本书采用图文并茂的呈现方式，结合素质教育的需求，全面介绍了航天领域的基础知识和重大里程碑事件。内容不仅涵盖火箭、卫星、飞船、空间站等各类航天装备，还包括探月工程、太空望远镜、星际飞行、星际文明探索和新概念航天器等前沿探索领域，为读者构建了一个完整的航天知识体系。作为一部兼具科学性与普及性的著作，本书特别注重科普特色。通过通俗易懂的语言解读深奥的航天知识，配以大量图片资料，并借助重要历史事件串联航天事业的发展脉络，帮助读者全面了解航天领域的过去、现在与未来。本书具有广泛的适用性，既能满足广大航空航天科技爱好者的求知欲，也能为相关领域的干部和技术人员提供专业参考，还可作为高校通识课程的教材。

1.图文并茂：用大量图片将知识直观地呈现出来，另外，书中还有很多想象的场景，用AI作图，引导读者一起展开想象。2.全面介绍了航天领域的基础知识和重大里程碑事件。内容不仅涵盖火箭、卫星、飞船、空间站、导弹等各类航天装备，还包括探月工程、太空望远镜、星际飞行、星际文明探索和新概念航天器等前沿探索领域，为读者构建了一个完整的航天知识体系。3.兼具科学性与普及性，用通俗易懂的语言解读深奥的航天知识。4.本书具有广泛的适用性：既是高中生报考航空航天专业的理想入门指南，也可作为高校通识课程的优质教材；既能满足广大航空航天科技爱好者的求知欲，也能为相关领域的干部和技术人员提供专业参考。特别是对那些有志投身航天事业的青年学子，本书将起到重要的指导作用。此外，本书还可作为大学毕业生报考航空航天院校研究生时的复试参考资料，帮助考生系统梳理专业知识。

人类对飞天的向往，犹如文明诞生时点燃的星火，始终在历史的长河中闪耀。远古时期，世界各地的先民仰望星空，将日月星辰编织成神话。在中国，有嫦娥奔月牛郎织女的浪漫遐想；在古希腊神话中，伊卡洛斯用蜡翼飞向太阳的故事，寄托着人类挣脱地心引力束缚的渴望。这份渴望在 15世纪迎来了勇敢的实践：明朝官员万户将数十枚火箭绑在座椅上，尽管以生命为代价，但他成了人类历史上首位尝试航天的先驱，月球上的万户山永远铭记着这一份勇气。
进入近代，航天探索从幻想走向科学。19世纪末，苏联科学家齐奥尔科夫斯基发表《利用喷气工具研究宇宙空间》，首次提出液体火箭推进理论和星际航行构想，为现代航天奠定了理论基石。20世纪 30年代由乙醇和液氧推动的火箭V2被投入使用。
第二次世界大战后，航天进入了黄金时代。1957年，苏联将第一颗人造卫星Sputnik Ⅰ送入太空，标志着人类正式迈入太空时代。1961年，苏联宇航员加加林乘坐东方 1号飞船完成首次载人太空飞行，绕地球一周的壮举使飞天从神话变为现实。1969年，美国阿波罗 11号登月任务中，阿姆斯特朗踏上月球时那句这是个人的一小步，却是人类的一大步，成为航天史上的永恒印记。
与此同时，中国航天也从零基础起步。1970年，东方红 1号卫星成功发射，使中国成为世界上第五个能独立发射卫星的国家；2003年，杨利伟乘坐神舟五号进入太空，圆了中华民族千年的飞天梦；2020年，嫦娥五号携月壤成功返回，标志着中国探月工程绕、落、回三步走圆满收官；2021年，天问一号成功着陆火星，使中国成为第二个探测器成功登陆火星的国家。从两弹一星的艰难起步到天宫空间站的稳定运行，中国航天以自主创新的姿态跻身世界前列。
本书秉承全景式科普的理念，沿着历史脉络与技术逻辑展开讲述：绪论部分厘清航空航天航宇的概念边界，解析航天大系统与空间资源的核心内涵；人类航天发展史章节从早期火箭讲到商业航天新时代，特别收录了中国航天从追赶到引领的奋斗历程；航天奠基人单元聚焦齐奥尔科夫斯基、钱学森等 8位先驱，展现他们突破时代局限的智慧；航天文化则串联起科幻作品、航天精神与航天日，揭示航天与人类文明的深层联系。
技术层面，本书既解读了导弹与火箭的原理差异、航天器轨道的数学逻辑，也介绍卫星的多元功能（如北斗与 GPS的对比）、飞船与空间站的运作机制，甚至细致到航天飞机的设计细节与空间碎片的清理方案。对于哈勃韦伯等空间望远镜的发展，以及 2035年人类登上火星、太空旅馆等未来图景，也都有生动呈现。
本书避免复杂公式，通过案例化叙述使各年龄段读者都能轻松理解。
本书的完成，离不开多方支持：两弹一星院士与中国航天领域领导的指导，
为本书内容的科学性把关；南京航空航天大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学的同仁与同学们提供了珍贵的实践素材；化学工业出版社为本书的出版提供了支持……在此，一并表示感谢。
本书基于作者多年高校教学经验和参与中国科协大手拉小手科普讲座的经验，经过系统整理及十余年沉淀打磨而成，可作为广大航天爱好者，尤其是青少年读者的科普读物，也可以作为大学通识课的教材，以及中学科技课的教材。
由于航天技术日新月异，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评指正。愿这本书能成为一把钥匙，打开探索宇宙的大门，让更多人感受航天的魅力，传承那份敢上九天揽月的探索精神。

编著者
2025年暑假于北京

无

第1章 什么是航天 001
1.1 航天、航空和航宇 002
1.2 关于飞天的传说 002
1.3 航天器的分类 005
1.3.1 无人航天器 005
1.3.2 载人航天器 006
1.4 航天器任务与轨道高度的关系 007
1.5 什么是航天大系统 009
1.6 什么是空间资源 009
1.7 什么是商业航天 010
1.8 航天界的行话 012
1.8.1 国内航天系统的行话 012
1.8.2 国外航天系统的行话 014

第2章 人类航天发展史 017
2.1 早期火箭018
2.1.1 阿奇塔斯与飞鸽 018
2.1.2 Hero 与引擎018
2.1.3 中国发明火箭 019
2.1.4 罗杰·培根改进火药配方 019
2.1.5 万户的飞天梦想 020
2.1.6 火箭进入战争 020
2.1.7 卡齐米日·希敏诺维奇推导出多级火箭设计 020
2.2 航天器飞行的理论基础 021
2.2.1 伽利略与惯性.021
2.2.2 牛顿为航天科学奠定理论基础 021
2.2.3 康格里夫致力于设计先进的火箭 022
2.2.4 儒勒·凡尔纳开拓早期太空思维 022
2.3 第二次世界大战时期的航天技术 023
2.4 冷战时期的航天 024
2.4.1 Bumper 项目 024
2.4.2 世界第一颗人造卫星 025
2.4.3 探险者1 号 026
2.4.4 X-15飞机 026
2.4.5 尤里·加加林进入太空 027
2.4.6 艾伦·谢泼德进行亚轨道飞行 027
2.4.7 月球火箭 028
2.4.8 格伦进入地球轨道 028
2.4.9 准备登月 029
2.4.10 韦纳·冯·布劳恩与美国的太空计划 030
2.4.11 吉恩·罗登贝瑞与《星际迷航》 030
2.4.12 月球上的一小步…… 031
2.4.13 太空实验室 031
2.4.14 小土星运载火箭 032
2.5 轨道器和探测器 033
2.5.1 深空探测 033
2.5.2 探空火箭 033
2.5.3 德尔塔火箭家族 034
2.5.4 阿特拉斯火箭 034
2.5.5 飞马座XL 火箭 034
2.5.6 航天飞机 035
2.6 航天进入商业的新时代 036
2.6.1 航天发射系统 036
2.6.2 龙飞船和猎鹰火箭 037
2.6.3 追梦者号太空飞船 037
2.6.4 太空旅游 038
2.6.5 猎鹰9 号火箭 039
2.6.6 中国航天发展史 039

第3章 航天器飞行原理及轨道知识 041
3.1 航天器飞行原理 042
3.2 太空飞行与大气层内飞行的区别 044
3.3 航天器轨道与开普勒定律 045
3.4 轨道基础 046
3.4.1 航天器圆周轨道 047
3.4.2 卫星轨道周期 048
3.4.3 轨道平面倾角 049
3.5 椭圆轨道 049
3.6 轨道六根数 050
3.7 图解航天器星下点轨迹知识 055
3.8 卫星轨道的数学模型* 060
3.8.1 卫星圆轨道的数学模型 060
3.8.2 椭圆轨道 060
3.9 轨道计算案例* 062

第4章 火箭 065
4.1 火箭与宇宙速度 066
4.2 火箭的组成 068
4.3 火箭分级的原因 070
4.4 中国3.35 米火箭直径之谜 071
4.5 火箭的出征之路 073
4.6 火箭的发射窗口 074
4.7 火箭从发射到成功的整个过程 076
4.7.1 火箭飞行程序 076
4.7.2 火箭飞行过程中的监测任务 077
4.8 一箭多星是怎么实现的呢 077
4.8.1 跳坐转下车 078
4.8.2 天女散花式、排队式下车 078
4.9 为什么火箭回收会产生声爆 079
4.10 火箭发射时为何会腾云驾雾 080
4.11 火箭飞行如何实现最优航迹 081
4.12 火箭发射场是怎么选的 082
4.13 为什么选择海上去发射 085

第5章 卫星 087
5.1 什么是人造卫星 088
5.1.1 人造卫星的组成 088
5.1.2 人造卫星的主要用途 092
5.1.3 怎样观测在轨运行的人造卫星 092
5.2 人类第一颗人造卫星诞生的故事 093
5.3 有关卫星那些事儿 095
5.3.1 卫星的种类 096
5.3.2 卫星轨道与任务的关系 096
5.3.3 为什么卫星不会互相碰撞 097
5.3.4 去火星的轨道怎么计算 098
5.4 中国进入航天时代东方红1 号的诞生 099
5.5 北斗系统与GPS 有啥不同 101
5.6 什么是对地观测卫星 102
5.6.1 对地观测卫星的种类 102
5.6.2 对地观测卫星的轨道部署 103
5.6.3 对地观测卫星的分辨率 103
5.6.4 对地观测卫星的观测宽度 105
5.6.5 从对地观测卫星数据中可以发现什么 105

第6章 载人航天工程 107
6.1 阿波罗飞船 108
6.1.1 阿波罗计划是怎么创造出来的 108
6.1.2 一小步的距离有多远？ 109
6.1.3 为实现登月设计的飞行器 109
6.2 国际空间站 111
6.2.1 认识国际空间站 111
6.2.2 国际空间站寿命到何时 113
6.3 中国神舟飞船的诞生 115
6.3.1 鲜为人知的曙光号飞船 115
6.3.2 钱学森力挺载人航天从飞船做起115
6.4 刀尖上的舞蹈太空出舱 116
6.5 宇航员航天员哪个称呼更准确？ 118
6.6 在太空中运动是怎样的体验？ 120
6.6.1 跑步 120
6.6.2 体操 121
6.6.3 投掷铁饼 121
6.6.4 举杠铃 122
6.6.5 球类运动 123
6.7 载人航天与民生的关系 123

第7章 导弹 125
7.1 导弹的组成 126
7.2 导弹如何分类 126
7.3 导弹和火箭的区别 129
7.4 导弹制导与控制 129
7.4.1 控制制导 130
7.4.2 惯性制导 131
7.5 弹道导弹怎样飞向攻击目标 132
7.5.1 发射阶段的制导 133
7.5.2 熄火点速度与落点精度 133
7.6 导弹与制导炸弹 135
7.7 反导系统 136

第8章 空间望远镜 139
8.1 空间望远镜的发展 140
8.1.1 谁发明了世界上第一台望远镜 140
8.1.2 古代人制作的望远镜镜筒为什么那么长 141
8.1.3 谁发明了反射望远镜 141
8.1.4 胡克望远镜及其贡献 142
8.1.5 射电天文学与射电望远镜 143
8.1.6 空间天文学的诞生 144
8.2 哈勃空间望远镜 145
8.2.1 哈勃的故事 145
8.2.2 哈勃空间望远镜的组成 147
8.2.3 延寿哈勃 150
8.3 韦伯望远镜 153
8.3.1 韦伯望远镜的命名 153
8.3.2 韦伯望远镜与哈勃望远镜比较 153
8.3.3 韦伯望远镜的结构 155
8.3.4 韦伯望远镜与环状星云M57 155
8.3.5 韦伯望远镜将证实宇宙形成的历史 157
8.4 流体望远镜：韦伯的后任 157
8.5 在月球背面部署最大的射电望远镜 159
8.5.1 在月球背面部署射电望远镜的优点 159
8.5.2 在月球背面部署射电望远镜的方案 160
8.5.3 在月球背面部署射电望远镜所面临的挑战 161
8.6 FarView 天文台 161
8.6.1 利用月球土壤建造 161
8.6.2 挑战与机遇 162
8.6.3 通信问题与解决方案 163
8.6.4 月球天文台是天文学的未来吗 163

第9章 空间碎片 165
9.1 空间碎片的来源 166
9.2 空间碎片的分布 167
9.3 空间碎片能在轨道停留多长时间 168
9.4 空间碎片的分类 169
9.5 空间碎片对航天器的危害 169
9.6 清理空间碎片的被动方法 170
9.6.1 电动系绳离轨终端器 170
9.6.2 气动阻力离轨装置 171
9.6.3 太阳辐射压力离轨方法 173
9.6.4 制动帆离轨方法 173
9.7 清理空间碎片的主动方法 174
9.7.1 推力离轨方法 174
9.7.2 空间机器人方法 174
9.7.3 膨胀泡沫方法 176
9.8 混合清理空间碎片的方法 176
9.8.1 制动帆和电动系绳混合方法 176
9.8.2 可展开/ 储存金属网捕获碎片方法 177
9.9 各国空间碎片清理方案 178
9.9.1 瑞士：清洁太空一号 178
9.9.2 日本：太空渔网 180
9.9.3 美国：五花八门的手段 180
9.9.4 中国为清理太空碎片所做的努力 183

第10章 2035 年的世界航天 185
10.1 国际专家对2035 年世界航天发展的情景预测 186
10.2 人工智能对2035 年世界航天发展的情景预测 190

附录一 太空探索那些事儿 195
1-1 太空中的声音太空合声类似鸟儿唱歌 196
1-2 太空味道来自哪里？来自宇宙深处的化学记忆 200
1-3 黑洞 203
1-4 太空中的按需制药技术 205
1-5 太空中的异响 206
1-6 首次商业太空行走为何在700 千米轨道处进行 209
1-7 残疾人上太空面临哪些挑战 210
1-8 控制体重，看看航天员怎么做 213
1-9 小行星为什么会撞击地球 217
1-10 地球末日会发生吗 218

附录二 星际文明探索 221
2-1 星际文明探索的历史 222
2-2 戴森球的概念 228
2-3 太阳系中可能存在地外生命的地方 230
2-4 利用温室气体寻找外星人 232
2-5 UFO 与外星人 234
2-6 费米悖论 236

附录三 星际航行 239
3-1 星际飞船的分类 240
3-2 狭义相对论 241
3-3 星际旅行的可行性 242

参考文献 244