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出版者:机械工业

作者:刘萍

出品人:

页数:155

译者:

出版时间:2008-7

价格:15.50元

装帧:

isbn号码:9787111244301

丛书系列:

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好的，这是一份关于《宇宙航行学原理与实践》的图书简介。 --- 《宇宙航行学原理与实践》 —— 跨越星辰的工程、物理与未来展望 目标读者： 航空航天工程师、天体物理学专业学生、深空探索爱好者、以及对行星际旅行和轨道力学有浓厚兴趣的科技工作者。 预计页数： 1280页（含大量图表、案例研究和工程蓝图） --- 内容提要 《宇宙航行学原理与实践》是一部全面、深入且极具前瞻性的专业著作，它旨在系统地梳理和阐述自人类首次发射火箭以来，所有与航天器在太空中进行精确导航、轨道维持、变轨机动以及最终任务完成相关的理论基础、工程实现、导航技术和未来挑战。本书超越了基础的轨道力学介绍，重点聚焦于复杂多体系统下的实时决策、深空通信延迟下的自主控制，以及载人任务中的生命保障与辐射防护工程的航行学融合。 本书分为六大部分，逻辑清晰地构建了一个完整的航天任务生命周期视角下的航行学知识体系。 --- 第一部分：航天动力学与轨道基础重构 (Orbital Dynamics Reimagined) 本部分将基础的开普勒定律和牛顿万有引力定律提升至现代航天任务所必需的精度。 高阶摄动力学分析： 不仅讨论主要的行星引力摄动，更详细分析了地球椭球形非均匀重力场（如J2、J3效应的精确建模）、太阳光压、大气阻力（在低地球轨道LEO和高层大气中的差异化处理）以及月球和太阳对近地轨道的长期稳定性影响。 非保守力学与轨道衰减： 深入探讨了大气阻力模型（如Bates模型与基于分子动力学的修正）在再入过程中的应用，以及如何通过精确的轨道维持（Station-Keeping）策略来补偿这些长期衰减效应。 霍曼转移与最优控制： 对经典的三维轨道机动（如双脉冲转移、引力助推）进行了数值优化分析，引入了庞特里亚金极大值原理在有限推力（Low-Thrust）推进系统中的初步应用。 --- 第二部分：深空导航与制导系统 (Deep Space Navigation and Guidance) 这是本书的核心创新之一，重点解决远离地球参考系时的定位难题。 行星际导航基础： 详细介绍了深空探测器如何利用星光传感器（Star Trackers）、太阳帆（Sun Sensors）和惯性测量单元（IMU）进行姿态确定。 测距与测速技术： 重点剖析了深空网络（DSN）的两向独立频率传输（Two-Way Doppler Tracking）技术，以及如何从多普勒频移中精确反演出航天器的速度向量。针对遥远目标（如柯伊伯带任务），探讨了VLBI（甚长基线干涉测量）在超远距离测距中的误差来源与校正方法。 滤波理论在航行学中的应用： 深入讲解了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在处理高动态和非线性导航数据中的具体实施流程，以及如何结合先验知识进行状态估计。 --- 第三部分：推进系统与轨道修正工程 (Propulsion Integration and Orbital Correction) 本部分将动力学理论与实际的工程实现紧密结合。 高比冲推进器的性能建模： 对离子推进器（如霍尔推进器）和电磁推进系统的性能参数（推力、比冲、功率效率）进行了详细的工程建模，并讨论了它们在长任务中的轨道设计哲学——从快速转移到高效能转移的转变。 制动与着陆制导： 针对月球、火星等不同重力场目标，详细分析了精确梯度下降制导（Powered Descent Guidance）算法。特别关注了地形相对导航（TRN）技术，即如何利用机载激光雷达和视觉传感器实时匹配预存地形图，以确保安全着陆点。 姿态控制与轨道保持： 涵盖了反应轮（Reaction Wheels）的饱和问题、磁力矩器（Magnetorquers）的使用限制，以及在需要高精度指向时对微推进器（Micro-thrusters）的集成应用。 --- 第四部分：复杂轨道设计与任务场景 (Complex Trajectory Design and Mission Scenarios) 本部分侧重于展示理论在尖端航天任务中的应用。 拉格朗日点与Halo轨道设计： 详细介绍了L1、L2、L5点的平衡点特性，并使用周期性轨道理论设计了稳定的Halo轨道，讨论了其在空间望远镜和深空通信中继站选址的重要性。 小行星捕获与行星际飞越： 探讨了如何利用弱引力场机动（Low-Energy Transfers, LETs），通过月球或行星的弱稳定边界（WSB）进行燃料优化转移，以实现对小型天体的精确会合。 多航天器编队飞行（Formation Flying）： 针对未来的空间基础设施建设，分析了相对导航误差的累积效应，并介绍了虚拟路径（Virtual Path）方法来维持稳定的相对几何构型。 --- 第五部分：辐射、生命保障与航天器可靠性 (Reliability and Environmental Factors) 航行学不再仅仅是几何和物理，它必须纳入对“载荷”的保护。 空间环境建模： 详细阐述了太阳活动周期、范艾伦辐射带的粒子通量模型，以及它们对电子设备和乘员的辐射剂量影响。 辐射防护与容错设计： 讨论了如何将辐射防护层厚度作为轨道选择（如轨道高度和倾角）的一个重要约束条件，并分析了单粒子事件（SEE）对导航计算机的影响及冗余设计策略。 自主决策与应急处理： 鉴于深空通信的巨大时延，本章重点分析了故障检测、隔离与恢复（FDIR）系统的航天器端设计，以及在导航数据丢失或传感器失效时，系统如何自主切换到基于惯性的安全模式。 --- 第六部分：未来展望与新兴技术 (Future Directions and Emerging Technologies) 曲速驱动与引力场操纵的理论极限探讨： （此部分为理论探索，不涉及现有技术实现，旨在激发思考） 星际航行的推进概念： 对先进的核热推进（NTP）、反物质推进（理论潜力分析）以及光帆（Solar/Laser Sailing）在星际尺度上的航行学挑战进行了定性分析。 量子导航系统： 探讨了基于量子纠缠或量子传感器的下一代导航精度潜力，以及它们如何克服传统IMU的漂移问题。 --- 《宇宙航行学原理与实践》不仅是教科书，更是一份对人类探索未知的工程路线图。它以严谨的数学推导为骨架，以最新的工程案例为血肉，确保读者能够掌握从地球轨道设计到星际飞行的全方位、高阶航行学知识体系。

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这本书在生态学和生物多样性方面的论述，达到了相当高的专业水准，阅读体验堪称是一次关于地球生命系统的深度旅行。它没有停留在简单的食物链和食物网的罗列上，而是着重探讨了生态系统的动态平衡和稳定性机制。例如，在讲解生物地球化学循环时，对碳循环和氮循环的复杂路径进行了细致的剖析，特别是引入了人为因素（如温室气体排放、化肥使用）对这些自然循环的干扰，这部分内容让我对当前全球环境问题有了更深层次的认识。书中对群落演替的描述尤其精彩，从先锋群落到顶级群落的转变过程，配上了不同时间点植被变化的实景照片，真实感十足。此外，它对生物多样性的价值评估，不再局限于药用和经济价值，而是深入探讨了生态系统服务功能（如水源涵养、气候调节）的不可替代性，这种宏大的视角，让我对保护自然资源有了更强烈的责任感。虽然有些专业名词需要查阅，但清晰的术语解释和丰富的图表支持，使得理解门槛并不算高，绝对是拓展视野的上乘之作。

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这本书的“探究与实践”模块是其最大的亮点之一，它成功地将一个原本偏向理论学科的生物学，转化成了一种动手操作的科学活动。我最喜欢的是它设计的一系列关于微生物培养和显微观察的实验指导。这些指导不仅仅是给出了操作步骤，更重要的是，它细致地阐述了实验背后的科学原理——为什么需要特定的培养基、为什么温度和湿度如此关键、以及如何排除实验误差。例如，在观察洋葱表皮细胞有丝分裂的实验中，它不仅教你如何染色，还专门辟出了一章讲解了如何通过细胞分裂的相位比例来估算细胞周期的时间，这是一种非常高级的科学探究方法。另外，书中对生物学研究历史的穿插介绍也处理得非常巧妙，很多关键发现的背景故事，比如巴斯德的灭菌实验，都以一种叙事性的方式呈现，让知识的获取过程充满了人情味和启发性，读起来完全没有被知识轰炸的疲惫感，反而激发了我亲自去尝试和验证的冲动。

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我必须承认，这本书在对分子生物学基础知识的讲解上，采取了一种极为严谨和体系化的推进方式，这一点对于想要打下坚实基础的读者来说，无疑是一个巨大的加分项。它对DNA复制、转录和翻译过程的描述，可以说是将细节打磨到了极致。不像我之前看过的其他资料只是简单地提及了DNA聚合酶或RNA聚合酶的作用，这本书详细区分了原核生物和真核生物在这些过程中的特异性差异，比如真核生物mRNA的剪接机制，那些内含子的切除和外显子的连接，通过精细的图解，让我清晰地看到了信使RNA是如何从“半成品”蜕变为最终的“蓝图”。尤其是对中心法则的延伸讨论，涉及到了逆转录酶和朊病毒等反常现象，这部分的深度和广度都令人印象深刻。尽管早期章节需要投入大量精力来消化这些微观层面的信息，但一旦掌握了这些核心机制，后面学习基因工程等应用技术时，就会感觉水到渠成，这本书为我构建了一个非常稳固的知识框架，而不是零散的知识点堆砌。

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说实话，我对这本书的某些设计感到非常惊喜，尤其是在遗传学这一块的叙述方式。它没有急于抛出孟德尔的定律，而是先用了一大段引人入胜的篇幅，回顾了人类历史上对性状遗传的种种猜测和误解，这种历史的铺陈，一下子就把读者带入了知识诞生的情境中，让人对后续的科学发现充满了期待。当我读到分离定律和自由组合定律时，作者没有直接给出数学模型，而是设计了一系列富有挑战性的假想实验，引导我们自己去推导比例关系，这极大地锻炼了我的逻辑推理能力。更绝的是，书中对基因突变和染色体变异的讲解，插图极其精妙，那些复杂的染色体结构变化，通过三维动态的示意图展示出来，即便是最晦涩的平衡易位和非整倍体形成，也变得一目了然。我特别喜欢它对人类遗传病案例的选取，那些真实的家族谱系图分析，让我真切地感受到遗传学不仅仅是实验室里的理论，更是关乎人类命运的科学。这本书在“探究性学习”方面做得非常出色，很多知识点都设置了“思考与讨论”栏目，迫使你跳出被动接受知识的状态。

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这本《高中生物》简直是打开了我对生命世界的一扇全新的大门，我得说，它在某些章节的处理上，简直是教科书级别的清晰和深入。比如关于细胞呼吸那一部分，我以前总觉得这玩意儿枯燥得要命，公式一堆，但这本书里，作者用了一种非常直观的比喻，把线粒体描绘成了一个精密的“能量工厂”，详细阐述了糖酵解、克雷布斯循环到电子传递链的每一个步骤，每一步的酶促反应、ATP的得失，都配上了彩色的、逻辑性极强的流程图。我甚至能想象出那些分子在细胞内忙碌的样子。特别是对乳酸发酵和酒精发酵的对比分析，不仅点明了最终产物的不同，还从环境适应性角度分析了这两种代谢途径在生物进化中的意义，这已经超出了死记硬背知识点的层面，真正让我体会到了生物学思维的魅力。而且，书中的案例选择非常贴近生活，比如探讨了运动后肌肉酸痛的生化原因，这种将理论与实际紧密结合的方式，让学习过程变得异常流畅和有趣，完全没有传统教材那种令人昏昏欲睡的刻板感。我花了整整一个周末才啃完这部分，但收获的知识密度和理解深度，远超我过去好几个月的摸索。

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