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页数:694

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出版时间:2004-1

价格:48.00元

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isbn号码:9787561819876

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• 地热能
• 地热利用
• 直接利用
• 可再生能源
• 能源工程
• 环境工程
• 地热供暖
• 地热发电
• 清洁能源
• 节能技术

《深空探索：宇宙航行的前沿技术与未来展望》 导言：人类永恒的星辰之梦 自古以来，仰望星空一直是人类文明中最浪漫也最富挑战性的冲动。从最初的肉眼观测到伽利略的第一架望远镜，再到阿波罗登月计划的辉煌，人类从未停止过对浩瀚宇宙的向往和探索。《深空探索：宇宙航行的前沿技术与未来展望》一书，正是一部全面梳理和深度剖析当代及未来深空任务所需关键技术、面临的工程挑战以及可能的实现路径的综合性著作。 本书不聚焦于地球内部的能源利用，而是将视角投向了亿万光年之外的宏大命题，旨在为航天工程师、天体物理学家、以及对未来科技抱有无限热情的读者，提供一个关于如何跨越太阳系、乃至抵达星际空间的清晰蓝图。 --- 第一部分：远航的基石——推进系统的革命性突破 传统的化学火箭已在近地轨道和月球往返任务中展现了其可靠性，但在面对需要数十年甚至上百年才能抵达的遥远目标时，其推重比和燃料效率显得力不从心。本书的开篇便着重探讨了为深空探索提供核心动力的下一代推进技术。 1. 核热推进（NTP）与核电推进（NEP）的复兴 我们详细分析了核裂变反应堆在航天器中的应用。核热推进（NTP）利用反应堆产生的超高温来加热液态氢推进剂，极大地提高了比冲（Isp），缩短了前往火星等近地行星的时间，从而有效降低了宇航员暴露于深空辐射中的风险。本书不仅描绘了其工作原理，还深入探讨了反应堆的安全性设计、辐射屏蔽技术，以及当前美国和俄罗斯在这一领域重振旗鼓的最新试验数据。 相较之下，核电推进（NEP）则代表了另一种截然不同的方向。通过小型化、高功率的裂变反应堆（或未来可能的聚变反应堆）产生的电力，驱动高效的离子或霍尔推进器。我们对高功率的等离子体推进器进行了细致的剖析，包括其推力、功率密度对任务时间的影响，以及如何设计能长期稳定运行、且能应对高能粒子环境的电子系统。书中包含了对NASA的“先进斯特林射频发电系统”（ASRG）和未来兆瓦级核反应堆在深空探测器中应用的详细技术路线图。 2. 突破传统边界：聚变、反物质与光帆 对于跨越太阳系甚至更远距离的雄心勃勃的目标，我们需要更具颠覆性的技术。本书用相当篇幅探讨了理论和实验阶段的先进推进概念： 核聚变推进： 重点分析了“惯性约束聚变”（ICF）和“磁约束聚变”（MCF）在航天推进中的潜在优势。我们评估了如何将聚变反应的巨大能量直接转化为推力，以及实现点火所需的工程难度。 反物质推进： 虽然目前仍停留在理论和基础物理层面，但反物质湮灭产生的能量效率是所有已知物理反应中最高的。本书审视了如何高效地制造、储存和引导反物质束流，并探讨了制造出能够产生稳定推力的反物质发动机所需克服的物质壁垒。 光帆与激光推进： 对于无工质飞行，太阳光帆和未来的地基激光推进（束流推进）提供了可能的解决方案。我们讨论了超薄、高反射率材料的研发进展，以及如何通过地面或轨道上的巨型激光阵列，为小型探测器提供持续的、可控的加速度，实现对奥尔特云甚至半人马座比邻星的探测。 --- 第二部分：生命的屏障——深空辐射与生命支持系统的工程挑战 脱离地球磁场的保护，宇航员将直接暴露于太阳耀斑爆发产生的带电粒子流和银河宇宙射线（GCRs）的轰击之下。如何在长达数年的任务中维持宇航员的生理和心理健康，是深空探索能否成功的核心难题。 1. 辐射防护的材料科学前沿 本书详尽对比了传统质量屏蔽（如铝、水）和新型复合材料屏蔽技术的优劣。我们深入探讨了利用氢含量高的材料（如聚乙烯、液态甲烷）来更有效地减缓和吸收高能质子和重离子，以及主动屏蔽技术（如利用强磁场偏转带电粒子）的可行性。对于未来栖息地和长时间飞船的设计，如何整合辐射防护层而不牺牲有效载荷是关键的工程权衡。 2. 闭环生态生命支持系统（CELSS）的演进 前往火星或更远的任务，补给的不可行性要求飞船必须实现接近完全的自给自足。本书详细介绍了下一代闭环生命支持系统（CELSS）的设计理念，强调了物资回收和循环利用的效率： 水循环： 超临界水氧化技术在废水净化和二氧化碳转化为饮用水方面的应用。 食物生产： 垂直农业、气培和水培系统在微重力或模拟重力环境下的优化，以及如何通过生物反应器生产必需的蛋白质和脂肪。 大气管理： 如何高效地捕获和回收宇航员呼出的CO2，并将其转化为氧气和甲烷（用于推进剂或生命支持），同时维持精确的气体组分平衡。 --- 第三部分：星际的眼眸——遥感、通信与自主导航 飞船深入太阳系，与地球的通信延迟将以小时计，这使得依赖地面控制的任务模式变得不切实际。自主性、高带宽通信和精确导航是实现深空任务的关键技术支柱。 1. 太空延迟环境下的自主系统 本书探讨了人工智能（AI）和机器学习在深空探测器中的集成应用。探测器必须具备故障诊断、自我修复、任务优先级调整以及科学数据初步筛选的能力。我们分析了“任务级自主权”的实现路径，即探测器如何根据预设的科学目标，自主决定是否改变轨道、选择着陆点或调整仪器参数，而不必等待地球的遥控指令。 2. 激光通信的突破 射频通信（RF）在遥远距离下面临带宽瓶颈。本书着重介绍了深空激光通信（Optical Communication）的潜力，它可以将数据传输速率提高几个数量级。我们深入研究了高功率、高稳定性的空间基激光器技术，以及如何应对深空环境中由星际尘埃、太阳风和目标光束扩散造成的影响，确保数据链路的可靠性。 3. 导航的精度飞跃 在远离行星引力场测量的环境中，传统的星间导航（Interplanetary Navigation）面临挑战。书中详细阐述了基于脉冲星计时阵列（Pulsar Timing Arrays）的“深空导航”（DSN）技术的最新进展，以及利用相对论效应进行精确位置测定的前沿方法，确保探测器能够以米级的精度到达目标小行星或系外行星的预定轨道。 --- 结论：迈向系外文明的前奏 《深空探索：宇宙航行的前沿技术与未来展望》不仅是对现有技术的总结，更是对人类未来太空探索边界的预见。我们坚信，通过跨学科的工程创新和对基础科学的持续投入，人类终将掌握穿越星际的钥匙。本书以其严谨的科学态度和对未来技术的深刻洞察，为读者描绘了一幅充满挑战与希望的深空航行图景，激励下一代科学家和工程师，去实现真正意义上的星际旅行。

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这本书的装帧设计真是太棒了，封面那一抹温润的翠绿色，让人一拿在手就感觉心情舒畅，仿佛能触摸到大地深处的温暖。我原以为一本关于“地热直接利用”的专业书籍会是那种刻板、密密麻麻的公式和图表堆砌，读起来会像啃干面包一样乏味。但事实是，作者在文字组织上展现出了一种令人惊喜的流畅感和叙事性。它并没有直接深入到复杂的工程细节，反而用了大量的篇幅去描绘地热资源在全球范围内的分布奇观，比如冰岛那充满蒸汽的田园风光，以及新西兰毛利人利用地热进行传统烹饪的古老智慧。这种从宏观人文关怀切入的方式，极大地降低了入门的门槛。它更像是一部地理科普游记，而非单纯的技术手册。我尤其欣赏它对地热能“可持续性”的探讨，那种将人类福祉与自然和谐共存的愿景，透过文字娓娓道来，充满了人文关怀和对未来的深切期盼，读完让人对这门技术充满了敬畏和期待，而不是仅仅停留在冰冷的科学层面。

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这本书的印刷质量和排版细节处理得相当到位，纸张选用了偏哑光的环保纸，长时间阅读下来眼睛非常舒适，这一点对于我这种经常需要熬夜看书的读者来说，简直是福音。排版上，大量使用留白，使得关键定义和公式得以突出，不会让人感到信息过载。然而，我发现一个小小的问题，可能与我购买的这一批次有关——在涉及多相流体热力学计算的部分，有几个公式的上下标似乎在装订过程中有些轻微的模糊，虽然不影响理解主旨，但对于需要精确抄录的读者来说，会造成一些不便。尽管如此，作者在解释“闪蒸”和“全采热”这两种主要发电或供热模式的经济性对比时，采用了非常直观的流程图和表格，清晰地展示了不同温度资源下的投资回报率模型。这种将复杂经济学考量融入技术描述的手法，是我认为这本书最成功的地方之一，它让一个技术概念具备了清晰的商业可行性判断依据。

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我特别欣赏作者在全书行文中贯穿始终的那种谨慎乐观的态度。面对地热能巨大的潜力，许多宣传材料常常会夸大其词，描绘出一幅人人都能轻易开采、取之不尽的图景。而这本书则显得非常务实和成熟。它花了很大的篇幅去剖析地热勘探的失败率、初期钻井成本的高昂性，以及在某些地区可能面临的伴生气体（如硫化氢）处理难题。它没有回避这些“黑点”，反而将它们作为技术发展中必须跨越的障碍来认真对待。例如，书中对“地热资源枯竭风险”的探讨，没有简单地归咎于抽取速率过快，而是深入分析了如何通过人工回灌技术来维持储层压力和热平衡的复杂策略。这种深入问题核心、不回避风险的写作风格，极大地增强了文本的可信度和权威性。它教会读者如何以一种审慎的态度去评估和投资地热项目，而不是盲目地追逐热点。

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说实话，这本书的章节安排稍微有些跳跃。我注意到其中有一章，似乎突然插入了一大段关于“地质构造应力与热储层渗透率”的讨论，这部分内容本身的学术价值毋庸置疑，涉及了板块构造学和岩石力学的交叉点，但它和紧接着下一章关于“区域供暖系统中的管网设计与热损失控制”之间，缺乏一个平滑的过渡。这种陡然的学术深度变化，让我的阅读节奏被打乱了好几次。我得停下来，回溯前面的内容，才能勉强跟上作者对地应力场变化的描述。如果能增加一些更具体的工程实例，例如，在一个特定的地震活跃区，地热井是如何在保证长期稳定抽取的压力和温度下，设计其维护周期的，那会更有助于理解理论是如何在复杂、动态的地下环境中得到应用的。目前的结构更像是将几篇高质量的学术论文拼凑在一起，虽然内容扎实，但整体的连贯性和叙事逻辑稍显不足，对习惯线性阅读的读者来说，需要付出更多的认知努力去构建知识体系。

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我是一个对能源转型有着浓厚兴趣的行业观察者，购买这本书原本是想寻找一些关于最新热泵技术和深层井下换热器效率提升的深度数据和案例分析。然而，这本书的侧重点似乎更偏向于历史梳理和宏观政策引导。它花了好几页篇幅细致地回顾了罗马时代利用温泉进行浴场建设的历史演变，以及近代以来，尤其是在上世纪七十年代能源危机背景下，各国政府如何将地热提升至国家战略高度的决策过程。这些背景知识固然重要，构建了一个扎实的理论框架，但对于我这种更关注“当下如何实现商业化落地和技术瓶颈突破”的读者来说，显得略微“虚”了一些。书中的图表很多是概念性的示意图，而非实测数据对比曲线。比如，关于如何优化特定地质结构下的流体循环效率，我期待看到更精细的数值模拟结果，但书中更多的是对“前景广阔”的定性描述。总体来说，它更适合初学者建立对地热领域的整体认知，对于寻求前沿技术突破的工程师来说，可能需要辅以其他更专业的期刊论文。

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