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出版者:

作者:Snedden, Robert

出品人:

页数:48

译者:

出版时间:

价格:$ 10.16

装帧:

isbn号码:9781432900373

丛书系列:

图书标签:

• 细胞分裂
• 遗传学
• 生物学
• 细胞生物学
• 分子生物学
• 基因
• 染色体
• DNA
• RNA
• 遗传变异

《星际航道：深空导航与引力驱动的奥秘》 书籍简介 在浩瀚无垠的宇宙尺度上，距离不再是遥不可及的障碍，而仅仅是需要精确计算和巧妙规避的参数。本书《星际航道：深空导航与引力驱动的奥秘》是一部面向专业航天工程师、天体物理学家以及对高级空间探索技术抱有浓厚兴趣的读者的前沿专著。它深入剖析了人类在星际尺度上进行高效、安全航行所必须掌握的核心理论、尖端技术和未来展望。 本书的结构紧密围绕两大核心支柱展开：超长距离的精准导航定位与突破现有化学燃料限制的先进推进系统。我们摒弃了教科书式的基础物理复述，而是直接切入当前深空任务中最具挑战性的工程难题，并提供了跨学科的、可操作的解决方案。 第一部分：超光速限制下的精密定位与时间校准 在广袤的星际空间中，信号延迟和相对论效应构成了导航的基石性挑战。本部分详尽阐述了如何在高精度要求下，克服光速限制带来的实时性问题。 1.1 脉冲星阵列导航（Pulsar Array Navigation, PAN）的深度解析 我们不再仅仅依赖于太阳系内部的无线电测距系统，而是将目光投向宇宙中最稳定、最可靠的“灯塔”——脉冲星。本章详细介绍了PAN系统的硬件架构，包括空间部署的X射线和伽马射线探测阵列的设计标准，以及如何利用多普勒效应和引力时延来修正飞船自身的时间框架。特别地，我们引入了“脉冲星视差修正模型（PCEM）”，该模型通过对特定双脉冲星系统进行长期观测数据拟合，将导航误差降低至皮秒级别，确保在数百万公里外的探测器位置估计精度达到米级。 1.2 相对论性时空几何与惯性系转换 长达数年的星际旅行意味着飞船本身的速度和所处星际介质的微小扰动都会导致累积性的定位误差。本章深入探讨了爱因斯坦场方程在局部时空中的应用，特别是如何实时计算飞船相对于银心惯性系（ICRF）的精确速度矢量。我们展示了一种基于量子陀螺仪和高精度原子钟阵列的“四维时空映射算法”，该算法能够动态补偿由引力波背景和暗物质密度波动引起的局部时空曲率变化。这对于需要进行近光速飞行的理论模型至关重要。 1.3 霍曼转移的极限突破与星际轨迹优化 传统的轨道力学在星际尺度上效率低下。本书的核心章节之一是关于“多体引力摄动优化（MPOO）”技术。这不仅仅是简单的三体或四体问题求解，而是纳入了旅行星系团引力势场、星系中心黑洞的微小影响，并利用迭代算法，规划出在行星际空间中“借力”次数最多的最优路径。我们提供了一套针对太阳系边缘探测器的实战案例，展示了如何通过精确计算行星的相位，实现多次引力弹弓效应，从而将一次标准任务的燃料消耗降低40%以上。 --- 第二部分：超越化学火箭：先进推进系统与能量获取 星际航行的瓶颈始终在于能量密度与推重比的矛盾。本部分将焦点放在了那些有望将人类带出太阳系桎梏的革命性推进技术上。 2.1 聚变驱动推进：磁约束与惯性约束的工程化挑战 本书对托卡马克和仿星器装置在空间应用中的限制进行了严格的工程评估。我们侧重讨论了磁场绝缘等离子体火箭（MIFR）的设计原理，即如何利用强大的磁场将核聚变产生的超高温等离子体引导至喷口，实现高比冲。此外，对于惯性约束聚变（ICF）推进，我们分析了激光驱动的微型氢弹（或氘氚燃料靶丸）在深空引擎中的安全冗余设计和能量提取效率问题。详细的章节对比了D-He3聚变与D-D聚变的推进性能和燃料获取的难度。 2.2 物质-反物质湮灭推进的理论建模与安全屏障 物质-反物质推进是理论上能量密度最高的方案。本章详细推导了反物质反应堆的能量转换效率，并着重讨论了最关键的工程难题：有效存储与安全隔离。我们提出了基于超导磁阱的“零泄漏悬浮系统”设计蓝图，计算了在长达数十年的运输过程中，磁场衰减的容许范围。同时，本书也审慎评估了意外湮灭事件的后果，并提出了多层冗余的反应堆关闭机制。 2.3 突破性的引力驱动概念：曲率场理论的工程侧写 虽然尚处于理论前沿，但本书并未回避对更具颠覆性技术的探讨。我们对“Alcubierre度规”及其变种进行了深入的物理学和工程学评估。本章的重点不在于证明其可行性，而在于分析驱动此类引擎所需的负能量密度的性质。我们计算了在假设存在可操控的负质量物质的情况下，维持一个可穿越的“扭曲泡”所需的能量规模，并探讨了通过操纵零点能场实现微小曲率扰动的初步设想。 2.4 星际尘埃与高能粒子防护系统 在超高速度下，即使是微小的尘埃颗粒也具有巨大的破坏力。本书末尾专门用一个章节来解决“穿行者”面临的生存问题。我们分析了高能宇宙射线（GCR）的质谱分布，并提出了结合主动电磁偏转场与被动多层复合材料装甲的混合防护策略。计算表明，为了应对银河系高能带的辐射峰值，飞船外壳必须具备至少1.5米厚的超致密屏蔽层，或是依靠一个持续运行的、兆瓦级的等离子体磁力罩。 --- 《星际航道：深空导航与引力驱动的奥秘》旨在成为下一代航天技术人员手中不可或缺的工具书。它提供了一个清晰的路线图，说明了如何从当前的行星际任务，迈向真正的恒星际探索。本书的图表、数据和仿真模型均基于最新的空间探测任务数据和大型粒子加速器实验结果进行验证，是当前深空探索领域研究的集大成者。

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