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出版者:

作者:Dorling Kindersley

出品人:

页数:48

译者:

出版时间:2008-9

价格:60.00

装帧:

isbn号码:9781405321662

丛书系列:

图书标签:

• 天文学
• 行星
• 恒星
• 宇宙
• 太空
• 科学
• 观测
• 星系
• 夜空
• 科普

宇宙的低语：行星际旅行的艺术与挑战 一本关于星际探索的实用指南，深入剖析人类迈向深空的每一步。 内容提要 本书并非对夜空中璀璨星体的浪漫描绘，而是一本严肃、详尽地探讨人类文明如何从摇篮——地球，走向更广阔宇宙的实用主义手册。它聚焦于星际旅行的工程学、生理学、社会学和哲学挑战，旨在为有志于参与或理解未来深空任务的读者提供一个坚实的基础。 第一部分：驱动：超越化学火箭的极限 本部分首先回顾了二十世纪的太空探索成就，迅速过渡到当前航天技术面临的瓶颈——特别是化学推进系统在跨越太阳系尺度上的低效率和漫长耗时。 1.1 推进系统的革命：从“推”到“拉” 我们将深入探讨目前被视为最具潜力的下一代推进技术。这包括对核热火箭（NTR）和核电推进（NEP）系统的详细分析，着重于其能量密度、推重比的权衡以及全球范围内容易核扩散的政治敏感性。 1.2 聚变与反物质的理论前沿 对于真正的星际旅行而言，惯性约束聚变（ICF）和磁约束聚变（MCF）驱动器是必要的。本书将详细描述聚变反应堆在航天器设计中的概念化应用，例如“脉冲聚变推进”的构想。在更具前瞻性的章节中，我们将触及反物质湮灭反应的效率分析，探讨如何安全、有效地产生、储存和引导反物质束流，以及其在极高速度下带来的物理挑战——例如，如何处理星际介质高速撞击产生的辐射。 1.3 太阳帆与光子推进 对于不需要携带大量燃料的无人探测器或低质量载人飞船，光帆（Solar Sails）和激光驱动帆（Laser-driven Sails）是关键技术。本章将详细介绍材料科学的突破——例如，超轻、高反射率的石墨烯薄膜或电介质涂层帆的结构完整性。我们还将分析激光阵列的规模化部署挑战，即如何在地球轨道或月球轨道上建立足以推动数吨级载荷达到显著光速分数的兆瓦级激光器阵列。 第二部分：屏障：生存于真空之中 将人类送出地球磁场的保护范围，意味着将宇航员置于比以往任何时候都更为严酷的环境中。本部分是关于生命支持系统和辐射防护的深度考察。 2.1 致命的辐射环境 远超近地轨道的银河宇宙射线（GCR）和太阳高能粒子事件（SEP）是对深空任务最大的威胁。本书将对比当前铅基或水基屏蔽方案的质量与效率。重点讨论主动屏蔽技术——即利用强磁场（如超导磁体）偏转带电粒子流的工程可行性。我们将分析长期低剂量辐射对宇航员DNA修复机制的影响，以及如何在有限的飞船空间内维持一个高能效的磁屏蔽发生器。 2.2 封闭生态生命支持系统 (CELSS) 载人火星任务或更远的探索，要求飞船必须实现近乎完全的资源循环。本书将详述高级生物再生生命支持系统的设计哲学，包括： 水循环与废物处理： 探讨超临界水氧化技术在处理复杂有机废物时的效率与能耗。 食物生产的垂直农场： 分析藻类生物反应器、气培和水培系统在封闭环境下的生物量产出与营养平衡。 大气管理： 如何在高压、高密度环境中精确控制痕量气体（如甲烷、氢气）的积累，避免对宇航员造成慢性毒害。 2.3 人体的“零重力代价” 长期失重对骨密度、心血管系统和视力的不可逆影响是当前载人航天最大的医学难题。本书将详细评估人工重力产生的两种主要方法：旋转栖息地（如环形结构）的稳定性与宇航员的适应性；以及电磁牵引鞋等“局部重力补偿”设备的局限性。我们还将讨论预防神经内科并发症的药物治疗方案的最新进展。 第三部分：导航与时空：跨越光年的距离 深空导航不再是简单的“点对点”计算，它涉及到相对论效应和通讯延迟的深度管理。 3.1 相对论导航与时间膨胀的实际影响 对于接近光速的星际任务，时间膨胀效应不再是理论概念，而是任务规划的关键变量。我们将计算不同速度下，地球控制中心与飞船之间时间流速的差异，并讨论如何利用这种差异进行数据同步和任务修正。本书将分析星际介质拖曳效应（Interstellar Medium Drag）在光速接近时的影响，及其对飞船动量的微小但持续的消耗。 3.2 深空通讯的瓶颈 通讯延迟是星际探索的“软限制”。本书将分析如何通过改进的量子纠缠实验（尽管目前还无法用于信息传输）以及高增益激光通信阵列来提高带宽。重点探讨“自主决策系统”的必要性：由于通讯延迟可能长达数小时或数年，飞船必须具备高度的自治能力来处理突发紧急情况，而不是等待地球的指令。 3.3 目标行星的异星环境评估 在抵达目标星系后，对系外行星的大气成分、磁场强度和表面生物信号的快速、非接触式分析技术至关重要。本书将介绍高级光谱仪和引力波探测器在行星际空间中进行快速侦察的部署策略。 第四部分：伦理与存在：人类作为星际物种 本书以对人类未来定位的哲学探讨收尾。 4.1 跨代飞船的社会动力学 对于那些需要数代人才能抵达目的地的任务，飞船本身将成为一个独立的、封闭的社会系统。我们将研究“代际任务漂移”——即后代船员对初始任务目标认知发生偏移的风险。本书借鉴了历史上的殖民船模型，分析了资源分配、繁殖控制和知识传承的社会工程学挑战。 4.2 接触与隔离的协议 一旦发现地外生命，无论原始或复杂，人类的行为准则必须提前确定。本书详细阐述了“生物圈保护协议”和“智慧生命接触原则”的草案，讨论在不干扰目标生态系统的前提下，进行科学考察的最低限度干预原则。 结论：未知的边界 本书旨在描绘一条从地球引力井到星际尘埃的清晰、科学驱动的路径。星际旅行并非科幻的奇思妙想，而是需要跨越无数工程、物理和人类适应性障碍的下一个宏伟工程项目。它要求我们重新定义“家园”的意义，并以全新的视角审视我们在宇宙中的位置。

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