内容没有过多地描述航天技术的材料性能、机构设计、维修及仪表等技术细节方面的知识;相反,本书的重点放在航天概念、航天文化、航天活动与航天先驱、探索宇宙、未来世界憧憬和艺术等方面的知识,目的是让学生通过学习人类航天活动,了解航天先驱们在攀登科技高峰的伟大征程中,以特有的崇高境界、顽强意志和杰出智慧,铸就了辉煌的世界航天的历史。本书部分内容也是中国科协面向全国青少年连续举办近10 年之久的“大手拉小手”科普活动讲座材料。
本书作者在编写过程中,得到了“两弹一星”院士和中国航天高层领导们的鼓励;本书成稿过程中,也得到了沈阳航空航天大学、南京航空航天大学、哈尔滨工业大学和北京航空航天大学等院校的同仁、朋友和同学们的支持,本书的出版得到了电子工业出版社的宋梅编审的支持和帮助,再此表示深深的感谢。
本书结合作者在中国航天领域工作和大学任教的经历,跟踪美洲中学、高中和大学开设素质课程的教学内容,探索性地组织编写了这本科普类的教材。由于在编写过程中时间紧张,没有比较成熟的模式可以借鉴,书中不妥之处恳请读者批评指正,欢迎提出宝贵意见。
编著者2018 年2 月于蒲新教师公寓
(评价八) 我一直认为,真正的知识,是能够打通不同学科的边界的。而这本书,恰恰做到了这一点。它不是一本简单的航天科普读物,也不是一本单纯的艺术鉴赏指南,而是将这两个看似遥远的领域,以一种意想不到的和谐方式连接在了一起。作者在讲述航天探索的历程时,并没有忽略人类在其中扮演的角色,无论是那些伟大的科学家,还是默默奉献的工程师,他们的智慧、勇气和坚持,都构成了航天史中最动人的篇章。而这些篇章,又在艺术家的眼中,变成了灵感的源泉,他会分析,为什么某些太空摄影作品能够如此直观地传递出宇宙的神秘感,或者,为什么某些音乐能够唤起人们对星辰大海的无限向往。这本书让我看到,科学的进步和艺术的繁荣,从来都是相辅相成的,它们共同构成了人类文明前进的动力。我尤其喜欢他关于“人类的浪漫主义情怀”如何驱动航天探索的论述,这种将情感与理性相结合的解读,让我对人类的未来充满了信心。
评分(评价二) 坦白说,我一开始对“人文与艺术”这个部分有些疑虑,觉得它会不会是硬塞进来的“软料”,用来稀释“航天”的专业性。但事实证明,我多虑了。作者在这本书里,把人文和艺术的视角融入到对航天探索的解读中,其深刻程度远超我的想象。他不仅仅是在讲述我们如何制造出能够冲破地球引力的机器,更是在探讨,是什么样的文化基因,是什么样的艺术驱动力,让我们如此渴望去触碰那些遥不可及的星辰。他分析了不同时代、不同文化背景下,人类对宇宙的理解和表达方式,从古希腊神话中的星辰女神,到文艺复兴时期对天体运行的观测与描绘,再到现代科幻电影中对未来太空生活的想象。他巧妙地将这些人文思想的演变,与航天技术的里程碑式进展串联起来,让我看到,科学的进步从来都不是孤立的,而是与人类整体的精神文明发展息息相关的。我尤其欣赏他关于“太空视角”的论述,当我们从太空回望地球,看到那个渺小而脆弱的蓝色星球时,所产生的哲学思考和情感冲击,是如何影响了人类对自身、对家园的认知。这种将科学发现上升到哲学高度的解读,是这本书最打动我的地方之一。
评分(评价十) 读完这本书,我才真正意识到,人类的探索精神,是多么的强大和多元。作者在书中,并没有将“航天”仅仅定义为一项技术成就,而是将其置于一个更广阔的人文历史的维度进行审视。他深入分析了,是什么样的哲学思考、怎样的社会文化背景,以及对未知世界永恒的好奇心,共同驱动着人类将目光投向星辰大海。同时,他对于“艺术”的解读,也并非仅仅是列举一些与太空相关的视觉作品,而是探讨了艺术在记录、反思和升华人类航天成就中所扮演的关键角色。他会分析,为什么某些摄影作品能够轻易触动人心,其背后是技术与情感的完美结合;或者,为什么某些科幻小说能够预言未来,其灵感来源又是对现实科学的巧妙延伸。这本书让我看到,科学的严谨与艺术的浪漫,人类的理性与感性,并不矛盾,反而能够相互辉映,共同谱写出人类文明最辉煌的篇章。它是一次对人类探索精神最深沉的致敬,也是一次对人类创造力最生动、最全面的展现。
评分(评价五) 这本书带给我的,是一种全新的阅读体验,它打破了我对“航天”与“艺术”之间壁垒的固有认知。我从未想过,一个关于火箭发射、卫星运行的故事,能够如此细腻地触及人类的情感深处,又能在描述一幅抽象画时,巧妙地联系到宇宙的深邃。作者的叙事方式非常独特,他能够用诗意的语言来描绘科学的奇迹,比如描述“旅行者号”探测器穿越太阳系边界时的孤独与壮丽,仿佛它承载的不仅仅是人类的科学仪器,更是人类对宇宙最深沉的期盼。同时,他又能在解析一首太空主题的音乐时,将其与天体物理学的某些概念联系起来,让我感受到,音乐的和谐与宇宙的规律之间,似乎存在着某种不言而喻的共鸣。他对于艺术的解读,也不仅仅停留在表面的审美,而是深入到作品背后所蕴含的时代精神和文化印记。这本书让我看到了,人类的创造力是如何在仰望星空的同时,又向内探索自己的心灵,并将这两者巧妙地融合在一起。
评分(评价六) 我向来对那些过于偏重技术的读物有些望而却步,因为总觉得会充斥着晦涩难懂的术语。然而,《航天、人文与艺术》这本书,却以一种完全出乎意料的友好姿态,向我敞开了它的大门。它并没有回避科学的深度,但却用一种非常人性化的方式将其呈现出来。作者在讲述航天史上的一个个重要时刻时,不仅仅是罗列了时间、地点和技术参数,更重要的是,他深入挖掘了参与其中的那些普通人的故事,他们的梦想、他们的牺牲、他们的团队协作,这些鲜活的人物形象,让冰冷的科技变得有温度。而当他谈及艺术时,也绝非是空泛的理论,而是将艺术作品与具体的历史事件、科学发现相结合,比如,他会分析某个时期出现的太空题材绘画,是如何反映了当时社会对太空探索的希望与恐惧,又或者是,某部科幻电影是如何在科学理论尚未成熟时,就大胆地勾勒出未来人类在宇宙中的生活场景。这种将科学的理性与艺术的感性,以及人性的温度融为一体的叙事,让我读起来既觉得知识得到了拓展,又在情感上获得了共鸣。
评分(评价三) 说句实在话,这本书的标题《航天、人文与艺术》一开始并没有完全抓住我。我更倾向于那些直接、明了的分类,比如纯粹的科学普及读物,或是专注于艺术史的专著。然而,我发现我错了。这本书以一种我从未预料到的方式,将这三个看似不相关的领域进行了精妙的融合。作者在讲述航天历程时,并没有止步于技术层面的介绍,而是深入挖掘了每一项重大航天事件背后所蕴含的人文关怀和艺术表达。他会提到,在某个航天任务的关键时刻,宇航员们如何依靠团队的默契和坚韧,克服重重困难,这种超越机器本身的“人”的力量,便是最动人的故事。同时,他也花大量篇幅探讨了,每一次成功的太空探索,是如何激发了艺术家们的灵感,催生出无数震撼人心的画作、音乐、文学作品,甚至建筑设计。他甚至会分析,某位画家笔下的星云,是如何在科学观测的基础上,又融入了更加主观的色彩和情感,去描绘出我们内心的宇宙。这种跨学科的视角,让原本可能枯燥的航天知识,变得生动有趣,同时也让对艺术的欣赏,多了一层对人类探索精神的理解。
评分(评价七) 这本书给我最大的启发,在于它让我深刻理解了“宏大”与“微观”之间的辩证统一。在描述宇宙的浩瀚和航天技术的精密时,作者展现出了令人惊叹的宏观视野,他能够将几十亿公里的距离、数万年的时间尺度,用简洁而富有力量的语言传递给我。但同时,他又极其擅长捕捉那些“小”的、个体的情感和细节。比如,他会描绘一位宇航员在遥远的太空中,思念家人的那一刻的内心独白,或者,一位艺术家在创作一幅描绘星空的画作时,是如何仔细观察光影的变化,以及他对色彩的独特理解。这种在宏大与微观之间的游刃有余的切换,让这本书读起来既有知识上的震撼,又有情感上的细腻。而且,他对于艺术的阐述,也并非仅仅是欣赏作品本身,而是通过作品去解读人类在不同时代背景下,对宇宙的感知和想象。他会分析,为什么同一片星空,在不同艺术家的笔下,会呈现出截然不同的风貌,这背后又折射出怎样的人文思潮。
评分(评价一) 这本书啊,让我简直是惊呆了!一开始我以为它会是一本枯燥的技术手册,或者是一些晦涩难懂的学术论文集,毕竟“航天”这两个字就带着一股硬核科技的冰冷感。但翻开它,我才发现自己是多么的肤浅。它不像我想象中那样充斥着复杂的公式和图表,反而是以一种非常温和、甚至可以说是充满诗意的方式,将我们带入了浩瀚的宇宙。作者的文字功底可见一斑,他能够把那些高深的航天知识,比如火箭的推进原理、卫星的轨道计算、探测器的深空之旅,都描绘得像一幅幅壮丽的画卷。我尤其喜欢他描述土星光环那一章节,他没有直接科普光环的构成,而是用一种近乎神话的叙述,讲述了人类仰望星空,对这些神秘光环的无数遐想,以及现代科技如何一点点揭开它神秘面纱的过程。这种叙事手法,将科学的严谨与人文的浪漫完美结合,让人在惊叹于人类智慧的同时,也能感受到宇宙本身带来的震撼和敬畏。而且,他还穿插了许多历史上与航天相关的艺术作品,从古代的星图到现代的太空歌剧,这些艺术的碎片,就像一颗颗闪烁的星辰,点缀在文字的星河中,让整个阅读体验更加丰富多彩。它不只是关于飞向太空的故事,更是关于人类永恒的探索精神,以及我们如何通过艺术来理解和表达这份探索的。
评分(评价九) 这本书的阅读体验,就像是一场穿越时空的奇妙旅程,它将我从地球引力束缚中解放出来,带我去探索宇宙的奥秘,又将我的思绪拉回到人类文明的根源,去感受艺术的魅力。作者在介绍航天技术时,并没有使用那种枯燥乏味的科普语言,而是用一种充满想象力的方式,将那些复杂的原理描绘得如同神话故事一般。他会讲述,为什么人类会如此着迷于飞向太空,这种源于内心深处的渴望,是如何在一次又一次的探索中得以实现。而当他谈及艺术时,他也没有停留在对作品的表面描述,而是深入挖掘了艺术作品所承载的文化内涵和时代精神。他会分析,某幅描绘宇宙的画作,是如何体现了当时社会对科学的憧憬,又或者是,某个科幻故事,是如何在潜移默化中影响了人们对未来的想象。这本书让我看到了,科学的理性与艺术的感性,并非是对立的,而是能够相互补充,共同描绘出人类文明的壮丽图景。
评分(评价四) 读完这本书,我最大的感受就是,人类的求知欲和创造力,真的是一体两面,相辅相成的。作者在书中,并没有把航天技术的发展,描绘成一个纯粹的冷冰冰的工程项目,而是将其置于一个更广阔的人文历史背景下进行审视。他深入剖析了,是什么样的哲学思考、怎样的社会需求,以及对未知世界的永恒好奇,驱动着人类不断向着太空迈进。同时,他对于艺术的阐述,也并非仅仅是列举一些与太空相关的作品,而是探讨了艺术在记录、反思和升华人类航天成就中所扮演的关键角色。他会分析,为什么某些摄影作品能够轻易触动人心,其背后是技术与情感的完美结合;或者,为什么某些科幻小说能够预言未来,其灵感来源又是对现实科学的巧妙延伸。这本书让我意识到,那些关于宇宙的宏大叙事,不仅仅存在于科学家的报告中,也流淌在诗人的笔下,回响在作曲家的乐章里。它是一次对人类好奇心最深沉的致敬,也是一次对人类创造力最绚烂的赞美。
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