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第1章 面向空间的设计1

1.1空间的挑战1

1.2空间物理环境2

1.2.1压力2

1.2.2温度4

1.2.3辐射5

1.2.4空间碎片8

1.3空间仪器的系统设计9

1.3.1系统设计过程10

1.3.2一些有用的实例11

1.3.3一个简单例子12

第2章 机械设计14

2.1空间仪器的构架和结构16

2.1.1结构类型16

2.1.2壳结构17

2.1.3框架18

2.1.4悬臂20

2.2应力分析基础20

2.2.1应力，应变，胡克定律和典型材料20

2.2.2简单设计情况的截面计算22

2.2.3有限元分析方法26

2.3载荷26

2.3.1在发射环境中的航天器载荷26

2.3.2仪器和设备的载荷设计29

2.3.3基于质量—加速度曲线的载荷设计30

2.3.4压力载荷32

2.3.5强度系数32

2.4刚度34

2.5弹性不稳定性和屈曲35

2.5.1支杆和薄壁管35

2.5.2薄壳40

2.6航天器振动41

2.6.1火箭和机械振动41

2.6.2简单的弹簧—质量块振荡43

2.6.3多自由度系统45

2.6.4发射振动激励47

2.6.5随机振动和频谱密度48

2.6.6随机振动输入的响应51

2.6.7阻尼和数据Q54

2.6.8振动试验55

2.6.9振动测量及仪器56

2.6.10声振动和试验56

2.6.11冲击频谱57

2.6.12振动设计58

2.7材料58

2.7.1发射及空间环境要求58

2.7.2机械特性59

2.7.3出气性61

2.7.4热性质64

2.7.5材料的选择65

2.7.6金属65

2.7.7塑料薄膜67

2.7.8黏合剂67

2.7.9油漆68

2.7.10橡胶68

2.7.11复合材料69

2.7.12陶瓷和玻璃69

2.7.13润滑材料70

2.8结构试验71

2.9耐低温结构72

2.10质量特性73

2.11结构细节和通用设计方法73

2.12结构分析和机械设计：关于设计流程的附言75

2.12.1主题75

2.12.2流程75

第3章 热设计78

3.1背景概述78

3.1.1导言78

3.1.2地球温度78

3.1.3卫星温度82

3.1.4热设计建模83

3.2热、温度和黑体辐射83

3.3能量传输机理90

3.3.1概述90

3.3.2耦合导热93

3.3.3耦合辐射换热97

3.4热平衡117

3.5热控单元129

3.5.1介绍129

3.5.2被动热控单元130

3.5.3主动热控单元141

3.6热控制策略143

3.7热数学模型（TMM）145

3.8瞬态分析148

3.9热设计策略152

3.10热设计实现155

3.10.1b.o.e.模型155

3.10.2概念模型156

3.10.3详细模型157

3.10.4热平衡测试157

3.10.5航天器热平衡试验159

3.11结束语159

第4章 电子学161

4.1初始设计161

4.1.1引言161

4.1.2典型分系统163

4.2姿态感知与控制165

4.2.1太阳敏感器165

4.2.2地球敏感器167

4.2.3星敏感器171

4.2.4交叉阳极阵列系统172

4.2.5电荷耦合器件（CCD）系统173

4.2.6楔条系统176

4.2.7磁强计178

4.2.8推力器和动量轮181

4.2.9磁控技术182

4.3模拟电路设计185

4.3.1引言185

4.3.2电荷放大器185

4.3.3脉冲整形电路191

4.3.4脉冲处理系统设计196

4.3.5低频测量199

4.3.6采样201

4.4数据处理201

4.4.1引言201

4.4.2用户子系统的数字预处理202

4.4.3队列202

4.4.4数据压缩204

4.4.5直方图205

4.4.6星载数据处理系统207

4.4.7用户子系统与RTU的接口210

4.4.8数据管理系统（DMS）212

4.4.9分包遥测214

4.4.10指令215

4.4.11错误检测220

4.5电源系统232

4.5.1主电源232

4.5.2太阳能电池233

4.5.3太阳阵239

4.5.4蓄电池243

4.5.5蓄电池类型及其应用243

4.5.6调节249

4.5.7耗散系统250

4.5.8非耗散系统252

4.5.9调节器254

4.5.10电源监测265

4.5.11降噪268

4.6导线、连接器和EMC271

4.6.1导线271

4.6.2导线与EMC272

4.6.3屏蔽技术276

4.6.4屏蔽效率279

4.6.5排气需求与EMC284

4.6.6连接器285

4.7可靠性289

4.7.1引言289

4.7.2设计技术290

4.7.3散热290

4.7.4闩锁效应291

4.7.5接口和单点失效292

4.7.6星务管理295

4.7.7元件器规范297

4.7.8故障率303

4.7.9出气效应304

4.7.10制造304

4.7.11辐射306

第5章 机构设计和作动器312

5.1设计考虑313

5.1.1运动学313

5.1.2约束和运动学设计313

5.1.3轴承的设计和润滑316

5.1.4挠性构件和柔性铰链320

5.1.5空间机构的材料321

5.1.6仪器和机构材料的最后加工321

5.2空间机构的传动322

5.2.1直流电动机和步进电机322

5.2.2直线作动器328

5.2.3齿轮传动328

5.2.4微动装置331

5.2.5带式传动和皮带传动331

5.2.6火工作动器331

5.2.7空间摩擦学和机构寿命333

第6章 空间光学技术335

6.1光学器件的材料335

6.2安装和结构材料337

6.3精确装配的运动学原理338

6.4元件装配的详细设计341

6.5对准与调整342

6.6对焦345

6.7指向和扫描345

6.8杂散光345

6.9光学表面的污染346

第7章 项目管理和控制349

7.1前言349

7.2引论349

7.3项目团队和外部机构352

7.3.1项目团队352

7.3.2资金机构354

7.3.3任务机构355

7.3.4发射机构355

7.4项目团队的管理结构356

7.4.1首席研究者357

7.4.2项目经理358

7.4.3合作研究者（Co—I）359

7.4.4本地经理359

7.4.5指导委员会359

7.4.6项目管理委员会360

7.4.7管理结构360

7.5项目阶段362

7.5.1正常阶段362

7.5.2项目评审365

7.6进度控制366

7.6.1进展报告367

7.6.2里程碑367

7.6.3条形图368

7.6.4PERT图369

7.7文档370

7.7.1提案371

7.7.2项目文档371

7.8质量保证373

7.8.1项目规范373

7.8.2制造方法和操作373

7.8.3结果的监测和报告374

7.8.4文件和报告的范例374

7.8.5详细内容374

7.9财务估计和控制376

7.9.1工作分解方案377

7.9.2费用估计377

7.9.3财务报表379

7.9.4财务政策问题379

7.10结论382

第8章 空间仪器与小卫星383

8.1背景383

8.2小是什么384

8.3额外的任务385

8.4结论386

附录388

附录1符号列表388

附录2缩略词和单位403

参考文献407