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出版者:河南科学技术出版社

作者:段金云

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2000-9-1

价格:18.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787534924910

丛书系列:

图书标签:

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• 护理指南
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《星际航行简史：从科幻构想到工程实现》 本书简介 本书深入剖析了人类对星际旅行的憧憬如何一步步转化为具体的工程设想与技术挑战。我们并非聚焦于特定年龄群体的家庭照护，而是将目光投向浩瀚的宇宙，追溯并梳理了人类跨越星际空间这一宏伟目标的理论基础、关键技术瓶颈以及未来可能的实现路径。 第一部分：梦想的萌芽与理论基石 第一章：古老的仰望与早期科幻的描摹 本章追溯了人类自古以来对夜空的探索与想象。从古代文明的神话传说，到文艺复兴时期对日心说的接受，再到工业革命后科学的飞速发展，人类的好奇心从未停止对“邻近恒星”的向往。我们将详细探讨早期科幻文学中对外星旅行的描绘，分析这些浪漫主义的想象如何间接启发了后来的科学家和工程师。重点分析凡尔纳和威尔斯等先驱者如何在其作品中初步构建了飞行器、推进力以及时间概念的初步框架，尽管其科学性尚显稚嫩，但其叙事的力量不可估量。 第二章：狭义相对论与光速的桎梏 星际旅行最核心的障碍在于距离与速度的矛盾。本章将深入浅出地介绍爱因斯坦的狭义相对论。我们将详尽阐述光速不变原理、时间膨胀（Time Dilation）效应，以及质量随速度增加而趋于无穷大的物理定律。这部分内容将清晰地界定“传统”基于化学燃料推进的星际旅行在物理学上的不可行性。我们不涉及任何关于生命照护的论述，而是专注于如何绕过或利用这些基本物理定律来实现超远距离的快速机动。重点解析了为何到达最近的恒星系统——半人马座阿尔法星，即使以现有最快的人类探测器速度计算，也需要数万年。 第三章：广义相对论与时空弯曲的理论探讨 在无法超越光速的前提下，科学家们将目光转向了对时空的操纵。本章详细介绍了广义相对论的基本概念，特别是引力如何被理解为时空的弯曲。我们将系统性地介绍理论物理学家们提出的几种“曲速驱动”（Warp Drive）的数学模型，例如著名的米格尔·阿库别瑞（Miguel Alcubierre）提出的度规。本章将严格遵循物理学的推导过程，分析构建一个“气泡”以局部扭曲空间，从而实现有效超光速（Faster-Than-Light, FTL）旅行的理论需求——特别是负能量密度或奇异物质（Exotic Matter）的需求及其在当前物理学框架下的可行性。 第二部分：推进技术：从化学燃料到反物质 第四章：核动力推进的极限与挑战 在迈向星际之前，人类必须首先掌握更高效的太阳系内推进技术。本章聚焦于核能驱动，这是目前看来最具现实性的近期目标。我们将对比分析几种主流的核推进方案：核裂变脉冲推进（如“猎户座计划”的重新审视）、核热火箭（NTR）以及核电推进（NTP）。本章详尽列举了这些技术在反应堆安全、推进效率（比冲值）以及长期运行可靠性方面所面临的工程挑战，特别是如何在不引发灾难性事故的前提下，将巨大的反应堆系统送入太空。 第五章：聚变能与惯性约束聚变推进 聚变能被视为人类能源的终极答案，对于星际推进同样如此。本章探讨了如何利用受控核聚变反应（如氘-氚反应或更清洁的氦-3反应）产生的巨大能量来驱动飞船。我们将区分不同的聚变推进架构，包括磁约束聚变（MCF）产生的等离子体直接喷射以及聚变产物驱动的磁帆技术。讨论的重点在于反应堆的紧凑化、燃料的获取与储存，以及如何将数百万千瓦级的能量稳定地转化为推力。 第六章：反物质：理论效率的顶峰与制备的困境 反物质湮灭被誉为理论上最强大的能量转换方式。本章详细阐述了利用正电子或反质子与物质湮灭所释放能量的百分之百（理论上）的潜力。本书将严谨分析反物质引擎（Antimatter Rocket）的关键工程难题：首先是反物质的生产效率和成本，其次是安全、高效地储存大量反物质（例如通过彭宁阱或磁约束瓶）的技术难度。我们将评估当前粒子加速器在制造反物质方面的微小进展，并推算达到可进行星际探索所需的物质-反物质储备量。 第三部分：跨越遥远距离的工程学构想 第七章：星际航行中的生命支持与长期载人任务 尽管本书的主题聚焦于技术层面，但任何星际飞船的设计都必须考虑任务周期。本章将简要分析在数十年甚至数百年的航行中，如何构建一个封闭的、可循环的生态系统（Closed-Loop Life Support Systems）。讨论的重点是资源再生效率、辐射防护（特别是深空高能宇宙射线的屏蔽技术）以及应对长期微重力对材料和结构的影响，所有这些都服务于实现推进系统所需要的庞大飞船结构。 第八章：无生命探测与星际信标 在载人任务实现之前，无人探测器将是人类的先驱。本章专门探讨了利用高能激光或强电磁场驱动的微型探测器，如“突破摄星”（Breakthrough Starshot）计划中所设想的“光帆”（Light Sail）技术。我们将分析如何将飞船的质量减至极小，并评估高能激光阵列的建设规模、光束瞄准精度以及光帆材料在强大推力下的耐久性。同时，我们也会讨论星际信标的设计，如何确保探测器在数光年外仍能成功向地球传输少量有价值的数据。 第九章：星际航行的未来展望与悖论的解决 本书的最后一部分将汇集所有已探讨的技术，展望未来可能出现的星际旅行场景。这包括对虫洞（Wormholes）的拓扑学研究（基于爱因斯坦-罗森桥的稳定性分析）以及蒙蒂克洛迪斯（Monticello Drive）等更具推测性的空间驱动理论。我们将讨论人类文明可能采取的“世代飞船”策略，作为在等待曲速引擎突破前的折中方案，并分析维持数代人社会稳定所需的复杂结构工程和心理学要素的考量。本书的结论是，星际航行的实现将是一项横跨多个世纪，需要物理学、材料学、能源工程和信息科学等所有学科协同突破的宏大工程。

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