Space Propulsion Analysis and Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill College

作者:Humble, Ronald

出品人:

页数:768

译者:

出版时间:1995-9

价格:$ 83.62

装帧:Pap

isbn号码:9780070313200

丛书系列:

图书标签:

• Space Propulsion
• Rocket Propulsion
• Spacecraft Propulsion
• Propulsion Systems
• Aerospace Engineering
• Rocket Design
• Space Travel
• Orbital Mechanics
• Thermodynamics
• Fluid Dynamics

蔚蓝星辰的低语：探索先进天体推进技术的新纪元 第一部分：序章——星际旅行的百年之问 自古以来，人类对星空的向往从未停歇。从伽利略的望远镜到阿波罗登月，我们已然叩响了太阳系的门扉。然而，广袤的宇宙尺度，使得现有化学火箭技术显得力不从心，高昂的燃料质量比和漫长的任务周期，构成了我们迈向深空探索的根本性障碍。 本书并非聚焦于已成熟的化学推进理论及其工程实现，而是将目光投向了更遥远、更具颠覆性的前沿领域。我们深知，若要实现载人登陆火星、探索木卫二乃至更远的柯伊伯带目标，必须实现推进效率（比冲）的革命性提升，以及对推进剂需求的根本性削减。 本书旨在为航空航天工程师、物理学家以及对未来太空任务充满热忱的研究人员，提供一个超越传统轨道力学范畴的知识框架。我们将深入剖析那些正处于理论孕育期或初步实验阶段的非化学推进系统的物理原理、工程挑战与未来潜力。重点关注的领域，是那些有望将比冲提升至数万秒，甚至理论上无限大的前沿技术。 第二部分：电推进系统的能效革命 电推进技术，作为实现高效率太空飞行的关键路径，其重要性不言而喻。然而，本书对电推进的探讨，将超越对霍尔推力器和离子推进器基本工作原理的常规性介绍，而是着重于下一代、高功率密度电推进系统的前沿研究。 2.1 磁场约束下的等离子体动力学 我们首先深入研究高功率密度等离子体源的设计与优化。这包括对不同电场和磁场配置下，等离子体密度、温度均匀性及离子束中性化效率的精细调控。重点讨论了磁镜约束效应在延长离子停留时间、提高电离效率方面的应用潜力，特别是针对新型惰性气体（如氙以外的氪或氩）作为工质的适应性研究。 2.2 突破比冲极限的场效应推力器 本书将详尽分析可变比冲推进系统（Variable Specific Impulse Thrusters, VASIMR 概念的深化研究）。我们将从等离子体波加热理论出发，解析如何通过射频波（RF）在不同的频率和功率密度下，动态调节排气速度，从而实现在任务不同阶段（如轨道转移与深空巡航）的最佳效率-推力平衡。特别关注磁流体力学（MHD）不稳定性对高功率等离子体稳定性的影响及其抑制技术。 2.3 推进剂的多元化与可持续性 在材料科学的视角下，我们探讨了非惰性气体推进剂的替代方案。这包括对水蒸气、碘蒸汽以及固态推进剂（如离子液体）在电场加热和电离过程中的热力学行为和材料兼容性分析。我们详细建模了碘电推进系统在长期运行中，其阴极和阳极材料的腐蚀动力学，以确保任务寿命的可靠性。 第三部分：核能的终极释放——核动力推进的前沿视野 核能驱动是实现人类快速跨行星旅行的最终钥匙。本书对核能推进的探讨，将严格避开已充分文档化的早期核热火箭（NTR）基础，转而聚焦于那些能提供数倍于NTR性能的先进概念。 3.1 裂变到聚变的桥梁：核脉冲推进的再评估 在回顾了“猎户座计划”的宏伟构想之后，本书将核心置于受控核聚变推进的最新进展。我们分析了磁约束聚变（如仿星器或托卡马克概念的微型化）应用于空间推进的可行性。探讨如何利用聚变反应释放的高能中子和阿尔法粒子，通过磁喷管高效地将其转化为推力，并提出了克服聚变反应堆微型化带来的中子屏蔽和热管理的创新策略。 3.2 反应堆堆芯材料的极端环境适应性 对于下一代核热火箭（NTR）的改进思路，我们不再满足于液氢工质的简单加热。本书深入研究了核电推进（Nuclear Electric Propulsion, NEP）系统中，先进陶瓷基复合材料（CMC）和耐高温合金（如铌-钨合金）在兆瓦级功率密度下的辐照损伤机制与蠕变特性。我们模拟了在极端热流和高能粒子流作用下，堆芯结构材料的失效模式，并提出了自修复材料在太空反应堆中的应用潜力。 第四部分：颠覆认知的无工质推进？ 本书的最后一部分，是对理论物理前沿的探索，涉及那些挑战传统牛顿力学框架的“新概念推进”。尽管这些领域仍存在巨大的科学争议，但其理论探索对于拓宽人类对动量守恒和能量转换的认知至关重要。 4.1 量子真空与零点能的推测性分析 我们审慎地探讨了基于卡西米尔效应或其他量子电动力学（QED）效应的推力产生机制。这部分内容侧重于理论模型的构建，分析了在特定电磁场几何结构中，真空能涨落是否能够被非对称地耦合以产生可测量的宏观动量转移。同时，严格区分了实验验证的严谨性要求与理论模型的推演界限。 4.2 引力场耦合与时空曲率操纵的理论探索 本书概述了基于广义相对论框架下，利用极高能密度或特殊质量分布，对局部时空几何产生影响的概念性推进方案。这包括对“曲速驱动”（Warp Drive）概念的理论物理基础进行解析，强调其对负能量密度（奇异物质）的依赖性，并评估了在现有物理学定律下，如何通过能量-动量张量来描述这种推进方式的理论可行性区间。 结语：通往奥陌陌的路径 本书的核心宗旨是前瞻性与严谨性的结合。我们拒绝空泛的科幻想象，而是将重点放在那些有坚实物理基础，但尚未实现工程化的先进推进技术上。从高比冲的电推优化，到高能密度的核聚变设想，再到对基础物理学极限的挑战，本书旨在为下一代空间探索者提供必要的理论工具箱，去解决“如何以合理的时间和成本，将人类送往太阳系边缘甚至更远”这一永恒的命题。最终的目标是，让星际旅行不再是科幻小说中的遥远梦想，而是可量化、可设计的工程问题。

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