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页数:260

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出版时间:2010-2

价格:35.00元

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isbn号码:9787511401984

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图书标签:

• 钻井工程
• 石油工程
• 钻井技术
• 油气勘探
• 钻井液
• 井下工具
• 钻井设计
• 钻井安全
• 岩石力学
• 井控

探秘星辰大海：现代航天动力学与深空探测技术 图书简介 本书旨在全面、深入地剖析二十一世纪以来，人类探索地外世界的动力学基础、关键技术瓶颈的突破，以及未来深空任务的规划与实施。它聚焦于“如何以更高效、更可靠的方式，将载荷送往太阳系的各个角落，并实现对地外天体的原位科学探测”，而非侧重于地球内部的工程学实践。 第一部分：超越引力的束缚——先进推进系统原理与设计 本部分将详细阐述支撑现代航天任务的各项尖端推进技术，这些技术是实现高能轨道转移和行星际飞行的核心要素。 第一章：化学火箭的极限与新篇章 虽然化学火箭仍是当前发射任务的主流，但本书将深入探讨其在能量密度和比冲（Specific Impulse）上的固有局限，并着重介绍针对重型运载器和近地轨道维护所优化的下一代液氧/甲烷、液氧/氢推进剂组合的燃烧室设计、涡轮泵系统的高温高压管理，以及先进的电控矢量推力（TVC）系统在复杂大气环境下的控制策略。特别将分析“分级燃烧循环”（Staged Combustion Cycle）在提升整体性能方面的工程优化路径。 第二章：电推进技术的跨越式发展 电推进系统因其极高的比冲效率，成为深空探测任务的理想选择。本书将细致梳理离子推进器、霍尔推进器和磁等离子体动力学（MPD）推力器的物理学基础、工作模式及其工程实现。 离子推进器（Gridded Ion Thrusters）： 重点分析栅格（Grids）材料的选择对寿命和推力的影响，以及如何通过优化离子束的聚焦来提高电能转换效率。对于未来可能采用的氙替代物（如氪、碘）的存储和输送系统也将进行深入探讨。 霍尔推进器（Hall Thrusters）： 阐述等离子体在磁场约束下的加速机制，并比较不同磁场拓扑结构（如“平衡极化”与“非平衡极化”）对推力性能的差异化影响。我们还会讨论先进的非惰性工质（如铋、镁）在中小质量探测器上的应用潜力。 第三章：前沿概念与概念验证（Concept Validation） 本章展望了仍在研发或理论阶段的高能推进技术。内容包括核热推进（NTP）系统的反应堆功率密度、热交换效率与安全屏蔽问题；以及核电推进（NEP）方案中小型化裂变反应堆与兆瓦级电能分配系统的集成挑战。此外，对太阳帆（Solar Sails）和高功率激光推进（Laser Propulsion）的理论光压效率计算和大规模阵列展开机制也将进行详尽论述。 第二部分：深空导航、控制与环境适应性工程 成功抵达目标，要求航天器能够在数百万甚至数十亿公里之外，保持厘米级的姿态控制和精确的轨道修正能力。 第四章：星际间自主导航与制导（GNC） 在深空通信延迟成为主要制约因素的背景下，自主导航技术至关重要。本章详细介绍了利用天体导航（Optical Navigation）进行实时轨道测定的方法，包括对背景恒星、脉冲星（Pulsar）作为导航信标的使用。内容涵盖星敏感器的数据处理、卡尔曼滤波在轨道预测中的应用，以及深度学习算法在复杂空间环境下的自主避障与轨道机动决策中的初步应用案例。 第五章：极端环境下的航天器热控与防护 飞向太阳系边缘或近距离掠过高热天体，对航天器的热管理系统提出了极致要求。本章深入剖析了主动与被动热控策略。 热控系统： 讨论新型低挥发性热控涂层、先进的液体回路热管理系统（LHMS）的设计，以及在长期低温（如柯伊伯带任务）下放射性同位素热电机（RTG）或斯特林发电机（Stirling Engine）的集成和散热技术。 空间辐射防护： 重点分析高能带电粒子（如太阳质子事件SPE）和银河宇宙射线（GCR）对电子元器件和生物载荷的影响模型，以及基于新型复合材料和水资源的有效屏蔽方案。 第六章：星际探测器数据链与抗延迟通信 远距离通信面临着信号衰减、时间延迟和带宽受限的三重困境。本部分将分析深空网络（DSN）的工作原理，重点介绍先进的编码/解码技术，如Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）在极低信噪比（SNR）条件下的纠错能力。同时，也将探讨未来激光通信（Optical/Laser Communication）在提高数据传输速率方面的潜力与面临的大气扰动、瞄准精度挑战。 第三部分：目标天体的高精度接触与科学回报 本部分关注探测器如何安全、有效地与目标天体进行接触，并最大化地获取科学数据。 第七章：高精度着陆与采样返回技术 对于月球、火星乃至更远的小行星和彗星的软着陆，本书侧重于非传统方法的应用。分析了气动减速（Aerobraking）在火星大气稀薄环境下的精度控制，以及地外小天体（如近地小行星）着陆时如何应对低重力、无大气环境下的锚定与采样技术（例如，使用撞击式或动量交换式采样器）。此外，还将详细介绍为实现“地外物质返回地球”所需的复杂轨道对接、样本封装与再入防护设计。 第八章：原位科学探测仪器的集成与应用 本书将概述用于地质学、大气科学和生命探索的前沿科学载荷。内容包括： 遥感成像系统： 高光谱成像仪、激光雷达（LIDAR）在绘制行星表面三维结构中的应用。 地质分析仪器： 质谱仪（Mass Spectrometer）和X射线衍射仪（XRD）在现场识别有机物、矿物结构的关键技术细节。 地下探测： 地震仪网络部署（如“洞察号”任务的经验教训）以及探地雷达（Ground-Penetrating Radar, GPR）穿透能力与数据反演。 第九章：未来任务架构与星际探索展望 本章将综合前述技术，探讨未来十年内可能实现的重大任务，如木卫二（Europa）冰下海洋探测器的部署策略、土卫六（Titan）表面载具（气球或着陆器）的任务设计，以及载人登陆火星所需的基础设施（如在轨燃料生产、辐射庇护所建设）的工程挑战。本书最后展望了人类文明迈向恒星际旅行的理论准备工作。

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说实话，这本书的版面设计和图表质量，简直是教科书级别的典范。我习惯于在阅读技术类书籍时，会重点关注插图的清晰度和信息的密度。在这本书里，几乎每一个关键的工艺流程，每一个复杂的设备剖面图，都被绘制得极其精细，标注详尽到让人可以几乎凭空想象出设备运转的场景。特别是在讲解防喷器组（BOP）的维护和测试流程时，那几张流程图，层层递进，逻辑清晰，即便脱离文字，也能大致理解其功能和相互制约关系。我甚至忍不住将其中几张关于井控系统的示意图打印出来，贴在工作台边上，时不时地看一眼，加深印象。作者对图文结合的运用达到了炉火纯青的地步，他们深知，在复杂的工程领域，一图胜过千言万语的道理。这不仅仅是一本供人阅读的书，更像是一本可以长期参考和学习的工具书，它的价值在于知识的“可提取性”和“直观性”，而不是仅仅停留在文字的感染力上。

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这本书的学术深度和广度，让我对这个行业有了全新的认知。我原本以为“钻井”无非就是打个洞，但读完后才发现，这背后涉及的学科链条之长、知识体系之庞杂，简直令人咋舌。它不仅涵盖了石油地质学和岩土力学的基础，还深入探讨了非常前沿的“大数据”在井况预测中的应用，以及新型复合材料在钻具制造上的突破。尤其值得称赞的是，作者并没有将目光局限在传统油气勘探上，而是用相当的篇幅探讨了地热能开发和二氧化碳封存等新兴领域中，钻井技术所面临的挑战和未来的发展方向。这种前瞻性让这本书的生命力远超了一般的技术手册。它成功地将一个看似陈旧的工业领域，重新包装成了一个充满科技前沿动态的创新场。它提供了一种升级视角，让读者明白，每一次向地心深处的钻探，都是一次跨学科的复杂系统工程的实践。

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这套书，坦白说，我本来是冲着那些宏大的叙事和惊心动魄的场面去的，毕竟“工程”二字听起来就带着一股子硬核的浪漫。结果，翻开第一页，就被那种扑面而来的细致和严谨给“镇”住了。它没有急着带我冲入深海钻塔的灯火辉煌，而是先花了大篇幅讲解了地质构造的微观世界，那些岩层的应力变化、流体的渗透系数，简直像是在读一本高阶的物理化学教材，只不过背景设置在了地下深处。我记得有一次读到关于泥浆配方的章节，作者洋洋洒洒地写了十几页，从各种添加剂的分子结构到它们在特定温度和压力下的稳定性，那种对细节的执着，让我一个非专业人士都看得津津有味，虽然很多术语需要时不时地停下来查阅，但那种被知识的洪流裹挟着向前的感觉，非常过瘾。这本书的结构非常扎实，它不是那种浮于表面的科普读物，更像是手把手带着你从零开始搭建一个复杂的理论体系。如果你指望它给你讲述某个钻井队在极端天气下如何英勇抗争，那可能会略感失望，因为它的大部分篇幅都在致力于打磨你对“为什么”的理解，而不是单纯描绘“发生了什么”。

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读完合上书本的那一刻，我感到的是一种沉甸甸的敬畏。这种敬畏，并非源于书本中描述的巨大工程造价，而是对“精确控制”这一概念的深刻理解。书中花费了大量笔墨描述如何将误差控制在毫米甚至微米级别，尤其是在深层、高压、高温（HPHT）环境下，任何一个微小的计算失误都可能导致灾难性的后果。它详细拆解了各种传感器和反馈系统的冗余设计，展现了人类在面对自然界巨大力量时，如何依靠智慧和严密的工程逻辑来建立起一道道安全屏障。这本书给我的最大触动是，真正的工程美学，不在于外表的华丽，而在于内部逻辑的无懈可击和对潜在风险的全面覆盖。它教会我，对于那些看不见摸不着的地下的工作，信任的基石永远是经过无数次推演和验证的数学模型和可靠的执行标准，而不是运气。这绝对是一部能让人对工程师群体产生由衷敬佩的力作。

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初次接触这类题材的书，我总是担心自己会因为技术性太强而望而却步，但这本书的叙述方式出乎意料地具有引导性。它巧妙地将那些晦涩难懂的机械原理和流体力学模型，转化成了生动的工程挑战。比如，在讨论定向井的轨迹控制时，作者引入了一个极具画面感的比喻，将钻头想象成一个在地下迷宫中摸索的探险家，而各种测量工具和随钻仪器则是它的眼睛和耳朵。这种叙事手法极大地降低了阅读门槛，即便是对机械结构不太敏感的人，也能通过这些类比，快速抓住核心的控制逻辑。我特别欣赏它在处理“风险管理”这块的论述，它没有用那些空泛的警告来吓唬读者，而是详细剖析了历年来几次重大事故的根本原因，从材料疲劳到操作规范的细微偏差，都做了深入的追溯和分析。这让我明白，工程的伟大不在于一帆风顺，而在于对每一次可能失败的预见和防范。这本书更像是一部严谨的“工程哲学”著作，它教会你如何敬畏地下深处的未知力量。

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