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出版者:高等教育出版社

作者:邵长泰

出品人:

页数:187

译者:

出版时间:2005-7

价格:17.40元

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isbn号码:9787040169201

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行星轨道与星际航行：宇宙探索的理论基石 作者： 艾莉丝·范德比尔特 出版社： 苍穹之眼学术出版 页数： 680页 装帧： 精装，附带全彩星图索引 定价： 298.00 元 --- 内容简介： 《行星轨道与星际航行：宇宙探索的理论基石》并非一本关于基础力学公式推导的习题集，而是一部深度聚焦于天体力学在实际空间任务中应用的权威专著。本书旨在为高等院校天文学、航空航天工程及理论物理专业的学生和研究人员提供一个全面、深入且极具实践指导意义的知识框架，探讨如何利用牛顿万有引力定律和爱因斯坦的广义相对论，精确预测、规划和执行穿越太阳系乃至恒星际的航行任务。 本书的核心叙事围绕着“精确计算”与“任务实现”之间的桥梁构建展开。全书共分为五个宏大模块，层层递进，确保读者在掌握基础理论的同时，能够掌握前沿的轨道设计与机动策略。 第一部分：经典轨道动力学的回归与深化 本部分首先回顾了开普勒定律和基于牛顿定律的二体问题解法，但并未止步于教科书的范畴。作者范德比尔特教授以其在深空探测任务规划中的丰富经验，引入了“高精度历书生成”的概念。重点讲解了如何利用拉格朗日点（L1至L5）的周期性轨道特性，设计低成本、高效率的观测站和通信中继网络。 摄动效应的精细化处理： 详细分析了太阳系内八大行星、小行星带、柯伊伯带天体对目标航天器轨道产生的长期积累性摄动。书中引入了佩斯切尔（Pesschel）积分方法，用以估算这些微小引力源对任务窗口期（Launch Window）的影响，尤其是在涉及木星引力弹弓效应的行星际转移轨道设计中。 非保守力场的考量： 阐述了太阳辐射压、行星大气阻力（在近地或近行星轨道阶段）以及潮汐力（在环绕岩石行星或气态巨行星时）如何偏离理想的开普勒椭圆。书中提供了数值模拟的参数集和校正模型，指导读者构建能适应真实太空环境的轨道模型。 第二部分：多体问题与航迹规划的艺术 本书的第二部分是全书的理论核心，它直面复杂的多体问题，这是任何实际航天任务都无法回避的挑战。范德比尔特教授将复杂问题分解为可处理的模块。 限制性三体问题（Restricted Three-Body Problem, RTBP）： 详细剖析了太阳-地球-航天器系统中的拉格朗日点。重点分析了如何利用这些“引力平衡点”实现“轨道锁”技术，以最小的燃料消耗维持探测器在特定观测位置的稳定运行。本书提供了一个关于“地月转移轨道（EML）”的案例研究，展示了如何通过巧妙的巡航段调整，避开高能耗的霍曼转移，转而采用能量更优化的“弱耦合”路径。 N体系统的摄动修正与控制： 探讨了在多行星会合任务（如旅行者号任务）中，如何运用“动力学规划软件”进行实时轨道修正。书中对“脉冲推进”（Impulsive Maneuvers）与“低推力推进”（Low-Thrust Propulsion，如离子推进器）的适用场景进行了严格的对比分析，并提供了基于卡尔曼滤波的轨道确定与预测流程。 第三部分：星际介质与相对论效应 随着人类探索视野的拓展，对更远距离的航行规划，经典力学已显不足。第三部分将读者带入相对论的疆域。 广义相对论在深空中的修正： 阐述了水星近日点进动、光线弯曲等效应如何被纳入到高精度星际导航系统中。书中详细解释了如何修正星光掩星观测（Occultation）中由引力透镜效应引起的定位误差。 星际航行的新挑战： 探讨了当航天器速度接近光速（虽然目前技术尚未达到，但理论模型必须先行）时，时间膨胀和长度收缩对任务规划的影响。特别关注了对穿越奥尔特云或假设的邻近恒星系统时，微小星际物质撞击和宇宙背景辐射带来的动量变化估算。 第四部分：轨道机动与推进技术集成 本部分侧重于“如何实现”理论上的最优轨道。它连接了纯理论与工程实现。 最优控制理论在轨道设计中的应用： 引入庞特里亚金最大值原理，用于推导燃料效率最高的推力矢量控制策略。书中提供了几个经典的“阿波罗式”月球轨道捕获（Lunar Orbit Insertion, LOI）的优化解，以及火星着陆软着陆的“跳跃式进入”轨迹优化。 非常规推进系统的整合： 除了化学火箭，本书也详细分析了太阳帆、磁帆以及新兴的核聚变推进概念对轨道几何的影响。重点在于如何将这些低推力、高效率推进系统的输出参数，无缝嵌入到传统的多体轨道传播器中，进行统一的性能评估。 第五部分：自主导航与任务鲁棒性 最终，本书讨论了在远离地球通信范围时，航天器如何自主维持其轨道。 天体参照系与惯性导航： 详细介绍了如何利用脉冲星计时阵列（Pulsar Timing Arrays）作为终极深空导航的绝对参考系。分析了本地引力场波动对惯性测量单元（IMU）的漂移影响，以及如何通过对遥远类星体和星云的观测进行定期校准。 故障恢复与轨道冗余设计： 探讨了在轨道计算单元发生单点故障时，如何设计“基于物理规则”的应急轨道维持程序，确保航天器不会因软件错误而偏离预定安全区域。 --- 读者对象： 本书是为研究生及博士后研究人员量身打造的进阶读物，尤其适合从事深空探测轨道设计、卫星星座优化、以及需要将理论天体力学应用于实际航天任务的工程师和科学家。书中包含大量复杂的数学推导和数值计算示例，要求读者具备扎实的微积分、微分方程和线性代数基础。它不是一本基础的力学参考书，而是将这些基础转化为解决宇宙航行实际难题的工具箱。

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我必须承认，我对这份学习资料的期望值本来就不高，毕竟市面上充斥着太多粗制滥造的教辅产品，但这本东西刷新了我对“粗制滥造”的认知下限。它的印刷质量堪忧，纸张薄得像蝉翼，墨水还经常洇开，尤其是在那些需要画图示意的题目旁边，那些本该清晰的箭头和矢量符号，被印得模糊不清，像是被水浸泡过一样。更别提排版上的问题，行距忽宽忽窄，段落间距时而拥挤不堪时而又空旷得像荒漠，阅读起来极其费神。我花了很长时间才适应这种混乱的视觉体验，但即使适应了，做题时的效率依然低下。这些题目，乍一看好像涵盖了各个领域，但仔细推敲，你会发现很多题目都是对同一个概念的机械重复，只是换了个不同的数字进行计算而已，缺乏真正的创新和思维拓展性。比如，关于牛顿第二定律的应用，它能变着花样考你多少次用相同的模型去解决问题？我做完前三章的习题，感觉我的大脑并没有被“锻炼”到，反而像是被强行灌输了一堆重复的公式和套路。真正好的练习册，应该能引导学生跳出固有的思维框架，去探索问题的本质。而这本，却似乎在鼓励死记硬背和机械套用。我更倾向于认为，这更像是一个匆忙拼凑出来的草稿集，而不是一本经过严格审校和科学设计的教材。对于那些追求效率和深度理解的学习者来说，这种低效的重复只会带来无尽的枯燥和挫败感。我真希望出版商能对自己的产品负责一点，至少在纸张和排版上能达到一个基本的行业标准。

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我必须极其坦率地指出，这本书的编辑和校对工作简直是草率到了极点。我不是在吹毛求疵，但物理计算的严谨性要求我们对每一个符号、每一个变量都保持高度的敏感性，而这本书在这方面犯下的错误多到令人发指。最让我感到震惊的是，在好几个关键的例题中，题目本身给出的已知条件是矛盾的！例如，有一道关于动量守恒的二维碰撞问题，给出的两个物体的初始速度方向向量乘积竟然是零，这意味着它们应该沿着同一条直线运动，但这道题后续的计算和图示却描绘了一个典型的斜向碰撞过程，这在物理上是自相矛盾的，根本无解。类似这样的硬伤，我在翻阅的前三分之一部分就发现了不下五处。这让我对后续所有题目的“标准答案”都产生了深深的怀疑。如果连题目本身都是基于错误的假设构建的，那么无论是学生自己解出的答案，还是印刷厂提供的“参考答案”，都失去了其存在的意义。这样的出版物不仅浪费了读者的学习时间，更重要的是，它可能会在学生心中种下错误的物理观念，让他们对问题的建立和条件的设定产生错误的认知。一个优秀的练习册，应该是学习过程中的可靠伙伴，它应该引导我们走向真理，而不是将我们引向逻辑的死胡同。这本书，绝对称不上是可靠的伙伴，它更像是一个充满误导性陷阱的“定时炸弹”，我建议所有使用者在使用时，必须携带至少两本权威参考书进行交叉验证，否则风险自负。

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打开这本练习册，我体验到了一种久违的、近似于在迷宫中摸索的挫败感。它的结构松散得像一团散开的毛线球，根本找不到任何逻辑主线。如果说一本好的教辅是搭建一座通往知识高峰的阶梯，那么这本书就像是随机散落在地上的零碎石块，你必须自己去思考如何将它们堆砌起来，才能勉强形成一个可以攀爬的形态。让我举个例子，在讨论电磁感应现象的章节，它竟然没有事先明确指出法拉第定律和楞次定律的核心思想和应用条件，而是直接抛出了一系列复杂的应用题，要求读者自己去“领悟”这些定律是如何运作的。对于那些对基础概念掌握得不够扎实的同学来说，这简直是自杀式的学习方法。我试图通过翻阅目录来寻找线索，但目录本身就设计得非常业余，很多章节的命名含糊不清，让人无法准确判断其内容侧重。更让我恼火的是，书中对一些关键物理量的单位表示法混用现象严重，一会儿用国际标准单位，一会儿又用一些过时的或者地区性的单位表示法，这在需要精确计算的物理学科中是绝对不能容忍的错误。这种不规范性，不仅误导了初学者对科学严谨性的认识，也给后续的计算带来了极大的困扰，我必须时刻保持警惕，检查每一个数字后面的单位是否符合上下文。总而言之，这是一次非常令人沮丧的阅读体验，它更像是一份未完成的研究报告草稿，而非一本面向大众的练习工具书。

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这本书给我的感觉，就像是作者从一本厚厚的、内容极其专业的高等物理参考书中，随机截取了数百个例子，然后用最简陋的方式重新包装了一下，试图伪装成一本“全面覆盖”的练习册。它的问题在于缺乏层次感和针对性。它试图取悦所有人，结果就是它没有真正服务好任何一个特定学习阶段的人。对于初学者而言，那些过于复杂的背景知识和跳跃的数学工具让他们望而却步，每道题目背后似乎都隐藏着一个需要独立查阅的知识点，这使得学习过程充满了不必要的摩擦。而对于那些已经有一定基础的人来说，这本书提供的题目又显得过于基础和重复，几乎没有任何能够激发批判性思维的“陷阱题”或“开放性问题”。我花费了大量时间去研究那些看起来“花哨”的题目，结果发现它们的解题思路极其单一，无非是套用公式A加公式B的简单组合。这本书完全没有体现出物理学思维的精髓——即如何将复杂的现实问题抽象、建模，并用最简洁的数学语言去描述和解决。我更像是被动地在进行公式的填空游戏，而不是主动地在探索物理世界的规律。我宁愿花时间去啃一本内容少但讲解深入的经典教材，也不愿意被这种内容庞杂却缺乏内涵的练习册所拖累。这本练习册，更像是一堆散落的知识点碎片，而非一块坚实的知识基石。

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这本笔记简直是灾难，我简直不敢相信自己竟然会买下这样一本所谓的“学习辅导材料”。首先，从封面设计开始就透露着一股廉价和敷衍的气息，那种老旧的排版和毫无新意的配色，让人联想到上个世纪的教科书。当我翻开内页，更是令人大失所望。里面的题目设置毫无逻辑可言，东一榔头西一棒子，完全没有循序渐进的感觉。比如，前一页还在考微积分的基础概念，下一页就突然跳跃到量子力学的深奥问题，中间没有任何过渡和铺垫，让人完全摸不着头脑。更要命的是，它的解析部分，简直就是对智商的侮辱。很多步骤都是直接跳跃的，仿佛作者认为读者都已经掌握了所有中间过程，或者干脆就是偷懒不想写清楚。当我遇到一道题卡壳，试图通过解析来理解时，结果发现解析本身就是一个更大的谜团，充满了晦涩难懂的术语和含糊不清的表述。我不得不花大量时间去查阅其他更专业的教材来理解这个练习册里的“标准答案”，这简直是本末倒置，完全违背了使用练习册的初衷——那就是用来巩固和检验学习成果的，而不是用来制造更多困惑的。如果说这是一本面向初学者的入门书籍，那它无疑是失败中的失败；如果目标是高阶学习者，那它的深度和广度又远远不够，显得非常肤浅和零碎。我强烈建议所有希望认真学习物理的同学避开这本书，去寻找那些真正用心编写、结构清晰、讲解透彻的优质资源。这本练习册，我真的给零分，它浪费了我的时间和金钱，并且严重打击了我学习的积极性，感觉就像是买了块垫桌脚的砖头。

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