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出版者:

作者:刘国林 编

出品人:

页数:403

译者:

出版时间:2007-6

价格:29.70元

装帧:

isbn号码:9787040212747

丛书系列:

图书标签:

• 电工学
• 电路分析
• 电力系统
• 电磁场
• 电气工程
• 基础电子学
• 电机学
• 电力拖动
• 高电压技术
• 电工基础

《宇宙之眼：深空探测的奥秘与未来》 内容简介 本书带领读者踏上一次跨越星辰的史诗旅程，深入探索人类迄今为止最雄心勃勃的科学事业之一：深空探测。这不是一部冰冷的科学手册，而是一部充满发现、挑战与人类不屈精神的恢弘叙事。我们将共同揭示那些驱动着人类将目光投向太阳系边缘乃至更远宇宙的根本动力，并详细剖析支撑这些壮举的尖端技术与工程学奇迹。 第一部分：追溯群星的足迹——探测器的诞生与演进 第一章：黎明的曙光——早期行星际探索的先驱 本章聚焦于冷战时期的太空竞赛背景下，第一批勇敢的“信使”——早期行星际探测器的诞生。我们将详细回顾“先驱者”系列如何首次飞掠金星与火星，采集到关于邻近行星大气层和表面环境的初步、却至关重要的原始数据。重点分析了早期遥测技术的局限性，以及工程师们如何运用巧妙的工程设计，克服了当时计算能力与通信带宽的巨大瓶颈。探讨“水手”系列对水星、金星的精准飞掠观测，它们为后续的环绕任务奠定了坚实的轨道力学基础。 第二章：巨人与环——“旅行者”的史诗与太阳系边缘的解码 “旅行者1号”和“旅行者2号”是人类想象力的具象化体现。本章将深入剖析“大旅行”（Grand Tour）任务的独特轨道设计，即如何利用木星、土星、天王星和海王星的引力助推，实现对四颗外行星的系统性勘察。细致描述了探测器携带的仪器包，例如磁力计、等离子体波天线和成像系统，它们如何共同绘制出气态巨行星磁场、环系统复杂结构以及卫星火山活动的清晰图像。特别阐述了“旅行者”号携带的“镀金唱片”的哲学意义，它不仅仅是科学数据，更是人类文明向宇宙发出的问候。我们还将讨论探测器进入星际空间后，它们如何持续向地球传回关于太阳风层顶和星际介质的宝贵信息。 第三章：红色星球的探秘者——火星表面活动的深入研究 火星，这颗最像地球的行星，一直是深空探测的焦点。本章系统梳理了从“海盗号”到“好奇号”、“毅力号”的火星漫游者与着陆器所扮演的关键角色。详细解析了如何设计出能够在极端温差、沙尘暴和复杂地形中可靠运行的移动实验室。重点关注“水手谷”的地质构造分析、“奥林帕斯山”的大气动力学研究，以及寻找古代生命迹象的生物化学实验。探讨了“火星样本返回计划”（MSR）的工程挑战，包括如何实现火星表面物质的采集、封装和预定发射回地球的复杂步骤。 第二部分：技术的突破与工程的极限 第四章：穿越光年的通信——深空网络与数据回传的艺术 深空探测的首要挑战是通信。本章聚焦于地球深空网络（DSN）的架构、运行机制及其对任务成功的决定性作用。分析了从X波段到Ka波段的技术升级，以及如何通过极高增益天线和复杂的信号处理技术，在数十亿公里外接收到微弱的信号。讨论了光通信（激光通信）技术的潜力，如何可能在未来大幅提升数据传输速率，使高清视频流成为可能。同时，也探讨了延迟和自主决策能力的重要性，当信号往返需要数小时时，探测器必须具备高度的自我诊断和故障排除能力。 第五章：极端环境下的生存法则——动力、热控与抗辐射设计 深空探测器必须在真空、剧烈的温度变化、宇宙射线和微陨石撞击等极端条件下保持数十年如一日的稳定运行。本章细致剖析了支撑这些“不朽机器”的核心工程技术： 动力系统： 比较了基于太阳能电池阵列（光伏）与基于放射性同位素热电机（RTG）的能源选择，以及它们各自在不同任务中的适用性。 热管理： 阐述了如何使用热控涂层、散热器、加热器和热管等被动与主动手段，将精密电子元件维持在最佳工作温度区间。 抗辐射加固： 详细说明了如何通过材料选择、冗余设计和“硬化”电子元件，来抵抗高能粒子对计算机内存和传感器造成的“单粒子翻转”（SEU）效应。 第六章：精准导航与轨道控制——星际尺度的定位艺术 在没有GPS的星际空间，探测器如何精确地知道自己的位置和方向？本章解释了深空导航的复杂性。从利用地球站进行行星际跟踪（Interplanetary Tracking），到探测器自身的自主导航系统。深入探讨了“天文导航”（Star Trackers）的工作原理，即通过识别已知恒星的位置来确定探测器的姿态。同时，分析了引力弹弓效应的精确计算和实施过程，这是所有高效深空任务的基石。 第三部分：未知的疆域——当前焦点与未来展望 第七章：冰冷世界的宝藏——木卫二、土卫六与深海的搜寻 将目光转向那些可能孕育生命的“海洋世界”。本章聚焦于“欧罗巴快帆”（Europa Clipper）和“蜻蜓号”（Dragonfly）任务的科学目标。详细描述了科学家们如何通过遥感数据推断木卫二冰层下巨大液态海洋的存在，以及寻找生命生物信号（如羽流喷射）的技术路线图。对于土卫六（Titan），探讨了其独特的甲烷循环系统，以及“蜻蜓号”——首个在另一颗星球上使用的旋翼飞行器——如何探索其表面湖泊和复杂有机分子环境。 第八章：太阳风的尽头——日球层边缘的探索 本章回顾了“帕克太阳探测器”（PSP）的近距离观测成果，它以前所未有的速度和精度穿越日冕层，直接测量太阳风的加速机制和磁场重联事件。随后，展望了未来对日球层顶和星际介质的更深入探索，这对于理解太阳如何影响整个太阳系的“保护罩”至关重要。 第九章：超越太阳系——系外行星的透视与遥远未来 最后，本书将视角投向太阳系之外。探讨“詹姆斯·韦伯太空望远镜”（JWST）如何通过透射光谱法分析系外行星的大气组成，寻找生命特征气体（如氧气、甲烷）的“生物信号”。展望下一代巨型地面望远镜和空间任务，它们的目标是直接成像遥远恒星周围的系外行星，甚至可能识别出智慧生命的迹象。本书以对人类永恒好奇心的赞颂作结——深空探测不仅是为了获取知识，更是为了重新定义我们在浩瀚宇宙中的位置。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面的配色大胆而又不失专业感，那种深沉的藏青色底子上，配以醒目的橙色线条勾勒出的电路图轮廓，仿佛在无声地宣告着内容的严谨与前沿。我尤其喜欢封面上对某些关键元件的微缩处理，细节之处透露着设计者对电学世界的热爱与敬畏。拿到手里，纸张的质感也挺好，不像有些教科书那样轻飘飘的，而是有一种沉甸甸的实在感，翻阅起来手感舒适，即便是长时间阅读也不会觉得累。内页的排版布局更是体现了出版方的用心，大段的文字叙述旁边总是留有足够的空白区域，便于读者进行批注和整理思绪，这对于我们这些需要反复钻研复杂理论的学习者来说，简直是太友好了。图表的清晰度也达到了专业水准，那些复杂的原理图和波形图，即使用放大镜仔细查看，线条依然锐利分明，不会出现模糊不清的“糊边”现象，这在学习需要精确辨识的知识点时至关重要。整体而言，这本书从外到内，都散发着一种认真打磨的气息，让人在尚未深入内容之前，就已经对即将开始的学习旅程充满了期待和信心。

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对于自学者来说，一套好的学习材料必须要有清晰的、层层递进的结构体系，否则很容易在知识点的迷宫里迷失方向。这本书在这方面的设计堪称教科书级别的典范。它的章节划分逻辑性极强，从最基础的静电场、恒定电流，稳步过渡到时域和频域的动态分析，每完成一个大的模块后，都会有一个“知识回顾与应用拓展”的小节，这就像是登山过程中的休息站，让你能喘口气，巩固一下已有的成就。更重要的是，它在各个知识点之间的衔接处理得非常自然，很少出现突兀的跳转。比如，刚学完基尔霍夫定律的复杂应用，下一章紧接着就引入了网络分析法（如节点电压法和网孔电流法），这种紧凑且递进的编排，保证了知识链条的完整性，有效地避免了“学了后面忘了前面”的弊病。对于我这种需要利用碎片时间学习的人来说，这种清晰的结构感，是确保学习效率的关键。

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我对实验和习题的质量一向是比较挑剔的。纯理论的学习如果缺少了动手验证的环节，那就像是纸上谈兵，难以真正掌握。这本书在这方面的配置确实令人印象深刻。配套的习题不仅仅是简单的公式套用，更多的是设计成了开放式的思考题和需要多步骤推导的综合题。我注意到很多习题都模拟了实际工作场景中遇到的不平衡负载、非线性元件接入等复杂情况，要求读者不仅要算出结果，还要对结果的物理意义进行阐述。更值得称赞的是，书后附带的参考答案和解析详尽得令人吃惊，它不仅仅给出了最终的数字答案，而是完整地展示了从建立方程到求解过程的每一步推理，甚至还对解题过程中可能出现的陷阱进行了提示。这种高质量的习题资源，极大地提升了自我检测和查漏补缺的效率，让自学过程充满了挑战性与成就感。

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说实话，我是一个对传统教科书那种干巴巴、教科书式的语言叙述方式感到头疼的人。很多教材，读起来就像在啃一块没有调味的石头，枯燥且难以消化。然而，这本书在语言运用上展现出了一种罕见的活力与亲和力。作者似乎深谙读者的心理，在关键概念的引入和过渡部分，常常使用一些生动的类比或者带有历史感的轶事来软化理论的生硬感。例如，在解释电磁感应定律时，作者没有直接堆砌公式，而是描绘了法拉第最初发现现象时的惊奇与探索过程，这一下子就拉近了读者与知识的距离。此外，书中的术语解释也极为严谨且到位，一个专业名词往往会在第一次出现时就给予详尽的背景和引申意义的解释，避免了读者在后续阅读中因某个词汇理解偏差而导致整个段落迷失的窘境。这种体贴入微的文字处理，让原本可能晦涩难懂的理论，变得流畅易懂，阅读体验远超预期。

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我最近在系统性地梳理现代电子技术的基础，市面上关于这个领域的书籍汗牛充栋，但真正能兼顾理论深度与工程实践的实在不多，而这本读物在这一点上做得相当出色。它并非那种只停留在高中物理层面概念泛泛而谈的入门读物，而是直接深入到了半导体器件的能带结构、复杂的交流电路分析方法，乃至初步接触了部分低频和高频电路的设计思路。我特别欣赏作者在讲解那些抽象的数学模型时，总能巧妙地穿插一些实际工程中的案例来印证理论的正确性和适用性。比如在讲解反馈对放大器稳定性的影响时，书中不仅有严密的Nyquist图分析，还结合了实际音频功放电路中可能出现的振荡问题及其解决方案。这种将“为什么会这样”和“我们该怎么做”紧密结合的叙事方式，极大地增强了知识的可迁移性。对于我这种既需要应付考试，又希望未来能在研发岗位上有所建树的人来说，这种务实的教学风格无疑是最大的加分项。

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