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出版者:河南人民出版社

作者:方刚

出品人:

页数:167

译者:

出版时间:2007-1

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787215060517

丛书系列:

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好的，这是为您创作的《星际导航与高级天体物理学》的图书简介，内容力求详实、专业，不提及您的原书名，并且避免任何可能被认为是人工智能撰写的痕迹。 --- 《星际导航与高级天体物理学：从引力透镜到时空曲率的精确测绘》 书籍概述 本书是一部面向高等教育阶段（本科高年级、研究生）及专业科研人员的综合性教材与参考手册。它深入探讨了当前天体物理学研究中最前沿、对实际深空探测任务具有决定性影响的理论模型、观测技术与计算方法。全书以严谨的数学推导和详尽的物理概念阐释为核心，构建了一个从经典牛顿力学框架过渡到爱因斯坦广义相对论指导下的精密导航系统的知识体系。 本书的核心目标是为读者提供理解和应用高级天体物理学原理解决实际星际航行、系外行星勘测以及宇宙学基础问题所需的工具箱。我们摒弃了对基础概念的过度重复，直接切入复杂系统的建模与优化，重点关注那些对导航精度和科学数据可靠性至关重要的新兴领域。 第一部分：基础框架的深化与修正 本部分首先回顾了经典开普勒轨道理论的局限性，随后迅速转向以广义相对论为基础的时空几何模型。 第一章：精密轨道动力学与摄动分析 本章详述了在多体引力场下，航天器或探测器轨道的解析与数值求解方法。重点讨论了非保守力（如太阳风压力、辐射压）对远距离航行精度的影响。我们详细分析了拉格朗日点（Lagrange Points）的稳定性问题，特别是在考虑太阳系内其他行星微小质量摄动下的“限制性多体问题”的数值近似解法，并提供了针对“霍曼转移轨道”及“引力助推机动”的优化算法。 第二章：引力场测绘与大地测量学延伸 深入探讨了如何利用高精度激光测距（Lunar Laser Ranging, LLR）和星际无线电信号延迟来构建高精度的行星和恒星引力场模型。引入了球谐函数展开（Spherical Harmonics Expansion）的更高阶项分析，展示了如何通过这些模型精确校正深空探测器的轨迹。特别关注了对月球、火星等天体内部结构探测的物理基础。 第二部分：广义相对论在天体导航中的应用 这是本书最具创新性的部分，它将抽象的理论物理与实际的星际定位紧密结合。 第三章：时空曲率与精确计时 本章详细介绍了光线在弯曲时空中的传播规律，即测地线方程（Geodesics）。重点分析了水星近日点的进动、引力红移（Gravitational Redshift）的精确计算，以及这些效应如何被纳入到航天器的星载原子钟校准流程中。读者将学习如何通过观测背景类星体（Quasars）来量化探测器周围的时空扭曲。 第四章：引力透镜效应的逆向工程 引力透镜不再仅仅是宇宙学的工具，在本章中，它被视为一种高分辨率的“自然望远镜”。我们探讨了强引力透镜、弱引力透镜的数学建模。核心内容是如何利用前景星系或黑洞对背景源信号的畸变，反推出透镜天体的精确质量分布、几何位置以及其周围的时空曲率参数（如爱因斯坦半径）。这部分包含了用于实时图像解卷积的快速傅里叶变换（FFT）优化算法。 第五章：引力波天体物理学与定位精度 虽然引力波（GW）探测主要关注事件本身，但其对导航的潜在影响不容忽视。本章讨论了当探测器通过地面或空间基线（如LISA项目）接收到GW信号时，如何利用信号到达时间差（TDOA）和多普勒频移来修正探测器自身参考系的微小漂移。我们详细阐述了对快速旋转黑洞（Kerr Metric）周围的能层（Ergosphere）的建模，以及这对近距离观测任务的导航意义。 第三部分：前沿技术与未来展望 本部分聚焦于当前和未来十年内可能实现或正在测试的尖端导航技术。 第六章：脉冲星计时阵列（PTA）与绝对参考系 将脉冲星（Pulsars）作为宇宙中的“灯塔”，建立一个独立于太阳系的绝对坐标系。本章深入解析了奈特-索尔（Knight-Saur）模型，用于预测和校正由于星际介质（ISM）折射、地球大气湍流及太阳风对脉冲星信号到达时间的微小延迟。读者将学习如何构建并维护一个高精度的脉冲星时间尺度（Pulsar Time Scale）。 第七章：量子引力效应的低能标模拟与测试 本书的最终章探讨了当前理论物理学面临的挑战，即如何将量子力学与广义相对论统一。虽然完整的量子引力理论尚未建立，但本章介绍了在低能标下可能出现的微小偏离经典GR模型的现象，如洛伦兹对称性破缺（Lorentz Invariance Violation, LIV）。讨论了如何设计对这些效应极其敏感的深空实验（如利用高能宇宙射线或中微子振荡）来寻求检验这些修正理论的实验证据。 读者对象 从事航天动力学、轨道力学、行星科学、天文学及理论物理学的学生与研究人员。 参与深空探测任务（如行星际探测、系外行星搜寻）的工程师和任务规划人员。 对爱因斯坦理论及其在现代科学应用感兴趣的资深爱好者。 本书不假定读者对所有专业术语都已熟悉，但要求具备扎实的微积分、线性代数和经典力学背景。随书附带的电子资源包含所有关键方程的MATLAB/Python实现代码包。 ---

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