20 世纪 60 年代,印度在空间研究之父维克拉姆·萨拉巴伊博士的领导下,开始了空间研究活动。自成立以来,印度空间计划就包含三个不同的要素,即用于通信和遥感的卫星、空间运输系统和应用程序。印度国家空间研究委员会 (INCOSPAR) 是在萨拉巴伊博士和拉马纳坦博士的领导下成立的。1975-76 年间,进行了卫星教学电视实验 (SITE)。它被誉为“世界上最大的社会学实验”。随后是“Kheda 通信项目 (KCP)”,该项目在古吉拉特邦作为现场实验室,进行基于需求和特定地点的节目传输。在此期间,第一艘印度航天器“Aryabhata”被开发出来,并使用苏联发射器发射。另一个重大里程碑是第一枚运载火箭 SLV-3 的研发,该火箭能够将 40 公斤的载荷送入低地球轨道 (LEO),并于 1980 年首次成功飞行。在 80 年代的实验阶段,Bhaskara-I 和 II 任务是遥感领域的先驱,而“阿丽亚娜乘客有效载荷实验 (APPLE)”成为未来通信卫星系统的先驱。
截至发布时,CCSDS 的活跃成员和观察员机构为:成员机构 – 意大利空间局 (ASI)/意大利。 – 英国国家太空中心 (BNSC)/英国。 – 加拿大太空局 (CSA)/加拿大。 – 法国国家空间研究中心 (CNES)。 – 德国航空航天中心 (DLR)/德国。 – 欧洲航天局 (ESA)/欧洲。 – 俄罗斯联邦太空局 (Roskosmos)/俄罗斯联邦。 – 巴西国家太空研究所 (INPE)/巴西。 – 日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA)/日本。 – 美国国家航空航天局 (NASA)/美国。观察员机构 – 奥地利航天局 (ASA)/奥地利。 – 比利时联邦科学政策办公室 (BFSPO)/比利时。 – 中央机械制造研究院 (TsNIIMash)/俄罗斯联邦。 – 航空航天技术中心 (CTA)/巴西。 – 中国空间技术研究院 (CAST)/中国。 – 联邦科学与工业研究组织 (CSIRO)/澳大利亚。 – 丹麦空间研究所 (DSRI)/丹麦。 – 欧洲气象卫星利用组织 (EUMETSAT)/欧洲。 – 欧洲通信卫星组织 (EUTELSAT)/欧洲。 – 希腊国家空间委员会 (HNSC)/希腊。 – 印度空间研究组织 (ISRO)/印度。 – 空间研究所 (IKI)/俄罗斯联邦。 – KFKI 粒子与核物理研究所 (KFKI)/匈牙利。 – 韩国航空宇宙研究院 (KARI)/韩国。 – MIKOMTEK:CSIR (
截至发布时,CCSDS 的活跃成员和观察员机构为:成员机构 – 意大利空间局 (ASI)/意大利。 – 英国国家太空中心 (BNSC)/英国。 – 加拿大太空局 (CSA)/加拿大。 – 法国国家空间研究中心 (CNES)。 – 德国航空航天中心 (DLR)/德国。 – 欧洲航天局 (ESA)/欧洲。 – 巴西国家太空研究所 (INPE)/巴西。 – 日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA)/日本。 – 美国国家航空航天局 (NASA)/美国。 – 俄罗斯联邦太空局 (FSA)/俄罗斯联邦。观察员机构 – 奥地利航天局 (ASA)/奥地利。 – 中央机械制造研究院 (TsNIIMash)/俄罗斯联邦。 – 航空航天技术中心 (CTA)/巴西。 – 中国空间技术研究院 (CAST)/中国。 – 联邦科学与工业研究组织 (CSIRO)/澳大利亚。 – 通信研究实验室 (CRL)/日本。 – 丹麦空间研究所 (DSRI)/丹麦。 – 欧洲气象卫星利用组织 (EUMETSAT)/欧洲。 – 欧洲通信卫星组织 (EUTELSAT)/欧洲。 – 联邦科学、技术和文化事务局 (FSST&CA)/比利时。 – 希腊国家空间委员会 (HNSC)/希腊。 – 印度空间研究组织 (ISRO)/印度。 – 空间与航天科学研究所 (ISAS)/日本。 – 空间研究所 (IKI)/俄罗斯联邦。 – KFK
1. 引言 全球导航卫星系统 (GNSS) 和相关技术可为 2030 年可持续发展议程作出广泛贡献。GNSS 和地球观测数据目前被广泛应用于各个领域,包括测绘和测量、环境监测、精准农业和自然资源管理、灾害预警和应急响应、航空、海上和陆地运输,以及气候变化和电离层研究等研究领域。GNSS 应用提供了一种在保护环境的同时实现可持续经济增长的经济有效方式。当前的 GNSS 包括全球定位系统 (GPS)、全球导航卫星系统 (GLONASS)、北斗卫星导航系统 (BDS) 和欧洲卫星导航系统 (Galileo)。此外还有两个区域系统,即印度星座导航系统 (NavIC) 系统和准天顶卫星系统 (QZSS),以及旨在提高一个或多个 GNSS 质量(例如准确性、稳健性和信号可用性)的各种增强系统。除了 GNSS,地球观测卫星或通信卫星等其他空间技术在创造社会经济效益方面也发挥着关键作用。地球观测卫星能够持续详细地监测地球表面,为环境保护、资源管理和灾害响应提供宝贵的数据。它们有助于追踪森林砍伐、城市扩张和农业用地变化,并为管理水资源和缓解气候变化提供重要见解
航空电子设备是现代飞机的基石。军用和民用飞机上的重要功能越来越多地涉及电子设备。除了机身和发动机的成本之外,航空电子设备是飞机上最昂贵的设备,但每一分钱都是值得的。过去十年中出现了许多将在新千年得到利用的技术。在通过地面应用证明设计合理性之后,先进的微处理器正在进入飞机领域,提供十年前闻所未闻的新功能。全球定位系统实现了基于卫星的精确导航和着陆,通信卫星现在能够支持航空服务。因此,航空界正在转向基于卫星的通信、导航和监视来进行空中交通管理。飞机运营商和空中交通服务提供商都从中获益匪浅。本书中熟悉的技术包括数据总线(其中一种已经使用了 20 多年)、头戴式显示器和电传飞行控制。新的总线和显示概念正在出现,可能会取代这些老旧设备。视网膜扫描显示器就是一个例子。其他新兴技术包括与飞机的语音交互和合成视觉。语音交互可能很快进入商用飞机的商业服务,作为执行一些非关键功能的另一种方式。合成视觉提供了巨大的潜力
摘要。本文简要回顾了卫星和航天器的电力推进技术。电力推进器,也称为离子推进器或等离子推进器,与化学推进器相比,其推力较低,但由于能量与推进剂分离,因此可以实现较大的能量密度,因此在太空推进方面具有显著优势。尽管电力推进器的发展可以追溯到 20 世纪 60 年代,但由于航天器上可用功率的增加,该技术的潜力才刚刚开始得到充分发挥,最近出现的全电动通信卫星就证明了这一点。本文首先介绍了电力推进器的基本原理:动量守恒和理想火箭方程、比冲和比推力、性能指标以及与化学推进器的比较。随后,讨论了电源类型和特性对任务概况的影响。根据推力产生过程,等离子推进器通常分为三类:电热、静电和电磁装置。通过讨论电弧喷射推进器、MPD 推进器、脉冲等离子推进器、离子发动机以及霍尔推进器及其变体等长期存在的技术,介绍了这三个组以及相关的等离子放电和能量传输机制。随后讨论了更先进的概念和性能改进的新方法:磁屏蔽和无壁配置、负离子推进器和磁喷嘴等离子加速。最后,分析了各种替代推进剂方案,并研究了近期可能的研究路径。
本书第一版问世至今已有二十年。在此期间,发射人造卫星已成为常态,计算机已成为家喻户晓的物品,数字信息通过通信卫星和光纤在城市和国家之间频繁传输,天文学家发现了黑洞,研究人员学会了操纵单个和小原子群。这些变化对计时和分配艺术以及我们对时间和空间本质的理解产生了深远的影响。在这一新版本中,我试图通过引入六个新章节并对第一版的章节进行大量更改和添加来处理这些问题和许多其他问题。一开始,我以为这本书对普通读者最有用和有趣。在这方面,它提供了一个折衷的,有时我认为过于折衷的介绍,介绍了时间、计时和时间的用途,特别是在科学和技术领域。但我很快发现,我的许多同事偶尔会参考这本书来温习一下。也许这并不奇怪。生成、维护和应用时间和频率技术是一项庞大的事业。虽然第二版并不打算提供深入的教科书式介绍,但我希望它仍然保持科学的完整性,同时继续让普通读者能够理解。最后,在 1988 年,国家标准局 (NBS) 更名为国家标准与技术研究所 (NIST)。在历史上合适的情况下,我指的是 NBS,否则使用当前的名称 NIST。
第 1 单元:天文学概述 天文学简介 天文学的需求、天文学的起源、著名天文学家、天文学的发展、天体物理学简介 天球简介、极坐标系、赤经 - 赤纬、在天空中定位物体、天体的亮度 太阳系 关于太阳系的古代理论、太阳系的起源、太阳、行星、卫星、彗星、太阳系的位置和运动 恒星 关于恒星、作为恒星的太阳、太阳的形成和演化、恒星的形成、恒星的生命周期 星系 关于星系、星系的组成部分、星系的类型、结构、活动星系核 宇宙 什么是宇宙?宇宙的起源、演化和命运、多元宇宙 第二单元:观测天文学 天空地图 关于天空地图、历史、现代天空地图、Stellarium 光学天文学 望远镜、望远镜的原理、类型、选择合适的望远镜、天文台、太空望远镜 第三单元:卫星 关于卫星、历史、发射、卫星轨道、GPS、导航、通信卫星、气象卫星 第四单元:系外行星 什么是系外行星? 系外行星的探测、探测技术、意义 第五单元:太空任务 关于太空任务、太空任务的历史、目的、类型、一些重要的太空任务 第六单元:天文学的范围、重要性和未来 我们在宇宙中的位置、天文学和太空技术的价值、对现代社会的贡献、太空机构 太空技术的未来
本书第一版问世至今已有二十年。在这二十年里,发射人造卫星已成为常态,计算机已成为家喻户晓的物品,数字信息通过通信卫星和光纤在城市和国家之间频繁传输,天文学家发现了黑洞,研究人员学会了操纵单个原子和小原子群。这些变化对计时和分配艺术以及我们对时间和空间本质的理解产生了深远的影响。在这个新版本中,我试图通过引入六个新章节并对第一版的章节进行大量更改和添加来处理这些问题和许多其他问题。一开始,我以为这本书对普通读者来说最有用和最有趣。在这方面,它提供了一个折衷的,有时我认为过于折衷的介绍,介绍时间、计时和时间的用途,特别是在科学和技术领域。但很快我就发现,我的许多同事都会不时地参考这本书,温习一下其中的内容。这也许并不奇怪。生成、维护和应用时间和频率技术是一项庞大的事业。虽然第二版并不打算提供深入的教科书式介绍,但我希望它仍然保持科学的完整性,同时继续让普通读者能够理解。最后,在 1988 年,国家标准局 (NBS) 更名为国家标准与技术研究所 (NIST)。在历史上合适的情况下,我指的是 NBS,否则使用当前的名称 NIST。
增材制造 (AM),又称 3D 打印,包含多种技术,通过根据数字 3D 模型逐层添加材料来构建物体。目前可用的各种 AM 技术主要在固化材料(例如激光熔化或光聚合)的工艺以及材料本身(例如金属合金、聚合物或陶瓷)方面有所不同。这些技术可以快速构建零件,并针对单个或批量生产进行优化和定制。在航天领域,3D 打印最初用于开发轻质且坚固的结构部件,例如天线支架。近年来,AM 技术也一直在稳步用于开发射频 (RF) 组件和有效载荷。一些简单的 3D 打印 RF 前端甚至已经在轨道上运行。随着卫星制造商和微波有效载荷子系统提供商转向该技术来满足未来太空系统的需求,未来几年太空中 3D 打印 RF 前端的数量预计将呈指数级增长。过去几十年来,随着新服务的推出以及更高频率在商业、军事和民用领域的使用,通信卫星射频有效载荷的复杂性稳步增加,其中包括固定卫星服务 (FSS)、直接广播卫星 (DBS) 服务、个人通信服务 (PCS)、移动卫星服务 (MSS) 和卫星间服务 (ISS)。这些服务需要卫星和地面站之间有可用的通信链路,用户