Space Vehicle Dynamics and Control (Aiaa Education Series) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:AIAA (American Institute of Aeronautics & Ast

作者:Bong Wie

出品人:

页数:890

译者:

出版时间:2008-09

价格:USD 99.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781563479533

丛书系列:

图书标签:

• 航天
• 工程
• 学术
• Spacecraft Dynamics
• Orbital Mechanics
• Attitude Control
• Aerospace Engineering
• Guidance and Navigation
• Control Systems
• Astrodynamics
• Space Vehicle Design
• AIAA Series
• Flight Control

好的，这里为您提供一本与《Space Vehicle Dynamics and Control (Aiaa Education Series)》主题相关，但内容完全不同的书籍的详细简介，字数控制在1500字左右。 --- 书籍名称：《星际航行：深空任务的轨道设计与天文导航》 作者： [虚构作者名] 出版社： [虚构出版社名] --- 内容简介 导言：超越近地轨道的挑战 《星际航行：深空任务的轨道设计与天文导航》深入探讨了人类探索太阳系乃至更远深空所需面对的复杂轨道力学与导航难题。本书摒弃了对近地轨道（LEO）和地球同步轨道（GEO）的常规论述，专注于那些需要跨越行星际空间、利用天体引力辅助进行长期、高能耗飞行的任务。我们探讨的核心是如何在浩瀚的宇宙尺度上精确规划航线、预测飞行器轨迹，并实现自主或半自主的导航定位。 第一部分：星际轨道力学基础 本部分为星际任务的理论基石。我们首先回顾了牛顿引力定律在多体问题中的应用，特别是对限制性三体问题（Restricted Three-Body Problem, RTBP）的深入分析。重点关注了日地系统（Sun-Earth）和日地月系统（Sun-Earth-Moon）中的拉格朗日点（Lagrange Points）的特性。本书详尽阐述了Halo 轨道、Lissajous 轨道以及周期性轨道的设计与稳定性分析，这些轨道是深空任务中部署观测站、中继卫星或作为跳板的关键。 随后，我们将视角转向高能转移轨道。书中详细介绍了霍曼转移轨道（Hohmann Transfers）的局限性，并着重介绍了低推力推进系统（如离子推进器）下的准周期轨道（Quasi-Periodic Orbits）和渐近转移（Asymptotic Transfers）的数学建模。我们展示了如何利用“弱稳定边界”（WSB）理论，通过最小化推进剂消耗实现从地球到火星、木星乃至小行星带的精确轨道捕获与交会。 第二部分：行星际轨道规划与优化 成功的深空任务依赖于对动力学“窗口”的精准把握。本部分深入剖析了发射窗口（Launch Windows）的确定过程，涵盖了从行星排列、轨道周期匹配到地面站通信约束等多个维度。 重点章节介绍了重力助推（Gravity Assists）技术的理论与实践。本书通过多个案例研究，解析了“弹弓效应”的精确计算，包括飞行器如何利用行星引力场改变速度和方向，实现低成本的轨道能量增益。特别地，我们详细分析了“行星际交通网络（Interplanetary Transport Network, ITN）”的概念，展示了如何利用这些自然存在的轨道结构来连接太阳系的不同区域。 此外，本书还涵盖了轨道摄动分析。在深空环境中，太阳光压、太阳风、以及来自小行星和遥远行星的微小引力影响积累起来，可能导致数年的任务发生显著偏离。我们提供了先进的数值积分方法和误差传播模型，用以预测和补偿这些长期摄动。 第三部分：深空天体导航与自主定位 在远离地球参考系的情况下，精确确定飞行器位置和姿态是任务成功的关键。本部分聚焦于天文导航（Astro-navigation）技术。 我们从基础的星敏感器（Star Trackers）原理讲起，解释了如何通过识别已知恒星和星图来确定姿态，并探讨了高级的全景图像处理和机器学习辅助识别方法，以应对复杂的背景噪声和传感器限制。 关于位置确定，本书详尽描述了深空测距（Deep Space Ranging）技术，如两向测距（Two-Way Ranging）和多站干涉测量（VLBI）。更重要的是，本书介绍了自主导航（Autonomous Navigation）的最新进展，特别是视觉相对导航（Visual Relative Navigation）。通过对目标天体（如火星、卫星或撞击目标）的特征点识别和跟踪，飞行器能够实时估计自身的相对位置和速度，极大地减少了对地面站依赖。 第四部分：先进推进系统与未来展望 最后一部分展望了下一代深空探索的技术。我们讨论了高比冲推进技术对轨道设计的影响，包括核热推进（NTP）和先进电推进系统的性能指标。 书中还探讨了轨道捕获与着陆动力学的特殊性，例如在低重力环境下的复杂着陆轨迹设计，以及如何利用环境传感器进行地形相对导航（Terrain Relative Navigation, TRN）以实现安全软着陆。 总结 《星际航行：深空任务的轨道设计与天文导航》是为从事行星际任务设计、轨道力学研究以及深空探测任务操作的工程师、科学家和高级学生量身打造的专业参考书。本书的重点在于应用复杂数学模型和数值方法，解决跨越行星尺度的航行难题，是深入理解现代深空探测任务执行层面的必备读物。它强调了在传统轨道控制之外，如何利用自然动力学特征和先进传感器技术实现高效、精确的星际之旅。

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这本书的理论深度似乎停在了上个世纪八十年代的水平，对于当前航天领域正在经历的范式转变几乎没有任何提及。举个例子，在谈论现代制导、导航与控制（GNC）系统时，作者明显侧重于传统的卡尔曼滤波和线性二次调节器（LQR），对于现代工程实践中广泛采用的非线性控制方法，如滑模控制、自适应控制或者基于模型预测控制（MPC）在复杂航天器任务中的应用，几乎是寥寥数语带过，显得非常保守和滞后。更不用说在软件实现和实时仿真方面，现代的控制工程师都需要掌握诸如Simulink/Stateflow或者更底层的C++实现细节，但这本书对此几乎是避而不谈，完全是一个纯理论的展示平台，缺乏将理论转化为实际工程的能力。如果你指望这本书能帮助你解决当前商业航天或者深空探测任务中遇到的复杂非线性耦合问题，那恐怕会大失所望。它更像是一个为本科高年级学生准备的“历史回顾”读物，而不是面向专业工程师的“前沿指南”。这种理论的陈旧感，使得阅读体验非常枯燥，因为你总是在脑海中自动地将书中的内容与你更熟悉、更高效的现代算法进行对比，从而产生一种“我何必读这个老掉牙的版本”的挫败感。

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关于本书的“适用性”评估，我必须指出，它的覆盖面虽然广，但深度却像是一块被过度稀释的果冻——形状有了，但味道全无。书中涉及了从轨道传播到姿态动力学、再到反馈控制的方方面面，试图构建一个完整的体系。然而，这种“包罗万象”的代价是每个模块都停留在了表面。例如，在介绍燃料消耗和轨道机动部分时，对霍曼转移和双椭圆转移的描述仅仅停留在基础的轨道几何学层面，完全没有深入讨论最优推力剖面、有限推力器的约束，以及这些机动在实际星历计算中的误差累积问题。这使得本书在任何一个细分领域内都无法与更专业的单项书籍抗衡。对于一个经验丰富的工程师来说，这本书的每一章都像是在回顾高中物理的扩展版，读起来缺乏新鲜感和挑战性；而对于一个刚入门的新手来说，这种广而不深的结构，又容易造成知识点碎片化，让人在试图整合系统概念时感到力不从心。它像是一个知识的“大杂烩”，每道菜都有，但没有哪一道是真正的拿手好菜。

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这本书的装帧和排版简直是灾难，完全不符合一本专业技术书籍应有的水准。内页的纸张质量粗糙得让人怀疑是不是从早期的印刷厂里淘出来的存货。更让人抓狂的是，很多公式和图表的清晰度简直是侮辱智商，尤其是那些涉及矩阵运算和三维建模的部分，模糊不清的线条和油墨扩散，让我不得不反复对照网上的其他资料才能勉强辨认出作者到底想表达什么。章节之间的逻辑过渡也显得非常生硬，仿佛是把不同时间点、不同心情下写就的几篇论文强行缝合在了一起。随便翻开任何一页，都能看到让人皱眉的排版错误，比如奇怪的页边距、不统一的字体大小，甚至连页眉页脚的对齐都像是随手点了一下“自动对齐”按钮的结果。对于一个涉及如此精密学科（如轨道力学和姿态控制）的教材来说，这种对细节的漠视是不可原谅的。它给读者的第一印象就是：这要么是匆忙赶工的草稿，要么就是作者对自己的作品根本不负责任。作为一个需要反复查阅和深入研究的工具书，它在物理呈现上就先输了一大截，实在难以让人静下心来去吸收那些本应高深莫测的知识点。

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这本书的习题设计是其最大的“惊喜”，但这种惊喜更像是一种折磨。大部分的练习题都脱离了实际工程的应用场景，更像是纯粹的数学演算练习，脱离了对“飞行器”这个物理实体的直观理解。比如，很多题目要求你基于一个完全理想化的点质量模型进行推导，却不涉及任何实际的质量分布、惯性张量计算，或者实际的传感器噪声模型。这意味着，即便你完美地解出了所有的代数和微积分题，你仍然无法自信地将这些知识应用到真实的卫星姿态控制环路设计中去。更糟的是，书中提供的答案和解题过程少得可怜，甚至对于一些复杂的数值问题，完全没有提供参考结果。这使得自学者根本无法检验自己的计算是否正确，学习过程完全陷入了一种“孤军奋战”的境地。对于一本号称是“教育系列”的书籍来说，缺乏配套的、能连接理论与实践的、经过验证的习题，无疑是定位上的重大失误。它提供的是知识的骨架，却吝啬于提供能让骨架生肉的“营养液”。

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作者在叙述某些关键概念时的表述方式，简直是迷雾重重，需要耗费大量精力去“破译”他的真实意图。很多定义性的段落读起来就像是绕了一大圈才最终指向一个非常基础的概念，中间穿插了大量冗余且不必要的数学符号推导，让人不禁怀疑他是不是刻意想让内容显得更复杂。特别是关于刚体动力学中的欧拉方程和四元数表示法的衔接部分，简直是一场灾难。他没有清晰地指出何时使用旋转矩阵、何时使用四元数，以及它们在数值稳定性上的差异，而是将它们混杂在一起，让初学者在理解坐标系转换的物理意义时陷入混乱。这种叙述上的含糊不清，极大地拖慢了学习进度。如果这本书是作为入门教材，它完全没有起到“引导”的作用，反而像是一个知识的“绊脚石”。我花了整整一个下午，试图理解其中一个关于动量守恒的“巧妙证明”，结果发现那个所谓的“巧妙”其实只是一个非常绕口的代数变形，用更简洁的向量分析方法反而能一目了然。这种写作风格，让人感觉作者更像是一个沉浸在自己数学世界里的学者，而不是一个擅长有效传授知识的教育家。

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