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出版者:American Institute of Aeronautics & Astronautics

作者:Chobotov, Vladimir A. 编

出品人:

页数:450

译者:

出版时间:2002-9

价格:$ 112.94

装帧:

isbn号码:9781563475375

丛书系列:

图书标签:

• 轨道力学
• 航天工程
• 航空航天
• 天体力学
• 卫星轨道
• 空间动力学
• 轨道设计
• 飞行器动力学
• 工程数学
• 物理学

好的，以下是一本名为《宇宙航行基础：行星际旅行的理论与实践》的图书简介，该书内容与《Orbital Mechanics》无关，专注于更广泛的航天工程和任务设计领域。 --- 宇宙航行基础：行星际旅行的理论与实践 作者： [虚构作者姓名，例如：艾伦·范德堡 & 玛丽亚·卡斯特罗] 出版社： [虚构出版社名称，例如：星际拓荒者出版社] 内容简介 《宇宙航行基础：行星际旅行的理论与实践》是一部全面、深入的航天工程教科书，旨在为下一代深空探索任务的设计者、工程师和科学家提供坚实的基础知识和前沿的实践指导。本书超越了基本的轨道动力学范畴，聚焦于将航天器从地球表面成功部署到太阳系内外的复杂挑战，涵盖了从任务概念形成到最终操作实施的完整生命周期。 本书结构清晰，逻辑严谨，共分为六个主要部分，共计三十章，内容深度足以服务于研究生级别的课程设置，同时也为资深工程师提供了宝贵的参考资料。 --- 第一部分：任务规划与环境建模（Mission Planning & Environmental Modeling） 本部分奠定了所有深空任务的理论基石。我们详细探讨了如何从科学目标出发，推导出可行的任务构型。 1. 任务定义与约束分析： 阐述了科学回报、预算限制、时间窗口和技术成熟度（TRL）之间的复杂权衡。重点分析了“阿波罗式快速反应”与“漫长等待型最优效率”任务设计的哲学差异。 2. 行星际环境的精确表征： 不仅仅是重力场模型，本书深入探讨了太阳辐射压力的动态影响、行星际磁场对带电粒子的作用，以及微流星体和空间碎片（MMOD）的统计学风险评估。尤其对不同任务目标区域（如火星大气层、木星辐射带、小行星带）的特有环境挑战进行了建模。 3. 任务可行性初步评估： 引入了“任务质量比”（Mission Mass Ratio, MMR）的概念，作为衡量初始设计可行性的关键指标。详细解析了如何利用简化模型快速筛选出最有希望的轨迹家族。 --- 第二部分：推进系统的高级应用（Advanced Propulsion System Applications） 本书的第二部分致力于对当前及未来航天器推进技术的深入剖析及其在长距离任务中的应用优化。 4. 化学推进系统的效率极限与优化： 虽然是成熟技术，但本书着重于高压、高比冲（Isp）燃烧室的设计优化，以及多级分离和上面级（Upper Stage）的精确点火序列管理，以最大化有效载荷比。 5. 电力推进系统的全面集成： 对霍尔推进器（Hall Thrusters）和离子推进器（Ion Engines）的物理机制、性能曲线和寿命限制进行了详尽的比较分析。重点讨论了如何设计高效的电力供应系统（如裂变反应堆或大型太阳能阵列）以支持高功率输出，并探讨了等离子体与航天器结构材料的相互作用问题。 6. 新兴推进概念的工程可行性分析： 包含对核热推进（NTP）、核电推进（NEP）以及理论上的太阳帆（Solar Sails）和磁帆（Magnetic Sails）的工程成熟度评估。本书侧重于如何将这些高能效系统融入现有任务流程，而非仅停留在理论探讨。 --- 第三部分：导航、制导与控制（GNC in Deep Space） 深空导航的挑战在于通信延迟和环境的不可预测性。本部分专注于确保航天器能够自主、精确地到达目标。 7. 长期导航的误差累积与误差预算： 阐述了如何利用地面站跟踪数据（如DSN）进行状态估计，并引入了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理非线性动力学模型中的高级应用。 8. 姿态确定与控制的鲁棒性设计： 详细分析了在低信噪比（SNR）条件下，如何利用星敏感器、陀螺仪和磁力矩器进行姿态估计。重点研究了太阳耀斑或高能粒子事件对惯性传感器的瞬时干扰及其快速恢复策略。 9. 敏感事件的自主制导： 这是深空任务成功的关键。本书详细阐述了近距离行星捕获（Planetary Orbit Insertion, POI）、小行星飞越修正（Flyby Correction）、以及进入、下降与着陆（EDL）阶段的“七分钟恐怖”所必需的实时决策算法和故障安全逻辑。 --- 第四部分：航天器系统设计与热控（Spacecraft Systems & Thermal Control） 一个成功的任务依赖于一个能长期承受极端环境的航天器平台。 10. 任务寿命与可靠性工程： 讨论了冗余设计、单点故障分析（SPOF）以及在极端温度和辐射环境下选择电子元器件的标准（如抗辐射加固）。 11. 动态热管理策略： 行星际航天器面临的挑战是过冷或过热。本书细致分析了热平衡方程，并对比了主动热控（如循环泵、热管）和被动热控（多层隔热材料MLI、热辐射器）在不同任务阶段的最佳组合策略。 12. 数据传输与深空通信： 探讨了深空网络（DSN）的限制，以及如何设计高效的编码和调制方案来克服信噪比的挑战，实现对科学数据的可靠回传。 --- 第五部分：特定任务案例分析（Case Studies in Interplanetary Missions） 理论需要通过实践来验证。本部分精选了多个跨越不同太阳系区域的经典和前沿任务进行深度解构。 13. 火星往返任务的拓扑结构： 分析了使用霍曼转移、快速转移与重力助推策略的成本与时间权衡。 14. 木星/土星系探测器的辐射环境适应： 以“朱诺号”和“卡西尼号”为例，解析了如何设计抗辐射的电子设备舱（Vault）以及如何利用轨道设计来最小化对高能粒子的暴露时间。 15. 小行星与彗星采样返回任务的复杂性： 聚焦于目标体探测前的低速交会（Rendezvous）技术、接触式采样机构的设计，以及地球再入过程中的样本保护。 --- 第六部分：未来展望与新兴领域（Future Prospects & Emerging Domains） 本书以对未来航天探索的审慎乐观展望作结。 16. 地外资源利用（ISRU）对任务设计的反哺： 分析了如果能在目的地制造推进剂或水，如何从根本上改变行星际任务的质量比和效率。 17. 太阳系外探索的挑战： 简要探讨了星际探测器（如“旅行者号”之后）所面临的极低功率、极远距离通信以及推进系统长期可靠性的挑战。 18. 人类深空旅行的工程前提： 概述了将宇航员送往火星或更远所需解决的生命支持系统、辐射防护以及长期载人任务的心理学工程考量。 --- 读者对象 本书是为航空航天工程、天体物理学、应用数学和物理学专业的高年级本科生、研究生，以及从事任务设计、系统工程和轨道操作的专业人士量身定制的权威参考书。通过严谨的数学推导和丰富的工程实例，读者将能够掌握将航天器送往太阳系任何角落所需的跨学科知识体系。 [本书字数控制在约1500字]

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《Orbital Mechanics》这个书名，在我的眼中，不仅仅是几个简单的词语组合，它更像是一扇通往宇宙深处的大门，让我迫不及待地想要推开。我一直以来都对星辰大海充满了向往，但又觉得那些高深的物理学理论遥不可及。当我看到这本书时，我暗自期待它能成为我的引路人，带我领略轨道力学的奇妙世界。我非常好奇，在书本中，是否能找到关于宇宙中各种天体运动规律的解答，比如行星为何会沿着特定的轨道运行，又或者为何人造卫星能够稳定地绕着地球旋转。我设想的阅读体验，是既能获得严谨的科学知识，又能享受到一种如同仰望星空般的震撼。书中如果能用生动形象的比喻来解释抽象的概念，或者配以精美的插图来展示复杂的轨道模型，那我将感到非常欣喜。我也希望能够通过这本书，了解一些关于太空探索的历史，比如那些伟大的航天任务是如何运用轨道力学的原理来完成的。总之，我期待这本书能让我对宇宙有更深刻的认识，并激发我进一步探索未知世界的勇气。

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我拿起《Orbital Mechanics》这本书，首先被它极具吸引力的标题所吸引。它让我联想到那些科幻电影中，宇航员们在太空中驾驭飞船，穿越行星际的惊险场景。我一直对人类如何能够实现如此精密的太空旅行感到好奇，而这本书的书名似乎正是我一直在寻找的答案。我非常希望能在这本书中找到关于航天器如何进入并维持在特定轨道上的详细解释，例如，火箭需要达到什么样的速度才能摆脱地球引力，以及在太空中如何进行姿态控制和轨道修正。我脑海中浮现的，是一幅幅描绘着火箭发射、卫星入轨、以及行星际飞行的生动画面。我还期待书中能介绍一些著名的太空探索任务，比如阿波罗登月计划或旅行者号探测器，并分析它们在轨道力学方面所面临的挑战和解决方案。我想了解，那些伟大的工程师和科学家是如何凭借着对引力和运动定律的深刻理解，将人类的足迹延伸到如此遥远的宇宙角落。对我来说，这本书不仅仅是关于理论知识，更是关于人类探索精神的伟大篇章。

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我选择《Orbital Mechanics》这本书，更多的是出于一种对未知世界的好奇和探索欲。这本书的名字，听起来就带着一种神秘感和科学的严谨，让我对接下来的阅读充满了期待。我个人对宇宙的运行机制一直充满着疑问，比如月球为什么会围绕地球旋转，而地球又为什么会围绕太阳公转。我相信这本书能够为我提供一个清晰的解释，让我了解这些天体运动背后隐藏的科学原理。我特别希望书中能详细介绍牛顿的万有引力定律以及它在解释轨道现象中的重要作用，也期待能看到开普勒定律是如何描述行星轨道的。我构想的阅读过程，就像是跟随一位经验丰富的向导，在浩瀚的宇宙中穿梭，一步步揭开它神秘的面纱。如果书中还能涉及一些关于轨道预测和控制的现代技术，比如GPS卫星的定位原理，那将是锦上添花。总而言之，我希望通过这本书，能够获得对宇宙基本运行规律的深刻理解，并将这种理解转化为一种更广阔的视野和更深刻的思考。

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我是在一个偶然的机会下接触到《Orbital Mechanics》的，当时正值我对宇宙的奥秘产生浓厚兴趣的时期，但又苦于找不到能够系统了解相关知识的书籍。这本书的书名本身就透露出一种严谨和专业的态度，让我立刻产生了想要深入了解的冲动。我尤其关注的是书中对于天体运动规律的阐述，比如引力如何塑造行星和恒星的运行轨迹，以及这些规律在不同尺度上的表现。我希望这本书能带领我穿越时空，去理解那些宏伟的宇宙图景，从太阳系的行星运行到更遥远星系的运转。我设想书中会包含一些精美的插图，能够清晰地展示轨道模型和运行轨迹，让抽象的概念变得具象化。此外，我也很好奇书中是否会涉及一些关于计算和预测轨道的技术，例如如何为航天器规划精确的飞行路径，以及如何应对可能出现的轨道偏差。总而言之，我期待这本书能为我打开一扇通往宇宙深处的窗户，让我能以一种更深刻、更科学的视角去理解我们所处的宇宙。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，一种深邃的宇宙蓝与闪烁的星光交织，仿佛直接将我拉入了浩瀚的星辰大海。我一直对太空充满好奇，但同时也觉得那些复杂的科学原理望而却步，所以当我看到《Orbital Mechanics》这个书名时，心里是既期待又有些忐忑的。我原本设想这本书会是一本枯燥乏味的教科书，充斥着我完全无法理解的公式和图表，大概只能作为书架上的摆设。然而，当我翻开第一页，那种预想中的“天书”感并没有出现。作者似乎用一种非常巧妙的方式，将那些通常让人头疼的概念，以一种相对易懂的方式呈现出来。例如，在关于轨道力学基本原理的部分，我感觉作者并没有一上来就抛出复杂的数学模型，而是从一些更直观的类比入手，让我能慢慢抓住问题的核心。我特别期待书中能深入探讨不同类型轨道（如地球同步轨道、极地轨道等）的特性以及它们在实际应用中的意义，比如卫星通信、气象观测等等。同时，我也希望能借此机会了解一些关于太空探索的历史，比如那些开创性的任务是如何克服轨道力学上的挑战的。我脑海中构想的，是一次既能满足我求知欲，又能带来视觉和思维享受的阅读旅程。

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