星际航行概论

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出版者:中国宇航出版社
作者:钱学森
出品人:
页数:271
译者:
出版时间:2008-12
价格:120.00元
装帧:
isbn号码:9787802184398
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

《星际航行概论》是钱学森于20世纪60年代初撰写的中国第一本高等院校航天专业基础教材,系统地介绍了星际航行技术的各个方面,包括运载火箭的动力系统、运载火箭的设计及制造过程、运载火箭及星际飞船的飞行轨道、控制系统的设计原则及设计过程、星际航行中的通讯问题及防辐射问题、解决飞船再入大气层的设计原理、星际飞船的设计问题,以及星际航行的前景展望等。

书中通过大量的分析、计算,从理论和实践的角度论证说明,星际航行是一定能实现的,但是星际航行技术是复杂的,实现星际航行是一项艰巨的工作。

《星际航行概论》一书,并非一本教你如何驾驶飞船穿越星辰大海的操作手册,也非描绘宏大星际战争的史诗篇章。相反,它是一部立足于理论、探索宇宙深层奥秘的学术力作,旨在为读者揭示“星际航行”这一概念背后所蕴含的科学原理、哲学思辨与未来可能。 本书的开篇,并非直接跃入引擎的轰鸣与曲速的闪光,而是从宇宙的尺度展开。作者带领我们审视人类已知宇宙的广袤与孤独,从哈勃望远镜传回的令人震撼的深空图像出发,引申出宇宙的膨胀、星系的形成与演化。在此基础上,我们开始理解,为何“星际航行”即便在理论上可行,其难度也如同“摘取星辰”一般艰巨。第一部分着重探讨了现有的物理学框架,如相对论,如何定义和限制我们对超光速旅行的认知,以及为何我们目前仍被束缚在引力井之中。这里不会出现具体的飞船设计图,取而代之的是对时空本质的深刻剖析,对能量与质量关系的深入讨论,以及对引力子等尚未被证实粒子的理论猜想。 紧接着,本书的第二部分将视角转向了构成宇宙的基本粒子与相互作用。它深入浅出地介绍了量子力学的奇妙世界,从基本粒子的叠加态到纠缠现象,这些看似微观的现象,却可能蕴含着突破空间限制的钥匙。例如,作者将探讨量子隧道效应在宏观尺度上的潜在应用,以及如何利用量子纠缠进行瞬时信息传递,即便这与我们对传统意义上的“航行”有着本质的区别。书中不会详述如何构建量子计算机,但会深入解释量子态的制备与测量,为理解未来信息传输的可能性提供坚实的理论基础。 本书并非一本科幻小说,但它确实触及了科幻作品中反复出现的核心问题:能源。第三部分详细阐述了当前及未来可能存在的能源获取与利用方式。它不仅回顾了核聚变、反物质等现有理论中的高效能源,更探讨了对暗能量、零点能等更具挑战性概念的探索。这不是一本关于如何搭建核反应堆的书,而是对这些前沿能源理论的深入解读,分析其潜力和局限,以及它们对于支撑未来大规模星际探索的必要性。读者将了解到,任何形式的星际航行,都将是能源密集型的活动,理解能源的本质,是理解星际航行的前提。 在解决了“如何抵达”的理论难题后,本书的第四部分开始思考“如何生存”的问题。这部分将目光聚焦于生命在极端宇宙环境下的适应性。它会讨论行星大气层的构成、恒星辐射的防护、以及生物体在失重或高重力环境下的生理变化。本书不会涉及具体的太空服设计或生命维持系统的工程细节,而是从生物学、医学和化学的角度,探讨生命体在不同宇宙环境下的生存极限与进化可能。例如,它会分析在非地球大气成分下,生物如何进行呼吸作用,或者在强辐射环境下,DNA如何进行自我修复。 本书的第五部分,则将目光投向了人类文明的未来。它将星际航行的可能性置于人类文明发展的宏大叙事之中。作者会探讨为何人类需要仰望星空,星际探索对于拓展人类生存空间、获取稀有资源、甚至应对潜在的地球危机的重要性。这部分的内容并非空泛的政治宣言,而是基于对人口增长、资源枯竭、环境变化等现实问题的分析,为探索星际空间提供一个更深层次的驱动力。它会讨论星际移民的社会学、经济学以及伦理学意义,但不会预设具体的移民目的地或殖民模式。 本书的最后一部分,是对未来星际航行技术进行前瞻性的展望。它将理论与想象相结合,探讨了虫洞、曲率引擎等在科学界仍属猜想的旅行方式。作者不会提供任何建造这些装置的蓝图,而是基于当前的物理学理论,分析这些设想的可行性,以及它们可能带来的颠覆性影响。它鼓励读者跳出固有的思维模式,以更加开放和科学的态度去思考星际航行的终极可能性。 总而言之,《星际航行概论》是一部深刻的思想启迪之作,它不是一本教你如何远航的航海图,而是一张指引你思考宇宙奥秘、生命本质以及人类未来的哲学地图。它以严谨的科学态度,探索了星际航行背后最核心的理论挑战与最令人兴奋的可能,为所有对宇宙充满好奇的读者,提供了一个理解“远方”的全新视角。

作者简介

目录信息

第1章 星际航行与宇宙航行1
1.1 火箭技术的早期1
1.2 现代的火箭技术4
1.3 太阳系7
1.4 地球的周围环境11
1.5 第一、第二、第三宇宙速度15
1.6 齐奥尔科夫斯基公式19
1.7 恒星世界的宇宙航行20
1.8 阿克莱公式22
第2章 火箭发动机原理27
2.1 星际航行的动力27
2.2 固体推进剂火箭发动机工作原理28
2.3 液体推进剂火箭发动机工作原理29
2.4 推力的计算322.5喷气速度的计算34
2.6 喷管的形状392.7推力系数43
2.8 比冲45
2.9 更准确的计算46
第3章 火箭发动机的技术实现48
3.1 液体推进剂的性能48
3.2 液体推进剂的选择51
3.3 几种液体火箭发动机52
3.4 液体火箭发动机的设计过程61
3.5 发动机试车台65
3.6 固体推进剂及固体火箭发动机的发展67
3.7 固体火箭发动机的设计问题69
3.8 固体火箭发动机的发展前景72
3.9 新型火箭发动机——固液型发动机74
3.10 发动机推力方向的调节75
第4章 运载火箭的技术实现81
4.1 多级运载火箭的级数81
4.2 运载火箭的实例84
4.3 结构重量、结构比89
4.4 运载火箭的设计过程92
4.5 星际航行场95
第5章 运载火箭从地面起飞的轨道问题102
5.1 发射人造行星或月球火箭的轨道与发射人造卫星的轨道102
5.2 邻近地面的起飞轨道103
5.3 质点在向心引力场中的运动107
5.4 椭圆轨道上卫星的周期111
5.5 发射卫星的最佳轨道112
第6章 星际航行的轨道117
6.1 太阳的重力场117
6.2 太阳系中的椭圆轨道1186.3实例122
6.4 在中心力场中的低推力轨道123
6.5 低推力星际轨道130
6.6 光帆131
第7章 原子能火箭发动机133
7.1 原子能133
7.2 原子火箭发动机134
7.3 电火箭的设计原理138
7.4 电火箭发动机的类型145
7.5 原子火箭与电火箭的比较147
7.6 氘火箭发动机149
第8章 制导问题150
8.1 制导150
8.2 发射人造地球卫星的轨道所要求的精确度150
8.3 星际飞行轨道所需要的精确度155
8.4 控制的概率159
8.5 星际航行的制导问题160
8.6 运载火箭的制导系统——初制导系统163
8.7 制导系统的设计165
第9章 星际航行中的通讯问题168
9.1 星际航行中通讯工作的重要意义168
9.2 星际航行中通讯系统的有效功率170
9.3 星际航行通讯中的噪声172
9.4 信息率175
9.5 量子效应178
9.6 星际通讯的设备要求178
9.7 地面接收天线181
9.8 卫星式通讯中继站系统182
9.9 电磁波传播问题183
9.10 光波通讯186
第10章 再入大气层188
10.1 人造卫星或星际飞船的降落问题188
10.2 再入大气层的轨道分析189
10.3 两种再入轨道194
10.4 防热设计197
10.5 防热设计的原则204
10.6 星际飞行轨道中的应用205
第11章 防辐射207
11.1 防辐射问题207
11.2 光子对物质的作用207
11.3 电子对物质的作用210
11.4 α粒子、质子以及重原子核碳、氮、氧对物质的作用212
11.5 中子对物质的作用213
11.6 辐射对人体的作用214
11.7 辐射剂量21511.8宇宙射线218
11.9 地球辐射带及太阳耀斑爆发的辐射219
11.10 中子的防护221
11.11 辐射对器材的破坏作用221
第12章 飞船的设计问题223
12.1 超重和失重223
12.2 超重对人的影响224
12.3 失重对人的影响226
12.4 飞船船舱的设计要求228
12.5 星际航行中人的生活条件230
12.6 氧气及水分的供应233
12.7 长旅程星际飞船中的生态学系统235
12.8 防微陨石及通过小行星带237
12.9 飞船的定向系统237
第13章 飞船中的电源241
13.1 星际飞船中的能源241
13.2 化学电池243
13.3 太阳光电池245
13.4 汽轮发电机250
13.5 热电偶发电器252
13.6 热电子发电机255
13.7 电磁流体发电机258
第14章 星际航行进一步发展的几个问题260
14.1 卫星式星际航行站260
14.2 运载火箭的海面发射262
14.3 运载火箭的回收264
14.4 飞机用作运载工具266
14.5 运载飞机的动力系统268
出版说明271
· · · · · · (收起)

读后感

评分

这是一本钱老写的教材。书是好书,内容可以说是深入浅出吧。但是定价也太高了吧??所谓的精装就是个硬壳而已,内页的纸张很一般。这样一本书,定价120元,很是让人难以理解。恐怕是想利用钱老的名气赚一笔吧?钱老在天有灵,恐怕是要生气的。这么贵的一本书,显然卖不出多少,...  

评分

这是一本钱老写的教材。书是好书,内容可以说是深入浅出吧。但是定价也太高了吧??所谓的精装就是个硬壳而已,内页的纸张很一般。这样一本书,定价120元,很是让人难以理解。恐怕是想利用钱老的名气赚一笔吧?钱老在天有灵,恐怕是要生气的。这么贵的一本书,显然卖不出多少,...  

评分

哎,上大学的时候学校图书馆有很多本,没好好看,人走了突然想看了。其实做个探索宇宙的科学家也是很酷的事情,不过这么多年还是E=MC2,反物质发动机还没搞定去火星都有点困难,靠第3宇宙速度做星级航行估计得比乌龟活的再长点

评分

这是一本钱老写的教材。书是好书,内容可以说是深入浅出吧。但是定价也太高了吧??所谓的精装就是个硬壳而已,内页的纸张很一般。这样一本书,定价120元,很是让人难以理解。恐怕是想利用钱老的名气赚一笔吧?钱老在天有灵,恐怕是要生气的。这么贵的一本书,显然卖不出多少,...  

评分

哎,上大学的时候学校图书馆有很多本,没好好看,人走了突然想看了。其实做个探索宇宙的科学家也是很酷的事情,不过这么多年还是E=MC2,反物质发动机还没搞定去火星都有点困难,靠第3宇宙速度做星级航行估计得比乌龟活的再长点

用户评价

评分

读完《星际航行概论》,我感觉自己仿佛经历了一场头脑风暴。这本书的处理方式非常独特,它没有直接给出“如何建造星舰”的蓝图,而是从更根本的哲学和物理学层面,去探讨“星际旅行”这个概念本身的意义和可能性。作者用一种充满思辨性的语言,引导读者去审视人类在宇宙中的位置,以及我们对“距离”和“时间”的理解在星际尺度下会发生怎样的颠覆。书中有大量的篇幅在讨论“能源问题”,不仅仅是单纯的推进能源,还包括维持生命系统、抵抗辐射、以及在漫长旅途中处理机械故障所需的能源。这种对“可持续性”的关注,让我想到了现实生活中我们面临的能源危机,也更加深刻地体会到在浩瀚宇宙中,任何资源的获取和利用都将是何等艰巨的任务。书中还提到了“心理学”在星际航行中的重要性,比如长期封闭环境对宇航员心理的影响,以及如何在孤独的旅途中保持精神的稳定。这些非技术性的考量,恰恰是许多科幻作品中容易被忽略却至关重要的部分。《星际航行概论》以一种“宏大叙事”的方式,将我们带入一个思考的深渊,让我们对星际旅行这个看似浪漫的梦想,有了更具象化、更具挑战性的理解。

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《星际航行概论》这本书,着实是一次令人振奋的智力探险。它所描绘的星际航行场景,并非简单停留在“飞船穿越星云”的表面,而是深入到构成这一切的底层逻辑。书中对于“恒星际空间环境”的分析,让我对那些看似空旷的宇宙区域有了全新的认识。比如,它详细描述了不同类型恒星的辐射特性,以及它们对飞船和乘员可能造成的威胁。更让我感到惊叹的是,作者竟然还涉及了“行星际旅行”的理论基础,即如何在太阳系内部进行高效且安全的航行。从轨道力学到引力弹弓效应,书中对这些经典物理学的应用进行了精妙的阐述,并将其延伸到更广阔的星际范畴。我尤其喜欢书中关于“空间站与补给点”的讨论,这并非简单的理论推演,而是基于对未来星际交通网络的设想,探讨了如何建立起能够支持远距离航行的基础设施。它让我意识到,星际旅行不仅仅是单次航行,而是一个庞大的、相互连接的系统工程。这本书让我对“旅途”有了更深刻的理解,它不仅仅是起点到终点的直线连接,更是一系列精巧的规划和策略的体现。

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这本书《星际航行概论》就像一扇通往未知宇宙的窗户,但它所呈现的并非是闪耀的星辰和宏伟的星系,而是那些支撑这一切运转的、隐藏在幕后的科学法则。我原本以为它会充斥着各种科幻的想象,但它更多的是一种严谨的“可能性”的探索。书中对“推进技术”的讨论,没有停留在“更快、更强”的层面,而是从能量守恒、动量传递等基础物理原理出发,分析了不同推进方式的优劣和限制。它让我意识到,即便是反物质引擎,也需要克服能量储存和控制的巨大难题。我特别被其中关于“导航与定位”的章节所吸引。在没有GPS信号、甚至连熟悉的地标都消失的宇宙深处,如何准确判断自身位置并规划航线?书中提出的“脉冲星导航”、“宇宙微波背景辐射定位”等概念,虽然听起来十分高深,但却为解决这一难题提供了切实可行的思路。这让我开始思考,未来的星际导航员,需要具备怎样的知识储备和应变能力。这本书并非直接教授“如何航行”,而是让我理解“为何如此航行”,以及在浩瀚宇宙中,每一个微小的决策背后都蕴含着怎样的科学智慧。

评分

当我拿到《星际航行概论》这本书时,我抱着一种“姑且看看”的心态,想着或许能从中找到一些关于未来太空探索的零星线索。然而,它的内容深度和广度远超我的预期。这本书并非一本简单的科普读物,它更像是一部严谨的理论著作,对星际航行涉及到的每一个环节都进行了细致入微的探讨。作者没有回避那些复杂的数学公式和物理定律,反而将它们作为理解星际现象的基石。我尤其对其中关于“时空曲率”的章节印象深刻,它不仅仅解释了爱因斯坦的相对论,更是尝试将其应用于模拟超光速旅行的可能性。当然,书中也强调了目前物理学框架下实现这一目标所面临的巨大理论鸿沟,但正是这种对未知领域的探索精神,以及对现有科学的审慎分析,让这本书的价值非凡。它还涉及到了许多关于“导航系统”和“通讯延迟”的讨论,这些看似琐碎的问题,在动辄光年计的星际距离面前,却成为了制约航行效率的关键因素。书中提出的“惯性导航”和“星图匹配”的算法,让我对未来航行器的自主决策能力有了更深的认识。总而言之,《星际航行概论》提供了一个关于星际旅行的宏观且深入的框架,它引导读者去思考那些我们尚未触及的科学前沿,并激发对这些问题的持续好奇。

评分

这本《星际航行概论》真是彻底颠覆了我对宇宙的认知!我一直以为星际旅行离我们还很遥远,至少是需要反物质引擎和曲速引擎之类的科幻设定。但这本书给我打开了一个全新的视角。它并非直接介绍“如何造飞船”,而是从最基础的物理原理出发,深入剖析了星际空间本身的特性,以及它对旅行可能造成的限制和机遇。比如,书中对引力井的描绘就相当详尽,让我意识到即便是最先进的推进系统,在穿越行星或恒星引力场时也会面临巨大的能量消耗和动力学挑战。而且,它还探讨了宇宙中的一些自然现象,像是星际尘埃、辐射带,甚至是暗物质和暗能量对航行轨迹的潜在影响。我特别喜欢其中关于“航道选择”的章节,作者用一种非常形象的比喻,将星际空间比作一片危机四伏的海洋,而“航道”则是相对安全的路径,需要对恒星的活动周期、黑洞的引力扰动等有深入的了解才能规避风险。书中的插图和图表也相当精良,将抽象的物理概念可视化,极大地增强了阅读的理解性和趣味性。读完这本书,我不再仅仅是觉得星际旅行“酷炫”,而是开始思考它背后所蕴含的严谨的科学原理和工程难题。它让我明白,探索宇宙,首先要敬畏宇宙。

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没有星际航行医疗……两分钟看完了……

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齐奥尔科夫斯基的巨大贡献。 辐射带的重要影响。 书中的很多细节很重要,这也是中国火箭能力还不错的原因。而且很多设想现在已经基本实现。

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书是本好书。不过也有很多问题: 1,书中公式推简单,有些公式,符号其物理意义不是很明确。例如第二章的火原,第5,6章的部分轨道公式的计算,还有第10章的返回轨道计算,大体上没有问题,毕竟是钱总的书,但是书中有很多其物理意义不是很明确的公式与推演。 2,部分理论过时。所用材料和数据较老,(估计是为了保持原书的风貌尚未更新) 3,本书属于初级教程中的高级教材,阅读时最好有一定的基础。 4,定价过高!

评分

机缘巧合在雪球上看到有人晒这本书,很感兴趣。于是就跑到图书馆里借回来,花了两个晚上,公式部分全部跳过只看文字推理和结论。解答了我以前对于星际航行很多疑问。比如说为什么要使用“火箭”这个东西,为什么火箭要设计成这个样子,火箭为什么要分级。实际上这些东西都是妥协的产物,火箭做成dick样而不是像战斗机那个样子,那是因为外太空并不需要考虑空气问题,同时运行的轨迹变化是基本预设。头顶是圆面是为了返回的时候考虑受热问题等等。所有我们看到的东西都是科学,工程,管理,可靠性,成本控制等一系列条件下共同妥协的产物。火箭制造发射其实和3A游戏制作有些相像,大规模人员管理,技术难度复杂,成本控制要求高,同时还要有可行性。我不知道为什么我对这类复杂工程如此着迷,也许这就是交叉学科之美。

评分

不错的航空科普读物,可以看看

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