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☆☆☆☆☆

出版者:Sage Publications Ltd

作者:Dr Nick Couldry

出品人:

页数:178

译者:

出版时间:2000-11-13

价格:USD 49.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780761963868

丛书系列:

图书标签:

• NickCouldry
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• 身份认同
• 跨文化交流

好的，这是一本名为《Inside Culture》的图书的详细简介，内容完全聚焦于其他领域，不涉及任何文化研究或相关主题。 --- 《轨道动力学与深空导航：星际航行的基础理论与实践》 导言：迈向无限的征途 自人类仰望星空的那一刻起，对宇宙的探索便成为我们文明最深层的驱动力之一。然而，将梦想从地球的引力井中解放，并精确地投射到太阳系乃至更远的星际空间，需要的不仅仅是勇气，更是对物理定律、数学建模和工程极限的深刻理解。 《轨道动力学与深空导航》是一部全面、深入的工程学与应用物理学专著，旨在为行星际任务的设计者、航天工程师、天体物理研究生以及所有对太空探索的“硬科学”基础感兴趣的读者，提供一套严谨、实用的理论框架和计算方法。本书彻底避开了社会学、人类学或艺术等领域，完全专注于描述物体在引力场中运动的精确数学规律，以及如何利用这些规律实现对航天器的精确定位和轨迹控制。 本书内容涵盖了从基础的开普勒定律到复杂的多体摄动效应，再到了解当前深空探测器实时导航所依赖的前沿技术。它不仅仅是一本理论教科书，更是一本实用的工程手册，其中穿插了大量关键的公式推导、实际任务案例分析，以及用于轨道计算的数值方法。 --- 第一部分：经典轨道力学基础 本部分为后续复杂章节奠定坚实的理论基础，核心在于牛顿万有引力定律和二体问题的精确解。 第一章：引力场的基本描述与参考系选择 我们从描述宇宙中物体所受引力场的数学模型开始。本章详细探讨了不同参考系（如惯性系、地球固定系、日心系）的选择对轨道计算精度和简化的影响。重点分析了坐标变换的矩阵代数，以及如何建立一个稳定的、可用于长期积分的惯性参考框架。 第二章：开普勒运动的解析解与轨道要素 开普勒定律是理解和预测单星体运动的基石。本章深入剖析了如何利用六个经典轨道要素（包括半长轴、偏心率、轨道倾角等）来唯一确定一个轨道。我们不仅推导了这些要素的物理意义，还详细讲解了如何从观测数据（如观测时间和位置矢量）反推出这些要素的计算流程，即著名的“轨道确定”问题。 第三章：轨道之间的转换与机动设计 航天器很少保持一个固定的轨道。本章的核心在于研究如何高效地改变轨道。从最基础的霍曼转移轨道（Hohmann Transfer）的能量效率分析，到更复杂的、涉及多次点火的非平面转移，本书提供了详细的最小燃料消耗策略。特别是，我们详细分析了比分（Breslau）轨道仪在行星际转移中的应用，展示了如何通过精确的摄动修正来实现燃料节省。 --- 第二部分：多体问题与摄动分析 在实际的深空任务中，航天器很少只受一个天体引力的影响。本部分转向处理更接近现实的复杂引力环境。 第四章：经典三体问题概述与限制性三体模型 虽然解析解（庞加莱和柯尼希斯）在理论上存在，但实际应用中我们依赖数值方法。本章首先介绍了限制性三体问题（如日-地-航天器系统），这是设计月球和地火转移轨迹的关键模型。我们深入探讨了拉格朗日点（L1到L5）的稳定性分析，并展示了如何利用这些“引力鞍点”来设计驻留轨道。 第五章：摄动力的建模与积分方法 行星、卫星、太阳光压、大气阻力（在近地轨道）等非主引力源被称为摄动力。本章详细介绍了如何将这些复杂的力学效应转化为数学模型。随后，我们对比了数值积分方法（如龙格-库塔法、辛积分法）在处理长期轨道预测中的稳定性和精度差异，尤其强调了辛积分在保守系统（如太阳系运动）中的优越性。 第六章：行星际轨道设计与弹道学 设计一条从地球到火星的轨道，需要考虑行星自身的运动。本章介绍了“发射窗口”的概念，即只有在特定时间点发射，航天器才能在正确的轨道上捕获目标行星。我们利用“转移弧线”和“时间函数”的概念，演示了如何计算最佳的飞行时间（TOF）和所需的特征速度增量 ($Delta V$)。 --- 第三部分：深空导航与轨道测定 将航天器送入预定轨道只是成功的一半。如何知道它“现在”在哪里，以及如何将其修正到预期位置，是本部分的核心。 第七章：航天器定位与观测技术 本章详细介绍了深空导航所需的观测硬件和数据处理技术。内容包括： 1. 激光测距（TLD）：对近地和月球任务的精度要求和误差来源分析。 2. 甚长基线干涉测量（VLBI）：如何利用射电望远镜网络测量信号到达时间差，从而精确计算航天器的地心方向。 3. 多普勒频移测量：实时测量航天器速度分量，是轨道修正规划的基石。 第八章：状态估计与卡尔曼滤波 导航的核心是状态估计——根据一系列不完全准确的观测数据，推算出航天器最可能的位置和速度（状态矢量）。本章重点讲解了扩展卡尔曼滤波器（EKF）和无迹卡尔曼滤波器（UKF）在轨道动力学中的应用。我们通过具体的噪声模型和协方差矩阵的演化，展示了如何融合来自不同观测源的数据，以获得最优的轨道状态估计。 第九章：实时轨道机动与自主导航 在远距离任务中，地面控制指令的延迟是致命的。本章讨论了自主导航系统（Autonomous Navigation）的前沿研究。这包括使用星敏（Star Trackers）进行姿态确定，以及基于视线观测和相对导航技术（如光学导航）来修正航天器的轨道。我们分析了如何设计轨道修正点火（TCM）的序列，以最小化累积误差，并确保航天器能安全地进入目标天体的捕获轨道。 --- 结论：工程的精确性 《轨道动力学与深空导航》旨在揭示人类工程如何驾驭宇宙的宏大尺度。本书中探讨的所有理论和方法，都是为了确保探测器能以厘米级的精度到达数十亿公里外的目标。它是一部关于如何将纯粹的数学转化为跨越星际距离的、可操作的工程实践的权威指南。本书中的每一个公式、每一个图表，都服务于一个单一的目标：精确、高效地，抵达目的地。

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I honestly think Dr Couldry himself is a bit more charming than this little book.

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