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出版者:湖南教育出版社

作者:杨福家

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1994-12

价格:12.00

装帧:平装

isbn号码:9787535521330

丛书系列:科学家谈物理

图书标签:

• 科普读物
• 物理
• 中规中矩
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《空间探索与深空通信技术前沿》 图书简介 本书深入探讨了当前及未来空间探索任务中至关重要的两个核心领域：先进的航天器平台设计与建造技术，以及支撑远距离、高带宽数据传输的深空通信系统。全书结构严谨，内容涵盖了从理论基础到工程实践的多个层面，旨在为航天工程师、空间科学研究人员以及高年级本科生和研究生提供一本全面、详实的参考资料。 第一部分：下一代航天器平台与结构设计 本部分着重于如何构建能够在极端太空环境中长期稳定运行的复杂航天器。我们首先回顾了传统航天器结构面临的挑战，特别是高能粒子辐射、剧烈的热循环和微重力环境对材料和电子设备的影响。 1.1 先进材料与结构健康监测（SHM）： 探讨了超轻质、高强度的复合材料（如碳纳米管增强复合材料、自修复聚合物）在航天器主体结构、太阳能电池板和天线阵列中的应用。重点分析了这些新材料在承受发射应力、轨道热载荷和微流星体撞击时的性能表现。此外，书中详细介绍了基于光纤传感和压电传感器的实时结构健康监测系统，阐述了如何通过分布式传感器网络获取结构形变、裂纹扩展和疲劳损伤的精确数据，从而实现主动维护和延长任务寿命。 1.2 模块化与可重构航天器： 随着任务复杂度的提升，刚性、单一功能的航天器设计已显不足。本书详细介绍了模块化航天器的概念，包括标准化的接口（机械、电气和数据接口）设计，以及实现任务重构的能力。讨论了基于机器人抓取和对接技术的在轨组装、在轨维护（On-Orbit Servicing, OOS）和在轨制造（In-Orbit Manufacturing, IOM）的关键技术瓶颈和解决方案，例如激光雷达辅助的精确对接导航算法和快速固化增材制造技术在太空中的应用。 1.3 热控系统与主动散热技术： 空间热环境的极端性要求航天器具备高效的热管理能力。本书不仅回顾了传统的被动热控技术（如多层隔热材料、辐射散热器），更侧重于介绍主动热控技术的发展。详细分析了循环泵驱动的流体回路热控系统（如基于氨或水工质的回路），以及新兴的基于相变材料（PCM）的热缓冲技术和辐射冷却器的最新进展，特别是那些在深空低温环境下仍能保持高效工作特性的系统。 第二部分：深空通信系统与网络架构 深空通信是实现行星际任务数据回传和遥操作的生命线。本部分聚焦于如何克服信号衰减、光速延迟和极低信噪比（SNR）的挑战。 2.1 激光通信（光通信）技术： 激光通信被视为下一代深空通信的主流方向。本书对自由空间光通信（FSO）的理论基础进行了深入剖析，包括光束传播在大气和行星际介质中的畸变模型。详细介绍了高功率、高效率的半导体激光器、光子计数接收器（APD）以及基于快速扫描镜的指向和跟踪（A&T）系统。书中包含大量的实际链路预算计算，对比了X波段射频通信与Ka波段和光通信在数据速率、功耗和天线尺寸方面的权衡。 2.2 射频通信的抗干扰与抗衰落： 尽管光通信前景广阔，射频通信仍是当前和近未来任务的主力。本部分深入探讨了超远距离（数亿公里）射频通信的挑战。重点分析了深空网络（DSN）的接收灵敏度极限，以及如何通过高性能的低噪声放大器（LNA）和低温冷却技术来榨取每一分信号强度。此外，书中详细讲解了先进的编码与调制技术，如Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）的迭代解码算法，以及在信号衰落和多普勒频移补偿方面的精确校正技术。 2.3 星际与行星际网络架构： 随着多个深空探测器和轨道器的部署，构建一个可靠的、具备路由和延迟容忍特性的深空网络变得至关重要。本书讨论了“延迟容忍网络”（DTN）协议栈在深空通信中的应用，以及如何利用数字存储和转发技术来应对长达数小时的通信时延。书中还构建了多跳中继网络模型，探讨了如何利用行星轨道器作为中继站，实现地月系、地火系以及更远距离目标之间的协同通信。 第三部分：导航、制导与自主运行 深空任务对自主性和导航精度提出了前所未有的要求。 3.1 先进导航技术： 传统基于地面站测距的导航方式在深空已不能满足实时需求。本书详细介绍了自主导航技术，包括星光导航系统（Star Trackers）的高精度姿态确定、基于视觉的相对导航（Visual Navigation）技术，以及如何结合惯性测量单元（IMU）和加速度计数据进行长期的自主推算。特别关注了行星际飞行中，如何利用脉冲星计时器（Pulsar Timing）作为绝对参考点进行深空定位的最新研究进展。 3.2 任务自主决策与故障诊断： 随着通信延迟的增加，航天器必须具备在没有地面干预的情况下处理突发事件的能力。书中阐述了基于人工智能和专家系统的自主故障诊断树（Fault Detection, Isolation, and Recovery, FDIR）架构。讨论了如何利用机载计算资源进行实时科学数据筛选和优先级排序，确保关键数据的优先回传，以及如何实现自主轨道机动和避碰。 总结： 《空间探索与深空通信技术前沿》不仅是对现有技术的总结，更是对未来十年空间探索基础设施建设的蓝图描绘。它强调跨学科的融合，特别是在材料科学、信息论、控制工程与空间物理学之间的交叉点上，为读者提供了理解和参与下一轮空间技术革命所需的知识基础。

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这本书的排版和图表质量，无疑是市面上同类专业书籍中的佼佼者。在阅读那些涉及复杂几何形状或三维空间相互作用的章节时，高质量的插图是至关重要的。这本书在这方面做得堪称完美。无论是描绘粒子散射截面的能量依赖曲线，还是展示各种核反应堆堆芯的剖面图，都使用了清晰的矢量图形，线条锐利，色彩对比得当，避免了传统教科书那种模糊不清的低分辨率图像带来的阅读疲劳。特别值得称赞的是，书中对数据可视化和符号规范的统一性。作者似乎对每一个希腊字母和下标的含义都进行了严格的界定，并在首次出现时就给予了清晰的解释，这极大地减少了查阅索引的次数，使阅读过程的流畅度大大提高。这种对细节的关注，体现了出版方和作者对学术严谨性的极致追求，确保了读者在处理大量公式和参数时，能够保持专注和准确性，避免因视觉干扰而导致的理解偏差。

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要评价这本书的不足之处，我认为它更侧重于“硬核”的物理机制探讨，对于核物理的跨学科前沿应用，例如核天体物理或者某些尖端的粒子探测器技术，可以更广泛地涉猎。虽然它对反应堆和基本粒子衰变有深入的讲解，但在涉及更宏大宇宙尺度下的核过程时，叙述略显简略，更像是对主流反应堆物理的深度挖掘，而非对整个核科学领域的全景式扫描。比如，对于超新星爆发中的快速过程（r-process）的讨论，如果能引入更多最新的天文观测数据和理论模型对比，读者的视野会更加开阔。当然，考虑到教材的篇幅限制，这种取舍是可以理解的，毕竟要在一本书中做到面面俱到且深度足够，是极其困难的。总体来说，它更像是一本为有志于从事核能或核技术领域的工程师和研究人员量身打造的坚实基础读物，它提供的知识密度和逻辑框架，足以支撑后续任何更专业化的分支学习，是书架上不可或缺的“定海神针”级别的重要参考书。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的字体，拿在手里就有种厚重而专业的质感，仿佛预示着其中蕴含的知识的深度。我印象最深的是它引言部分的处理，作者没有直接跳入复杂的物理公式，而是用了一种近乎哲学思辨的方式，探讨了人类对物质最深层结构的好奇心是如何一步步推动了核物理这门学科的诞生。他巧妙地将历史脉络与基础概念结合起来，读起来并不枯燥，反而像是在跟随一位博学的向导，穿越回那个充满发现与激情的时代。特别是关于早期原子模型的演变，插图的细节处理得非常到位，那些线框图和轨道示意图，虽然是经典内容，但在现代的排版设计下显得格外清晰和富有条理。书中对一些早期实验的描述，例如卢瑟福的金箔实验，写得栩栩如生，让你仿佛能亲眼看到那些粒子是如何穿过原子，揭示了原子核的实在。这种叙事性的铺陈，极大地降低了初学者对这门学科的畏惧感，让人在享受阅读过程的同时，不知不觉间就对核物理的宏观图景有了初步而坚实的认识。

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从实际应用的角度来看，这本书的内容覆盖面之广，绝对超出了我的预期。我原本以为它会更偏向理论推导，但事实证明，作者在工程和技术应用方面的论述同样精彩。例如，关于核反应堆的物理学部分，它不仅仅停留在链式反应的定性描述，而是深入探讨了中子迁移率、有效增殖因子的计算，以及控制棒在反应堆动力学中的作用。作者对核燃料循环的描述，从铀的提取、浓缩，到乏燃料的处理，勾勒出了一条完整而复杂的工业链条，让我对核能的实际运作有了立体的认知。更让我耳目一新的是，书中还辟出了一章专门讨论核辐射的生物学效应与防护措施。那一部分的写作风格变得更加审慎和警醒，用大量的数据和图表说明了不同剂量辐射对人体细胞层面的影响，以及现代防护技术的工作原理。这种对“知识的责任”的体现，让整本书的价值感提升了好几个档次，它让你知道这些强大的物理原理，在实际应用中是如何被敬畏和驾驭的。

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这本书的理论深度和逻辑严谨性令人印象深刻，它绝非市面上那种浮光掠影的科普读物。当我进入到核心章节，关于量子力学在核结构描述中的应用时，我立刻感受到了作者深厚的学术功底。他对薛定谔方程在束缚态问题中的应用，特别是处理复杂多体系统时的近似方法，讲解得极为细致和透彻。我特别欣赏作者在引入每一个新概念时，都会先铺垫其数学基础，然后才逐步推导出物理图像，这种循序渐进的教学方法，极大地帮助我巩固了高等数学和理论物理的背景知识。书中的例题设计也相当巧妙，它们不仅是检验理解程度的工具，更是加深对概念领悟的载体。我花了大量时间研究了关于壳层模型和集体模型的部分，作者对这两种模型的优缺点以及适用范围的对比分析，做到了极其平衡和客观，没有偏袒任何一方，而是清晰地展示了物理学家是如何在不同尺度和复杂性下，寻找最合适的描述工具。读完这部分，我感觉自己对原子核的内部动力学有了一种更接近“直觉”的理解，而不是仅仅停留在符号操作层面。

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初中时读过。。

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中规中矩的一本书 主要介绍了核物理的理论和在实际上的应用

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