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出版者:Amer Society of Civil Engineers

作者:Puppala, Anand J. (EDT)/ Fratta, Danta (EDT)/ Alshibli, Khalis (EDT)/ Pamukcu, Sibel (EDT)

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:

价格:100

装帧:Pap

isbn号码:9780784408612

丛书系列:

图书标签:

• Site Investigation
• Geotechnical Engineering
• Geomaterials
• Soil Mechanics
• Foundation Engineering
• Ground Improvement
• Characterization
• Geophysics
• Laboratory Testing
• Field Testing

好的，以下是基于您提供的书名，但内容完全不同的图书简介，侧重于其他领域，并力求详实且自然。 --- 《寰宇星图：深空探测的物理学与工程前沿》 内容概要 本书旨在全面而深入地探讨当前深空探测任务背后的核心科学原理、尖端工程技术，以及未来十年人类探索太阳系乃至更遥远星际空间的战略部署。本书并非关注地球表面或近地轨道的研究，而是将视野投向广袤的宇宙，聚焦于如何克服巨大的距离、严苛的环境以及有限的资源限制，实现对行星际空间、系外行星及其母星的精确观测与物质取样。 本书结构清晰，分为四个主要部分：第一部分奠定理论基础，梳理了天体力学在复杂轨道设计中的应用，特别关注霍曼转移轨道之外的高效、低能耗推进技术；第二部分深入解析了探测器的硬件设计与环境适应性，涵盖了深空辐射防护、极端温度管理以及自主导航系统的最新突破；第三部分聚焦于数据采集与分析，详细阐述了高灵敏度遥感仪器、等离子体探测器以及原位材料分析技术在目标天体特性识别中的关键作用；第四部分则展望了下一代任务概念，包括星际信使的研发、系外行星大气光谱的深入剖析，以及未来载人登陆火星的工程挑战与解决方案。 详细内容章节概述 第一部分：星际航行的动力学与推进革命 本部分首先回顾了开普勒定律和牛顿运动定律在构建基础轨道模型中的地位，随后迅速转向现代深空任务中的非开普勒运动规划。重点阐述了引力助推（Gravity Assist）技术的精确数学建模，如何通过多行星飞越实现动量传递，从而极大减少化学燃料的需求。 第1章：进阶轨道力学 周期性轨道与混沌理论： 在太阳系内复杂引力场（如木星-土星系统）中，如何利用拉格朗日点（L1至L5）的稳定性来维持探测器的长期驻留或作为中转站。 多体问题求解的数值方法： 讨论了高精度数值积分算法（如Runge-Kutta的改进版本）在行星际轨迹优化中的应用，确保数年航程的误差控制在可接受范围内。 第2章：突破化学火箭的局限：先进推进系统 电推进系统（Electric Propulsion）： 全面分析了霍尔效应推进器（HET）和离子推力器（Ion Thrusters）的工作原理、比冲（Specific Impulse）优势及其功率需求。详细对比了其在低推力、长时间加速任务（如飞往冥王星或小行星带）中的效能。 核热推进（NTP）与核电推进（NEP）： 探讨了利用核裂变反应堆提供推力或电能的前景，包括反应堆屏蔽设计、热交换效率，以及针对载人任务的反应堆安全部署方案。 太阳帆与磁帆技术： 介绍了利用光子压力或行星磁场进行无燃料加速的原理，重点分析了材料科学对超轻薄反射膜的要求，以及在缺乏光照的深空如何实现磁帆的应用。 第二部分：极端环境下的探测器工程与生存 深空探测器必须在真空、高低温差、强辐射和微流星体撞击等多重极端环境下稳定运行数年甚至数十年。本部分聚焦于保障探测器“健康”的技术。 第3章：辐射环境的挑战与防护 宇宙射线与太阳粒子事件（SPEs）： 详细描述了银河宇宙射线（GCR）和高能质子束对电子元件的单粒子翻转（SEU）和总剂量效应（TID）。 多层屏蔽材料的优化： 比较了铝、钽、聚乙烯等材料在减轻特定能量粒子损伤方面的效率，并介绍了“被动-主动”混合屏蔽策略的设计考量。 辐射硬化电子学： 探讨了抗辐射加固设计（Rad-Hard Design），包括使用SOI（Silicon-on-Insulator）技术、冗余设计与错误检测与修正（EDAC）算法在内存和处理器中的部署。 第4章：热管理与电源系统 热平衡与温度控制： 分析了在强日光照（如水星任务）和极度黑暗（如柯伊伯带任务）下，如何通过多层隔热毯（MLI）、热管、辐射器和加热器实现精密的±5°C温度控制。 深空电源解决方案： 深入剖析了多同位素热电发电机（MMRTG）的工作原理，包括钚-238的衰变热能转换效率，以及新型斯特林发电机在提高热电转换效率方面的潜力。针对近距离日行者，则详细讨论了先进的抗热光伏阵列设计。 第5章：自主导航与故障恢复 天基与星敏感器导航： 阐述了利用遥远恒星作为参照系进行绝对定位的技术，以及多普勒测距在行星际空间中的精确应用。 星际自主决策系统（IDS）： 讨论了如何在通信延迟达到数小时的情况下，使探测器能够独立识别科学目标、规避危险（如微流星体群或卫星阴影）并自我诊断故障，保证任务连续性。 第三部分：目标天体的原位探测与远程遥感 本部分将视角从探测器本身转向其目标——行星、卫星、彗星和小行星。重点在于如何“看”清它们，并“触摸”它们的物质构成。 第6章：高光谱成像与地表成分分析 成像光谱仪（Imaging Spectrometers）： 详述了可见光、红外和紫外波段成像仪如何通过分析反射或发射光谱，识别出如水冰、有机分子、硅酸盐矿物等关键物质的吸收特征。 激光诱导击穿光谱（LIBS）的深空应用： 解释了LIBS如何通过高能激光烧蚀目标表面，分析等离子体发出的特征谱线，从而实时确定元素的定量和定性成分，适用于着陆器和巡视器。 第7章：磁场、等离子体与内部结构推断 磁力计与等离子体分析仪： 讨论了如何通过测量行星或卫星周围的磁场扰动和高能粒子流，来推断其内部是否存在发电机效应（如地球、木星）或评估辐射带的强度。 重力场反演： 介绍了通过精确跟踪探测器在目标天体上空飞越时的微小多普勒频移，来绘制高分辨率的重力场模型（如引力场球谐函数），从而推断冰壳层下海洋的存在性或地核的分布。 第四部分：未来展望与星际使命的蓝图 本书的收尾部分聚焦于当前正在研发的下一代高风险、高回报的探索概念。 第8章：系外行星大气的透视 凌日法与视向速度法的局限性突破： 阐述了下一代空间望远镜（如詹姆斯·韦伯空间望远镜的后继者）如何利用直接成像结合高对比度技术，以及高分辨率光谱技术，来捕捉系外行星的微弱光信号。 生物标记物与技术标记物： 重点分析了寻找大气中氧气、甲烷、水蒸气等生物指示剂的观测策略，并讨论了寻找潜在的“技术信号”（Technosignatures）的可能性。 第9章：载人登陆火星的系统集成与挑战 在轨资源利用（ISRU）： 深入探讨了如何利用火星大气中的二氧化碳制造返回所需的甲烷燃料和氧气，这是实现可持续载人任务的关键。 长期辐射暴露与生命支持系统： 分析了宇航员在前往火星途中及登陆后数月面临的累积辐射剂量，以及封闭式、高可靠性的生态生命支持系统（ECLSS）的设计冗余要求。 --- 目标读者： 本书适合航空航天工程、行星科学、物理学专业的本科高年级学生、研究生，以及深空任务规划师和对前沿航天技术有浓厚兴趣的专业人士。 关键词： 深空推进，核能热推进，辐射硬化，行星大气光谱，自主导航，引力助推，系外行星，火星载人任务。

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