序
　　1957年,蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星并成功進(jìn)入低地球軌道。隨后的幾十年中,美國發(fā)射了大量的地球軌道衛(wèi)星用于空間探索計(jì)劃。第一枚商用地球同步軌道衛(wèi)星——國際通信衛(wèi)星1號(hào)(SputnikⅠ)于1965年成功入軌。之后的1969年,NASA的阿波羅11號(hào)(Apollo11)成為第一艘登上月球的載人航天器。此后,許多國家都相繼成功地開展了大大小小的空間計(jì)劃。2003年,太空迎來了第一位游客,同年,中國首次實(shí)現(xiàn)了載人航天飛行,成為繼俄羅斯和美國之后的第三個(gè)將人送上太空的國家。2004年,美國總統(tǒng)布什宣布了新的太空行動(dòng)計(jì)劃,擬于2015年重返月球,隨后奔向火星。同年,中國和印度分別宣布將計(jì)劃于2010年發(fā)射無人航天器登陸月球。在商用方面,目前的全球通信技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)使得衛(wèi)星成為國家基礎(chǔ)建設(shè)中不可缺少的重要部分。當(dāng)今世界,已經(jīng)有很多國家都擁有發(fā)射衛(wèi)星和操控衛(wèi)星的能力。
　　過去,美國政府為空間產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了大量經(jīng)費(fèi),而通信衛(wèi)星卻受控于非政府的市場化運(yùn)作方式。20世紀(jì)90年代,個(gè)人通信系統(tǒng)的發(fā)展、遙感范圍的擴(kuò)充以及允許出售遙感數(shù)據(jù)都可視為空間產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。在2000年的國際通信衛(wèi)星市場中,28顆衛(wèi)星的成本是120億美元,其中約有50％份額流向一些美國公司,此外還有發(fā)射保險(xiǎn)費(fèi)用以及約占發(fā)射和衛(wèi)星成本7%~15%的一年內(nèi)軌道修正費(fèi)用。據(jù)美國航天部門稱,2003年的發(fā)射次數(shù)為90次,2012年預(yù)計(jì)為150次。這些計(jì)劃象征著商用市場的進(jìn)一步擴(kuò)大。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推動(dòng)著技術(shù)的發(fā)展。隨之而來新的商業(yè)機(jī)會(huì)也會(huì)迅速出現(xiàn),未來航天工業(yè)也會(huì)依托這些商業(yè)得到發(fā)展。
　　預(yù)計(jì)在2012～2015年期間發(fā)射的美國空軍第三代GPS很可能是今后20年內(nèi)最大的防御衛(wèi)星計(jì)劃之一。它將擁有30顆衛(wèi)星,估計(jì)耗資50億美元。新的大規(guī)模商用衛(wèi)星,如歐洲的伽利略(Galileo）導(dǎo)航計(jì)劃將有多個(gè)國家參與,其中極有可能會(huì)航天器電源系統(tǒng)包括中國。一些科學(xué)任務(wù)也繼續(xù)為我們提供新的宇宙知識(shí)。僅在2001年的春天,夏威夷的凱克（Keck）望遠(yuǎn)鏡、法國的普羅旺斯天文臺(tái)（Haute-ProvenceObservatory）和智利的歐洲南方天文臺(tái)（EuropeanSouthernObservatory）共發(fā)現(xiàn)了11顆新行星,從而使人類發(fā)現(xiàn)的其他恒星系中的行星總數(shù)達(dá)100顆之多。最近,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)同我們的太陽系非常相似的恒星系。僅在我們所處的太陽系,就發(fā)現(xiàn)了39顆木星衛(wèi)星、30顆土星衛(wèi)星,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了火星表面以下儲(chǔ)藏著大量的冰。
　　商用和科學(xué)衛(wèi)星在當(dāng)今世界都占據(jù)著重要的地位,因而優(yōu)化它們的技術(shù)性能并最終提高投資者的回報(bào)便顯得尤為重要。衛(wèi)星上都有著特定的資源——科學(xué)衛(wèi)星上的儀器設(shè)備和通信衛(wèi)星上的帶寬,它們都需要電源。由此,本書重點(diǎn)針對科學(xué)、商用、國防等各應(yīng)用領(lǐng)域的地球軌道、太陽系、深空探測等各類航天器電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、性能和應(yīng)用進(jìn)行討論。
　　航天器電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)隨著系統(tǒng)元器件的發(fā)展和進(jìn)步得到了快速發(fā)展。本書提供了漸進(jìn)而深入的電源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)過程,以滿足低成本、輕質(zhì)量的航天器任務(wù)要求。2002年衛(wèi)星的平均發(fā)射費(fèi)用低地球軌道為10000美元/kg,地球同步軌道為50000美元/kg。因此,電源系統(tǒng)的質(zhì)量大小是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的一個(gè)重要因素,電源設(shè)計(jì)時(shí)衛(wèi)星任一部件細(xì)微的改變,都會(huì)對衛(wèi)星整體造成某種不利影響,因此設(shè)計(jì)必須做到整體優(yōu)化,以減小這些不利因素的影響。同時(shí)，工程技術(shù)人員應(yīng)盡可能地應(yīng)用最新的技術(shù)。衛(wèi)星系統(tǒng)猶如一張蜘蛛網(wǎng),牽一發(fā)而動(dòng)全身,電源系統(tǒng)中的一個(gè)元器件的很小變化也可能會(huì)對衛(wèi)星總體性能產(chǎn)生影響。所以,即使是針對傳統(tǒng)的衛(wèi)星最優(yōu)設(shè)計(jì),電源系統(tǒng)工程師所要考慮的問題也不僅僅是太陽電池陣和蓄電池�？紤]到1998～2002年期間所發(fā)射的商用地球同步軌道衛(wèi)星中,有1/4都存在電源問題,這些在軌運(yùn)行問題產(chǎn)生的保險(xiǎn)索賠額占據(jù)了60％的產(chǎn)業(yè)保險(xiǎn)索賠額,衛(wèi)星的電源設(shè)計(jì)就顯得更加重要。
　　本書作者是航天器電源系統(tǒng)行業(yè)的一位公認(rèn)專家。本書能為航天工程技術(shù)人員和管理人員提供包括航天器電源設(shè)計(jì)、研發(fā)、測試以及使用的可信賴的信息，所提供的詳細(xì)資料還有助于工程技術(shù)人員在這一快速發(fā)展的行業(yè)范疇內(nèi)保持領(lǐng)先地位。
　　亞得里（Yardley）
　　于賓夕法尼亞州