卫星星座理论与设计

卫星星座理论与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:科学出版社
作者:张育林 范丽 张艳等
出品人:
页数:389
译者:
出版时间:2008
价格:68.00元
装帧:
isbn号码:9787030228970
丛书系列:
图书标签:
  • 卫星
  • 卫星星座
  • 空间技术
  • 通信卫星
  • 导航卫星
  • 遥感卫星
  • 轨道力学
  • 系统工程
  • 信号处理
  • 无线通信
  • 卫星应用
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具体描述

《卫星星座理论与设计》系统介绍了卫星星座的基本理论和方法,并对星座设计、部署、运行控制与维持过程中面临的主要问题给出了解决途径。内容主要包括星座的基本概念,星座的构型及动力学特性,星座的构型设计、系统设计以及提高星座稳定性的摄动补偿设计方法,星座维持和重构控制的策略和方法,星座备份和阶段部署策略和方法,基于星间观测的星座自主导航方法,导航、预警、通信等星座的分析设计实例等。

《卫星星座理论与设计》适合航空宇航科学与技术和控制理论与工程领域的科学研究和工程技术人员阅读,也可作为高等院校有关专业高年级本科生及研究生的教学参考书。

星际航行工程学:深空探索与载人任务的理论与实践 作者: [此处留空,或者填写其他作者名] 出版社: [此处留空,或者填写其他出版社名] 定价: [此处留空] --- 内容概述 《星际航行工程学:深空探索与载人任务的理论与实践》是一部全面深入探讨人类如何实现和维持长期、复杂深空任务的工程学专著。本书的关注点超越了近地轨道和地球同步轨道的常规操作,将视野投向了月球以远,特别是火星、小行星带乃至更遥远的行星际空间。全书结构严谨,内容涵盖了从任务概念设计、动力学分析、生命支持系统、辐射防护到在轨维护与自主导航等多个核心领域,旨在为航天工程师、空间科学研究者以及致力于深空探索的政策制定者提供一套系统的理论框架和实用的工程解决方案。 本书强调跨学科整合,深度融合了天体物理学、材料科学、生命科学和先进控制理论,力求构建一套适应极端环境、高可靠性和长寿命的航天系统设计哲学。 --- 第一部分:行星际任务基础与轨道动力学 本部分奠定了行星际飞行的理论基石,重点关注如何高效、安全地规划和执行跨越行星轨道的航行。 第一章:深空任务环境建模 详细分析了地月系以外的辐射环境、微流星体和空间碎片(MMOD)的密度分布模型。着重探讨了太阳风的动态变化对任务设计的影响,特别是对电子设备和宇航员健康的影响。引入了高精度太阳耀斑预测模型及其在任务规划中的应用。 第二章:最优转移轨道理论与推进剂管理 超越经典的霍曼转移轨道,深入探讨了低推力推进(如离子推进、太阳帆)在长时间任务中的优势与挑战。详细分析了重力助推(Gravity Assist)的精确计算方法,以及如何利用拉格朗日点(Lagrange Points)作为深空任务的“中转站”和“补给站”。重点阐述了多目标优化算法在燃料消耗、转移时间与载荷分配之间的权衡。 第三章:深空导航、制导与控制(GNC) 本书详细阐述了星际导航系统的设计。由于深空通信延迟的限制,传统的地面测控链路不可持续。本章着重介绍了星间相对定位技术(如激光测距、无线电干涉测量)和自主天文导航(Star Trackers with AI Augmentation)的最新进展。对深空探测器姿态控制中遇到的太阳光压、行星潮汐力等非保守力的精确建模进行了深入探讨。 --- 第二部分:载人深空系统工程 本部分聚焦于将人类安全送往并支持其在火星等遥远目标上长期生存所需的关键技术与工程挑战。 第四章:先进生命支持系统(ECLSS)的闭环设计 载人深空任务的关键瓶颈在于能否实现高度的资源再生与闭环循环。本章详尽介绍了可再生水处理、氧气再生以及二氧化碳去除的集成系统。重点探讨了生物再生生命支持系统(BLSS)的工程化挑战,包括植物栽培、微生物反应器在微重力或低重力环境下的效率优化,以及系统故障的冗余与快速恢复机制。 第五章:长期辐射防护与医学对策 深空辐射是载人任务的首要威胁。本章详细分析了银河宇宙射线(GCR)和太阳高能粒子事件(SPE)的剂量学模型。书中提出并评估了主动屏蔽(如等离子体或电磁场)与被动屏蔽(如水、聚乙烯、先进复合材料)的组合策略。此外,书中还收录了针对长期失重导致的骨质疏松、视力下降及中枢神经系统损伤的对策研究。 第六章:深空居住舱结构与热控 本章讨论了深空栖息地的结构完整性与环境控制。重点是轻量化、高强度的在轨装配和自修复材料的应用。热控系统不再依赖传统的散热器,而是探讨了基于先进相变材料和辐射制冷技术的主动与被动混合热控方案,以应对深空极端的温差变化。 --- 第三部分:深空资源利用与在轨制造 本书的这部分内容着眼于任务的长期可持续性,强调减少从地球发射的依赖。 第七章:原位资源利用(ISRU)的工程实现 深入探讨了月球和火星大气与土壤中水冰、氧气及金属的提取工艺。详细分析了电解还原法、甲烷化反应(Sabatier Process)在不同重力环境下的反应堆设计优化。本书提供了将这些技术从实验室规模放大到工业级规模所需的关键工程参数。 第八章:深空自主装配与维修(OAMR) 鉴于通信延迟,深空任务必须具备高度的自主性。本章讨论了模块化空间站与载具的自主对接、装配策略。重点阐述了复杂机械臂系统的路径规划、力反馈控制,以及利用3D打印技术(金属、聚合物)进行结构件的在轨制造和应急维修的工程流程。 第九章:行星际通信与数据管理 探讨了深空探测任务中的数据传输瓶颈。详细分析了激光通信(Optical Communication)相对于射频通信在带宽和抗干扰性方面的优势。书中还介绍了分布式传感器网络和边缘计算(Edge Computing)在深空探测器上的应用,以减少对地球基站的依赖,实现探测器间的高速数据交换。 --- 第四部分:任务风险评估与可靠性工程 本部分提供了工具和方法论,用于评估和管理复杂深空任务所固有的高风险性。 第十章:系统级可靠性与故障预测 引入了适用于长期、不可维护系统的可靠性建模方法,如马尔可夫链与贝叶斯网络在关键子系统中的应用。详细阐述了基于深度学习的健康监测(PHM)系统,用于预测推进剂泄漏、电子元器件老化和结构疲劳的发生时间。 第十一章:任务终止场景与应急规划 本章系统分析了在行星际航行中可能导致任务失败的多种情景(例如,关键生命支持系统完全失效、导航系统遭受不可逆转的辐射损伤)。提供了一套分级的应急预案框架,涵盖了从最小生存模式到安全返回(如适用)的决策树分析。 --- 总结与展望 《星际航行工程学》不仅是对现有技术的总结,更是对未来数十年行星际探索挑战的预演。本书旨在激励新一代工程师,以最严谨的工程思维,应对人类迈向星辰大海的宏伟征途。本书的理论深度和工程广度,使其成为深空探索领域不可或缺的参考手册。

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读后感

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用户评价

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在浩瀚的宇宙图景中,卫星星座如同人类智慧的闪耀星辰,它们默默地连接着地球的每一个角落,改变着我们的生活方式。《卫星星座理论与设计》这本书,宛如一位引路人,将我带入这个充满奇妙与挑战的领域。我尤其被“卫星编队飞行原理”深深吸引,这不仅仅是关于物理轨道,更是关于群体协作的艺术。想象着上百颗甚至上千颗卫星,如何在太空中形成一个高度协调的整体,它们如何沟通、如何同步、如何应对外部扰动,这背后蕴含着令人惊叹的控制理论和通信技术。我同样对“星座覆盖与优化算法”充满了期待,这就像是在设计一个精密的拼图,如何在有限的卫星数量和成本下,最大限度地实现通信、导航或观测的需求,这其中涉及复杂的数学建模和高效的计算方法。这本书的价值在于,它能够将这些抽象的理论,转化为可操作的设计原则,为我们理解和构建未来的太空基础设施提供坚实的基础。我渴望在这本书中,找到答案,去理解那些在遥远天际工作的“眼睛”和“耳朵”,如何为我们描绘出更清晰、更全面的世界。

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作为一名对太空技术充满好奇心的天文爱好者,当我第一次在书店的科技类书架上瞥见《卫星星座理论与设计》这本书时,内心便涌起一股强烈的求知欲。我一直对夜空中闪烁的那些微小光点充满遐想,它们究竟是如何运作的?如何协调一致地在太空中编织出一张无形的网?这本书的封面设计简洁大气,印着一颗颗排列整齐的卫星,仿佛在预示着其内容将揭示宇宙深处的奥秘。翻开书页,目录中的章节名称就吸引了我——“轨道力学基础”、“卫星编队飞行原理”、“星座覆盖与优化算法”、“在轨部署与维护技术”、“应用场景探索”。这些专业术语虽然听起来有些门槛,但正是这种深度让我觉得它不会是泛泛而谈的科普读物,而是真正能够带领我深入了解卫星星座这一前沿领域。我尤其对“星座覆盖与优化算法”这一章节充满了期待,想象着作者会如何通过严谨的数学模型和计算机模拟,向我们展示如何设计出最高效、最经济的卫星星座,以满足不同的通信、观测需求。这本书的出现,无疑满足了我对于理解现代航天技术背后复杂科学原理的渴望,让我有机会从更宏观的角度去审视我们赖以生存和发展的地球,以及人类探索宇宙的脚步。我迫不及待地想通过这本书,揭开卫星星座那神秘的面纱,去感受科技的力量如何将人类的视野延伸到更远的星辰大海。

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长期以来,我一直对那些在高空中默默工作的庞大工程——卫星星座——感到着迷,但一直缺乏一个系统性的途径去深入了解。《卫星星座理论与设计》这本书的出现,为我打开了一扇通往这扇神秘之门的新窗口。书中“轨道力学基础”这个章节,我预感会是理解整个卫星星座运作的关键,它将如何阐述牛顿万有引力定律如何在茫茫宇宙中塑造卫星的轨迹,以及如何通过精确的轨道设计来确保卫星的稳定运行和长久寿命。我尤其期待书中关于“卫星编队飞行原理”的讲解,想象着成百上千颗卫星如何在太空中如同精密的舞蹈演员,保持着微妙的相对位置,协同完成复杂的任务,这其中的控制算法和通信机制必定极其精妙。当我看到“星座覆盖与优化算法”这个章节时,我更加确信这本书将不仅仅停留在理论层面,而是会探讨如何在有限的资源下,最大化卫星星座的效用,例如如何设计最经济高效的星座布局,以实现全球无缝覆盖。这本书的出版,对于我这样对空间技术充满好奇心的普通读者来说,是一次绝佳的学习机会,它将带领我穿越浩瀚的宇宙,去认识那些看不见却至关重要的“天空之网”。

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作为一名在通信领域摸爬滚打多年的工程师,我对《卫星星座理论与设计》这本书的关注点,自然聚焦于其在现代通信网络中所扮演的角色。本书的“卫星编队飞行原理”和“星座覆盖与优化算法”章节,对我而言具有极高的价值。我希望能在这部分内容中,找到关于如何设计出高容量、低延迟的卫星通信星座的理论框架,以及如何通过优化算法来确保信号的稳定传输和覆盖的连续性。例如,书中是否会讨论如何利用人工智能和机器学习来优化星座的动态管理,如何应对网络拥塞和干扰,如何实现与其他地面网络的无缝融合。此外,对于“在轨部署与维护技术”的探讨,也让我感到非常有兴趣。这直接关系到通信星座的生命周期和运营成本,我希望能了解到,在当前技术水平下,如何实现大规模卫星星座的经济高效部署,以及如何通过自主化的技术手段来降低维护难度和成本。这本书的出现,无疑为我提供了一个深入理解下一代全球通信基础设施的机会,并可能为我未来的工作提供新的思路和解决方案。

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我一直认为,人类探索宇宙的脚步,是科技进步最直观的体现,而卫星星座,无疑是这一进程中的重要里程碑。《卫星星座理论与设计》这本书,为我提供了一个深入了解这个宏大工程的绝佳机会。我迫不及待地想从“轨道力学基础”章节开始,去理解那些决定卫星生死存亡的物理法则,例如如何精确计算轨道参数,如何规避空间碎片,如何维持卫星的长期稳定性。书中关于“卫星编队飞行原理”的介绍,更是让我充满了好奇,这不仅仅是物理上的编队,更是信息和控制的协同。想象着一群卫星如何像一个聪明的生物体一样,相互配合,共同完成任务,这其中的通信协议、控制算法,想必是极其精妙的。我尤其看重“应用场景探索”这一章节,它将为我提供一个更广阔的视角,去理解卫星星座在通信、导航、遥感、科研等不同领域的应用潜力,以及它们如何为社会发展和人类进步贡献力量。这本书的出现,无疑让我对未来的科技发展方向有了更清晰的认知,也让我对人类征服太空的雄心壮志充满了敬意。

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作为一名对软件开发和算法优化充满热情的工程师,我对《卫星星座理论与设计》这本书的兴趣,更多地集中在那些支撑起庞大星座系统的“智能”部分。卫星星座的成功运行,离不开精密的计算和高效的算法,而“星座覆盖与优化算法”这一章节,无疑是我最期待的部分。我希望能在这部分找到关于如何用数学模型来描述星座的覆盖范围,如何通过迭代优化来找到最优的卫星数量、轨道参数和星座构型,以及如何处理动态变化的环境因素,例如大气阻力、太阳辐射压等对轨道的影响。书中对“在轨部署与维护技术”的探讨,也让我感到十分好奇。这不仅仅是发射和组态的问题,更是如何在遥远且恶劣的空间环境中,保证卫星的长期健康运行,包括故障诊断、自主修复、甚至是在轨燃料加注等先进技术,这对于理解卫星星座的生命周期管理具有重要意义。我深信,这本书将为我提供宝贵的视角,让我从算法和软件的角度去理解卫星星座的设计挑战,并思考如何利用更先进的计算技术来提升卫星星座的性能和可靠性,这对我个人的技术发展和职业规划将有极大的启发。

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作为一个对未来科技发展趋势密切关注的科技评论员,《卫星星座理论与设计》这本书无疑是我近期阅读过的最引人注目的著作之一。在信息爆炸的时代,卫星星座的应用已经渗透到我们生活的方方面面,从全球定位、通信导航,到地球观测、科学研究,它们扮演着越来越重要的角色。这本书的价值在于,它不仅仅是罗列事实,而是深入剖析了支撑这些庞大系统的“理论”和“设计”核心。我非常有兴趣了解书中是如何讲解“轨道力学基础”的,虽然这是一个古老而成熟的领域,但在设计现代卫星星座时,如何根据任务需求来精确计算和选择轨道,仍然是一门艺术。更让我感到兴奋的是,本书似乎还包含了对“应用场景探索”的章节,这对于我评估不同卫星星座项目的可行性和市场潜力至关重要。我希望书中能够涵盖不同类型的卫星星座,例如低轨通信星座(如Starlink)、中轨导航星座(如Galileo)、高轨遥感星座等,并分析它们各自的设计特点和优劣势。通过阅读这本书,我希望能更深刻地理解卫星星座如何构建一个全新的全球信息网络,以及它将如何重塑我们的社会和经济格局,为我的评论提供更扎实的技术支撑。

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作为一名即将毕业的航天工程专业的学生,我一直在寻找一本能够系统性梳理卫星星座设计理论和实践的书籍,《卫星星座理论与设计》这本书对我来说简直是一份宝藏。在校期间,我们接触了大量的轨道力学、控制理论、通信原理等基础知识,但将这些零散的知识点串联起来,形成一个完整的卫星星座设计框架,确实需要一本高度概括和深入讲解的著作。这本书的章节设置非常合理,从基础的轨道动力学出发,逐步深入到复杂的星座编队策略,再到具体的覆盖优化和实际应用,逻辑清晰,层层递进。我尤其欣赏书中对“卫星编队飞行原理”的详细阐述,这部分内容直接关系到星座的协同工作能力,比如如何保持精确的相对位置,如何进行协同机动,这些都是实际工程中需要解决的关键问题。我期待书中能够提供一些经典的编队飞行案例分析,例如GPS、铱星系统等,通过这些实际的例子来加深理解。此外,关于“星座覆盖与优化算法”的部分,我相信会包含许多前沿的研究成果和实际可用的方法论,能够为我未来的毕业设计和研究方向提供重要的理论指导。这本书的出现,不仅能够巩固我的专业知识,更能拓展我的视野,让我对未来在航天领域的职业发展充满信心。

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从一个纯粹的科幻迷的角度来看,《卫星星座理论与设计》这本书,为我一直以来对太空探索的浪漫想象,注入了坚实的科学基石。我曾无数次在电影和小说中看到主角通过先进的卫星系统来完成各种惊险任务,而这本书,恰恰揭示了这些“魔法”背后的科学原理。我非常好奇书中会如何讲解“轨道力学基础”,比如是否会涉及霍曼转移轨道、雅依曼轨道等,这些名词对我而言充满了神秘感,我想知道它们是如何让卫星在宇宙中精准地运行。关于“卫星编队飞行原理”的章节,更是让我联想到那些科幻电影中,卫星集群协同作战的壮观场景,我希望能了解到,在现实中,如何通过精确的控制和通信,实现如此复杂而协调的太空动作。而“应用场景探索”的章节,我预感会是一场科技的盛宴,它将让我看到,卫星星座是如何从科幻走向现实,如何改变我们获取信息、感知世界的方式,甚至是影响我们的日常生活。这本书,对我而言,不仅仅是一本技术书籍,更是一把钥匙,它将带领我走进一个充满无限可能性的未来世界。

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我一直对天文学中的观测技术和数据处理非常感兴趣,而《卫星星座理论与设计》这本书,正是我一直在寻找的,能够将这些理论与实践紧密结合的读物。本书的“星座覆盖与优化算法”章节,对我来说尤其重要,我希望能在这部分了解到,如何设计出能够高效覆盖全球的遥感星座,例如用于气象监测、地球资源调查、环境监测等。我期待书中能够详细阐述如何通过优化卫星数量、轨道高度、观测幅宽等参数,来最大化观测数据的获取率和质量。同时,“在轨部署与维护技术”的章节,也让我感到非常好奇,这对于保障遥感任务的连续性和可靠性至关重要。我希望能了解到,在空间环境中,如何确保卫星的稳定运行,如何进行数据回传,以及如何处理可能出现的故障。这本书的出现,让我有机会从一个全新的视角去理解,那些默默在太空中工作的“眼睛”,是如何为我们提供源源不断的高质量地球数据,并支持着我们对地球的认知和保护。

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