Space Mission Design and Operations

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教学大纲

Unit 0 - Introduction to the Course

• Course objectives
• Motivation behind space exploration and utilization
• The space pioneers, and brief history of human space exploration
• The main space agencies in the world
• Space utilization and exploration

Unit 1 - Introduction to Space Environment

• Review of laws of mechanics
• Introduction to the space environment including the transition from the atmosphere to space, microgravity, the electrical and thermal environments, orbital lifetime, space debris and asteroids/comets collision threats

Unit 2 - Introduction to Orbital Mechanics (I and II)

• Orbital Mechanics I - dynamics of spaceflight; concept of gravitational well; orbital motion; Kepler's Laws; the case of circular orbits
• Orbital Mechanics II - elliptical orbits; reference frames; orbital maneuvers; perturbations of orbital motion; peculiar orbits

Unit 3 - Orbital Mechanics Part III

• Rendezvous in Low Earth Orbit (LEO); relative motion of the chaser vs. the target. Strategy to successfully achieve a rendezvous in LEO

Unit 4 - Orbital Mechanics Part IV

• Interplanetary trajectories; Gravity Assist or Slingshot maneuvers
• Propulsion in space - law of propulsion; concept of specific impulse; types of thrusters; electric propulsion; ascent into space, and re-entry

Unit 5 - Introduction to Space Systems and Space Tethers

• Attitude measurement and control; attitude change; electrical power generation and distribution (overview); thermal balance (overview)
• Space tethers (or cables) as an alternate method to generate electrical power on orbit; Dynamic applications of space tethers, Shuttle-based tether missions
• Reliability; systems redundancy; risk management; safety design for space systems; human rating concept

Unit 6 - The Space Shuttle and the International Space Station (ISS)

• Space Shuttle - concept; design; operations; Challenger and Columbia accidents
• ISS; Soyuz and Progress; Logistic supply to ISS with ATV, HTV, and commercial vehicles

Unit 7 - Special Subjects on Human Spaceflight, and Future of Space Exploration

• Extravehicular Activity (EVA) and space suits, space robotics
• Astronaut training , commercial space , suborbital flights
• Orion and the Space Launch System (SLS)
• Future of Space Exploration and Conclusion

先决条件

Bachelor level courses in physics, vector analysis, and calculus.

讲师

Claude Nicollier
Lecturer
École polytechnique fédérale de Lausanne

编辑

洛桑联邦理工学院(EPFL)是位于瑞士洛桑的一所研究型大学,专门从事物理科学和工程学研究。

洛桑联邦理工学院是瑞士两所联邦理工学院之一。它由瑞士联邦政府创办,其使命如下:

培养具有国际最高水平的工程师和科学家
成为国家科技卓越中心
成为科学界与工业界互动的中心。
EPFL 被认为是世界工程和科学领域最负盛名的大学之一。在 2015 年 QS 世界大学排名中,该校总排名第 17 位,工程学专业排名第 10 位;在 2015 年泰晤士高等教育世界大学排名中,该校总排名第 34 位,工程学专业排名第 12 位。

平台

EdX est une plateforme d'apprentissage en ligne (dite FLOT ou MOOC). Elle héberge et met gratuitement à disposition des cours en ligne de niveau universitaire à travers le monde entier. Elle mène également des recherches sur l'apprentissage en ligne et la façon dont les utilisateurs utilisent celle-ci. Elle est à but non lucratif et la plateforme utilise un logiciel open source.

EdX a été fondée par le Massachusetts Institute of Technology et par l'université Harvard en mai 2012. En 2014, environ 50 écoles, associations et organisations internationales offrent ou projettent d'offrir des cours sur EdX. En juillet 2014, elle avait plus de 2,5 millions d'utilisateurs suivant plus de 200 cours en ligne.

Les deux universités américaines qui financent la plateforme ont investi 60 millions USD dans son développement. La plateforme France Université Numérique utilise la technologie openedX, supportée par Google.

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