月球探测器轨道设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:国防工业出版社

作者:郗晓宁

出品人:

页数:332

译者:

出版时间:2001-5-1

价格:23.0

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787118024807

丛书系列:

图书标签:

• 航天
• 月球
• 轨道
• 航天专业
• 专业
• 月球探测
• 轨道设计
• 航天工程
• 空间动力学
• 轨道力学
• 控制工程
• 优化算法
• 天体力学
• 飞行器姿态
• 姿态控制

《星际航行基础：从牛顿力学到摄动理论》 一、 绪论：经典力学在航天领域的基石 本书旨在为读者提供一个全面而深入的星际航行理论基础，重点阐述支配航天器运动的经典力学原理，并逐步过渡到更复杂的轨道动力学模型。我们聚焦于航天动力学的核心概念，这些概念是设计任何深空任务，无论目标是行星际转移还是近地卫星部署，所必须掌握的知识体系。 本书的第一部分将系统回顾和深化牛顿运动定律在真空环境中的应用。我们将从开普勒定律的几何描述出发，深入剖析万有引力定律的物理内涵，并将其提升到拉格朗日和哈密顿力学的框架下进行考察。这种从宏观观测到微观能量描述的转变，对于理解轨道机动中的能量守恒和最小作用量原理至关重要。我们将详细推导在二体问题（即仅考虑中心天体引力作用）下的轨道要素（如半长轴、偏心率、倾角等）的精确解析解。这部分内容不仅是对基础物理学的回顾，更是为后续的复杂问题建立一个完美的、无扰动的参考系。读者将通过大量的案例分析，理解如何利用这些基础工具来计算简单的霍曼转移轨道，以及如何评估逃逸速度和轨道能量。 二、 轨道力学的精确性：摄动理论的引入与应用 在实际的航天任务中，航天器所处的环境绝非理想的真空。太阳系中的多体引力、大气阻力（对于近地航行）、光压效应以及航天器自身的推力作用，都会对理想轨道产生显著的偏差。本书的第二和第三部分将重点解决这些“摄动”问题，这是将理论付诸实践的关键所在。 2.1 限制性三体问题与雅可比积分 我们将首先探讨限制性三体问题（如太阳-地球-航天器系统），这对于理解日地拉格朗日点（L1至L5）附近的平衡点和周期性轨道至关重要。通过引入雅可比积分和人工势场概念，我们将揭示这些稳定或不稳定区域的结构。这部分内容将详细阐述如何利用这些特殊点设计低成本的、燃料效率高的空间站或中继卫星轨道，例如地月系统中的Halo轨道或准周期轨道（Near-Rectilinear Halo Orbits, NRHO）。 2.2 轨道要素的长期演化与随机摄动 随后，我们将转向摄动理论的核心——如何描述轨道要素随时间变化的速率。书中将详尽介绍拉格朗日永久性方程（Lagrange Planetary Equations）在不同摄动源下的应用。 引力摄动： 重点分析地球扁率对近地卫星轨道的影响（$J_2, J_3$项等），这些不均匀引力场的周期性作用如何导致轨道近地点和升交点漂移。我们将展示如何计算这些漂移速率，并探讨如何利用这些知识设计“日心轨道”以稳定轨道姿态。对于深空任务，太阳及其他行星的引力作用（如金星、木星的引力弹弓效应建模）将作为主要的摄动项进行分析。 非引力摄动： 大气阻力模型的建立是近地轨道设计的关键。我们将比较不同的大气密度模型（如 NRLMSISE-00），并推导在不同阻力模型下轨道偏心率和近地点高度的衰减率。此外，光压效应（由太阳辐射引起）在远日点或对具有大面积太阳翼的航天器上的影响也将被量化。 三、 轨道机动与推进系统集成 轨道设计不仅仅是理解运动规律，更重要的是如何通过有限的推力来改变轨道。本书的最后部分将专注于轨道机动设计与推进系统性能的匹配。 3.1 变分法与最优控制理论的初步应用 我们将引入变分法和庞特里亚金极大值原理的基本概念，以确定实现特定轨道转移（如最小燃料消耗或最短时间）的最优推力方向和大小。这包括对轨道转移过程中的“奇异控制”和“边界条件”的分析。虽然本书不深入探讨复杂的数值优化算法，但会为读者构建起从解析解到数值解的桥梁。 3.2 推进效率与轨道修正 我们将详细分析不同推进系统（化学火箭、电推进系统如离子推力器）的性能参数（如比冲$I_{sp}$、推重比）与轨道设计需求的相互关系。例如，对于需要长时间、低推力持续加速的星际任务，电推进的优势如何体现在总的质量比上；而对于行星际转移中的快速变轨需求，高推重比化学推进器的作用则更为凸显。书中将通过实际的Delta-V预算计算，演示如何平衡推进剂质量、任务时间与轨道精度要求。 四、 数据处理与轨道确定 最后，我们讨论如何从观测数据中恢复出航天器的实时状态。我们将涵盖从最基本的观测方程（如两点法或三点法）到更先进的卡尔曼滤波技术在轨道确定中的应用。重点在于理解如何融合来自不同传感器（如测距、多普勒频移、星敏感器）的数据，并量化由测量误差引起的轨道不确定性，从而指导轨道维持和修正的决策。 本书的最终目标是为读者提供一个扎实的理论框架，使他们不仅能理解航天器是如何在空间中运动的，更能设计出满足严苛任务要求的稳定、高效的轨道路径。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的体验，就像是进行了一次高强度的思维健身。作者在描述不同轨道类型——从地月转移轨道到环月轨道、再到最终的下降段轨迹控制——时，展现出了极其严谨的物理直觉。我印象最深的是关于“奇异轨道”的那部分阐述，那种对轨道摄动效应的精细考量，以及如何通过巧妙的机动来规避或利用这些干扰，简直是艺术与科学的完美结合。我不得不时常停下来，对照着随书附带的那些工程示意图仔细琢磨，甚至拿出草稿纸重新推演了几次。这不是那种可以囫囵吞枣读完的书，它要求读者全神贯注，需要主动思考“为什么是这个解”而不是简单接受“这就是答案”。对于那些追求深度理解的读者来说，这本书无疑是一座知识的宝库，但同时也对读者的基础知识储备提出了不低的要求。

评分☆☆☆☆☆

我不得不提一下作者的写作风格中那种独特的“历史纵深感”。他似乎不仅仅是在讲解轨道力学，更是在讲述人类探索月球的史诗。在介绍现代优化算法时，他会不经意地回顾早期无人探测器时代仅靠基础轨道修正就能完成任务的智慧。这种对比，让技术细节不再是孤立的知识点，而是承载着人类智慧和时代背景的产物。阅读过程中，我感觉自己仿佛在与历代航天先驱对话。全书的论述非常克制，没有夸张的辞藻，但每一句话都蕴含着丰富的信息量和对探索精神的敬意。这种严肃而又饱含热情的叙述，使得这本书读起来既有学习的艰辛，更有发现真理的震撼与喜悦。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用价值远远超出了我的预期。我本来只是想了解一下月球探测器的基本飞行路径，结果发现它深入到了实际任务规划的方方面面。比如，关于数据链路的优化设计、不同任务阶段的姿态控制策略，甚至还探讨了在特定太阳照相角下对月球表面地形测量的约束条件。这些细节的处理，显示出作者深厚的工程实践背景，绝非纸上谈兵。书中提供的那些“经验法则”和“设计权衡”（Trade-off）的讨论尤其宝贵，它教会了我如何在理想化的理论模型和现实的资源限制之间找到最佳平衡点。读完后，我对整个月球任务链条的复杂性和精密性有了全新的认识，感觉自己像是从一个旁观者，变成了一个参与到任务设计核心的工程师。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简直是太赞了！硬壳精装，拿在手里沉甸甸的，一看就是那种可以珍藏的类型。封面采用了一种深邃的星空蓝，配上银色的烫金字体，简洁又不失大气，那种科技感和神秘感扑面而来。我特别喜欢封面上那颗若隐若现的月球剪影，处理得非常细腻，仿佛能透过它看到浩瀚的宇宙。内页的纸张质量也无可挑剔，厚实，印刷清晰锐利，即便是复杂的图表和公式，看起来也毫不费力。翻开扉页，那句引言选得极好，一下子就把人带入到探索未知、挑战极限的氛围中。总的来说，从视觉和触觉上，这本书就给人一种“高质量”的心理预期，让人忍不住想立刻翻开它，去领略其中的知识盛宴。这本书的用心程度，光是看外表就能感受到，绝对是送给航天爱好者或者专业人士的绝佳礼物。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本以为这是一本偏向理论推导的“硬核”教材，毕竟涉及到轨道设计这种专业领域，难免会让人望而却步。但读了几章后发现，作者的叙事方式非常巧妙，他没有一开始就堆砌复杂的数学公式，而是采用了“问题驱动”的学习路径。每一章都以一个实际的工程挑战开场，比如“如何实现近乎完美的月面软着陆？”或者“如何利用重力助推节省燃料？”这种引人入胜的提问，瞬间激发了我的好奇心。随后，作者才循序渐进地引入所需的物理原理和设计方法，讲解时逻辑性极强，步骤清晰，仿佛一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你进行设计计算。特别是他穿插的那些历史上的经典任务案例分析，让枯燥的公式立刻“活”了起来，理解起来就顺畅多了。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆