Disasters and Accidents in Manned Spaceflight pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Shayler, David

出品人:

页数:470

译者:

出版时间:

价格:39.95

装帧:Pap

isbn号码:9781852332259

丛书系列:

图书标签:

• Spaceflight
• Disasters
• Accidents
• Space Exploration
• Human Spaceflight
• Space History
• Engineering Failures
• Risk Management
• NASA
• Soviet Space Program

探索宇宙的未知领域：深空任务中的工程挑战与人为因素 书籍简介 本书将带领读者深入探讨载人航天任务在超越近地轨道环境时所面临的极端工程挑战、生理与心理极限，以及在执行深空任务过程中，人为因素和系统复杂性如何交织在一起，影响任务的成败与宇航员的安危。我们不关注地球轨道上已发生的既定事故，而是聚焦于那些在未来数十年内，人类迈向火星、小行星乃至更远深空过程中，必须预先识别、理解和解决的关键问题集。 第一部分：极端环境下的系统可靠性与生命保障 载人深空任务的本质是“将地球带到遥远的、敌对的环境中”。本书的第一部分将详细剖析当前航天工程技术在面对太阳系际旅行时所暴露出的脆弱性。 1. 辐射环境的持续威胁与防护策略： 离开地球磁场的保护伞后，宇航员将暴露于持续的高能银河宇宙射线（GCR）和不可预测的太阳粒子事件（SPE）。本书将深入分析不同深度和材料的屏蔽方案——从被动材料（如聚乙烯、水或月壤/火星土）到主动电磁屏蔽技术的理论极限与工程可行性。我们将详细探讨如何实时监测辐射剂量，并在任务期间根据预测模型动态调整舱室布局和休眠策略，以最大限度降低长期认知损害和癌症风险。 2. 闭环生命保障系统的可靠性与冗余设计： 远征任务中，补给几乎是不可能的。因此，生命保障系统（ECLSS）必须实现近乎完美的闭环循环。本书将详细解构当前系统（如ISS上的O2再生和水回收技术）在长期、高负荷运行中的潜在故障模式。重点将放在非传统冗余的设计理念上：如何利用生物再生系统（如微藻或植物生长）来补充化学再生系统的局限性？如何设计能自我诊断、自我修复的机械和化学流程，以应对关键部件（如二氧化碳去除装置或电解器）的不可避免的性能衰减？我们还将分析单点故障在长达数年任务中的累积效应，以及如何设计多层次、基于概率的故障应对矩阵。 3. 微重力与人为因素的交互作用： 尽管微重力对骨骼和心血管系统的影响已广为人知，本书更侧重于其对操作性能的影响。长时间的失重状态如何削弱宇航员的精细运动技能？在没有重力参照系的情况下，空间定向障碍如何干扰应急操作的判断？我们将结合人体运动学模型与任务场景（如舱外活动、紧急对接）来模拟这些因素如何叠加，导致原本简单的操作变为高风险行为。 第二部分：自主性、通信延迟与决策架构 深空任务的核心挑战之一在于与地球的通信延迟，这迫使任务操作模式必须从“遥控”转变为“高度自主”。 1. 任务关键型的人工智能与自主决策系统： 面对动辄数十分钟的单向延迟，地球控制中心无法对紧急事件做出实时响应。本书将探讨未来深空飞船上所需的情境感知决策（Context-Aware Decision Making, CADM）系统。这些系统不仅需要诊断设备故障，更需要在预设的安全边界内，根据当前任务目标、宇航员健康状态和系统资源限制，自主制定并执行修复或绕行方案。我们将分析“可信赖AI”的设计原则，确保宇航员在关键时刻有权否决或覆盖AI的决策，同时建立透明的决策日志以供后续分析。 2. 延迟环境下的团队动力学与心理健康： 宇航员团队将是唯一的救援力量和唯一的社会支持系统。本书将聚焦于如何在高压、高隔离、长时间的背景下维持团队凝聚力与有效沟通。我们不谈论已知的隔离研究，而是探讨在“通信静默”期间，团队内部的冲突解决机制、权力结构动态演变，以及如何利用虚拟现实/增强现实技术（VR/AR）来模拟地球环境或提供必要的心理脱敏训练，以应对任务中不可避免的“思乡”或“倦怠”高峰。 3. 导航与轨道保持的精度要求： 在行星际航行中，微小的导航误差将导致巨大的轨迹偏差。本书将分析高精度星载导航系统（如先进的自主光学导航）在面对太阳系尘埃和微小天体撞击时的鲁棒性。重点在于，当GPS/地面跟踪站网络完全不可用时，如何利用行星体引力梯度和目标天体的相对位置信息，实现厘米级的轨道修正，确保进入目标行星大气层或轨道时的安全窗口。 第三部分：行星际航行中的意外事件与生存概率 本部分将侧重于那些在当前模拟中难以完全复现的、涉及多系统耦合失效的“黑天鹅”事件，以及如何优化生存策略。 1. 微流星体与空间碎片撞击风险管理： 远离地球轨道，碎片环境的复杂性增加。本书将分析高速撞击对推进剂贮罐、热控系统和乘员舱的连锁破坏效应。我们将研究“自愈合”材料技术在应对微小穿透时的有效性，以及在结构受损后，如何快速地重新分配推进剂和能源负载，以维持核心系统的运行，而不是立即宣告任务失败。 2. 长途飞行中的地质与天体环境适应性： 登陆火星或小行星并非任务的终点，生存才是。本书将探讨在目标天体上建立长期基地的初期阶段，如何快速应对当地的非预期环境因素，例如：火星全球性沙尘暴对太阳能电池阵列和热控系统的综合影响；月球极地永久阴影区内部的极端低温对电子设备的持续损害；以及如何快速评估和规避潜在的地质危险（如次表层冰层的不稳定结构）。 3. 医疗应急与宇航员专业技能的拓宽： 在深空任务中，所有宇航员都必须是多面手，尤其在医疗领域。我们将评估当前宇航员的远程医疗培训在面对复杂创伤、放射病突发或未知病原体（如果存在）时的局限性。本书提出了一种“模块化手术培训”概念，即利用先进的机器人辅助工具和定制化的生物打印技术，使非专业医疗人员能够在极端压力下执行挽救生命的手术干预。 本书旨在为下一代深空任务的设计者、操作者和决策者提供一个全面的、批判性的视角，超越了对单一系统故障的关注，而是着眼于一个高度复杂、高度自主、且面对未知风险的宇航员团队如何在高隔离环境下，通过创新工程、严格的流程控制和坚韧的人类精神，实现人类走向群星的宏伟目标。

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