航天基础理论

人类开拓空间的历程是艰辛的。要摆脱地球的引力，飞出“摇篮”，要经历千辛万苦的风雨沧桑。然而，一旦能冲出“摇篮”，就会产生一次认识上和实践上的巨大飞跃。

从空间幅度看，以地球为中心，人类向宇宙空间拓展，发射人造卫星上天、登上地球自身的自然天体卫星——月球，这仅仅是人类在奔向宇宙漫长而久远的“金桥”上刚刚迈出了第一步。

近些年来，在全球范围内高技术群体蓬勃发展的大趋势下，航天技术更加活力倍增，各种新型航天器不断涌现。

第三代、第四代高效率、多功能、全自动的航天器相继上天，载人航天器出现了崭新面貌，先后发射了“半永久性”空间站和自由往返天地之间的改进型航天飞机，实现了空间站与航天器的多头对接和宇航员创造在空间连续生活、工作超过一整年和在太空行走、劳作等新记录，为21世纪人类重返月球和飞往火星，提供了必要条件。

在空间轨道上开展了发射、收回、修复、调整各种卫星、空间实验室、宇宙探测飞船和太空望远镜，并派出了飞往银河系寻找“外星人”的“地球特使”，同时开展了空间工业加工试验工作，为进一步拓展航天技术的空间工业应用打下了基础。

航天技术在军事领域里的应用，有了突飞猛进的发展，航天兵器已悄悄进入外层空间，这给空间系统增加了安全保障，同时，也使和平的太空宇宙蒙上了一层恐怖的阴影。

令人欣喜的是航天技术的日益成熟，丰富的正反两方面经验不仅使航天事故率明显下降，而且完全按照人的科学意志行事的成功率大大提高，使举世瞩目的航天事业更加健康发展。这无疑与支撑航天技术稳步发展的三大支柱的日益坚强是分不开的。

航天技术之所以令人神往、惊叹，就由于它蕴含了现代高技术群体的集体力量。它是由运载器技术、航天器技术和航天发射与地面测控技术构成的高度综合性技术。

它集中了近代力学、数学、物理学、天文学、大地测量学等基础理论，广泛应用了现代电子学、微电子学、无线电、自动化、真空、低温、高温、计算机、机械加工、冶金、化工等多学科高技术。

它的发展又促进了现代天文学、空间物理学、地球物理学、生命科学、航天医学以及系统工程管理科学等一大批基础科学和应用科学的突破性发展。

航天器主要在万有引力等自然界外力作用下运动。 航天动力学是研究航天器和运载器在飞行中所受的力及其在力作用下的运动的学科，又称星际航行动力学、天文动力学和太空動力學。航天动力学研究的运动包括航天器的质心运动，称轨道运动；航天器相对于自身质心的运动和各部分的相对运动，称姿态运动；以及与航天器发射、航天器轨道机动飞行有关的火箭运动。航天器的飞行过程一般分为三个阶段。

发射段：航天器由运载器（多级火箭、航天飞机等）携带，从地面起飞达到预定的高度和速度。

运行轨道段：航天器主要在万有引力等自然界外力作用下运动。为了保持预定的轨道，有时需要少量的推力;有时为了轨道机动则需要较大的推力。

降落轨道段：一些航天器需要返回地球表面或者降落在目标天体的表面。这时航天器在火箭推力和介质阻力等作用下，离开运行轨道降落到天体表面。 在以上各个阶段中，航天器的运动都包含了轨道运动和姿态运动两个部分。在运行轨道段，一般可以将两种运动分别求解。而在发射段和降落段，两种运动关系密切，需要联立求解。

研究航天器的运动是以牛顿力学和火箭力学为基础的，一般不考虑相对论效应。航天动力学以数学、力学、控制理论为基础。它的研究内容分为轨道运动、姿态运动和火箭运动三个部分。