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出版者:

作者:Gutierrez-Lopez, Gustavo F. (EDT)/ Barbosa-Canovas, Gustavo V. (EDT)/ Welti-Chanes, Jorge (EDT)/ Par

出品人:

页数:500

译者:

出版时间:2008-2

价格:$ 258.77

装帧:

isbn号码:9780387754291

丛书系列:

图书标签:

• 食品工程
• 食品科学
• 食品加工
• 食品技术
• 食品安全
• 热力学
• 传质传热
• 流体力学
• 过程控制
• 设备工程

好的，这是一份关于《宇宙航行中的生命支持系统与高级材料科学》的图书简介： --- 《宇宙航行中的生命支持系统与高级材料科学》 导言：跨越星辰的挑战与机遇 自人类首次仰望星空，便萌生了征服宇宙的宏大梦想。然而，将生命体安全、高效地送往遥远的行星乃至系外空间，绝非易事。每一次成功的深空任务，都建立在对极端环境的深刻理解与对生命基本需求的精确保障之上。本书《宇宙航行中的生命支持系统与高级材料科学》并非简单地罗列技术手册，而是深入剖析了实现长期、自主星际旅行所必须攻克的两大核心堡垒：密闭生态环境的维持与超凡性能结构载体的构建。 本书旨在为航空航天工程师、生物物理学家、材料科学家，乃至对未来深空探索抱有热忱的研究者，提供一个全面、深入且富有前瞻性的视角。我们着重探讨如何设计出超越传统化学循环、能够自我调节、高度集成化的生命保障平台，并结合尖端纳米技术与智能复合材料，创造出能够抵御高能辐射、微重力应力以及极端温差的航天器结构。 第一部分：闭环生命支持系统（CLSS）的生态学与工程学 长期的深空任务意味着补给的不可持续性。水、空气和食物的循环再生不再是奢侈品，而是生存的基石。本部分详尽阐述了先进生命支持系统的设计哲学、关键技术路径及其生物反馈机制。 第一章：水资源管理的循环极限 水是生命的溶剂，也是航天器中最重的必需品。本章首先回顾了从航天飞机时代基于冷凝和过滤的开环系统，到国际空间站上成熟的冷凝水回收与尿液净化技术（如热解蒸馏与电化学处理）。重点则放在下一代技术上：模拟地球水循环的生物再生系统（Bioregenerative Life Support Systems, BLSS）。我们详细分析了微生物燃料电池在水净化中的应用潜力，以及如何利用先进的膜分离技术（如正渗透和正向电渗析）以极低的能耗实现高纯度饮用水的再造。同时，对微生物污染的风险评估与实时监测系统构成也进行了深入探讨。 第二章：大气成分的智能调控与气体交换 在密闭空间内，二氧化碳、氧气和痕量有机化合物的浓度必须被精确控制。本章侧重于超越传统的物理化学方法。我们探讨了电化学氧气生成系统（如水分解电解槽）的效率优化，并着重介绍了基于生物工程的解决方案——利用藻类（如小球藻）或合成生物学改造的微生物群落进行光合作用，以实现二氧化碳的有效捕获和氧气的再生。此外，对于甲醛、苯、丙酮等挥发性有机化合物（VOCs）的吸附、催化氧化及实时光谱分析技术，也进行了详尽的对比分析。 第三章：食物生产的太空农业与营养矩阵 对于持续数年甚至数十年的任务，食物的自给自足是终极目标。本部分深入研究了受控环境下的植物生长系统（CELSS）。从营养液配方的精确调配到光源光谱的优化，我们详细解析了如何通过精准农业技术，在最小化资源消耗的前提下，最大化可食用作物的生物量和营养价值。讨论涵盖了水培、气雾培（Aeroponics）在微重力环境下的适应性挑战，以及通过基因编辑技术增强作物对辐射耐受性和营养效率的最新进展。此外，人工合成蛋白质与新型微生物食品发酵技术，作为传统种植的有效补充，也被置于关键地位进行考察。 第二部分：高级材料科学在深空结构中的前沿应用 航天器的载体材料必须应对真空、剧烈的热循环、宇宙射线和微流星体的多重考验。本部分聚焦于如何利用新兴的材料科学，制造出更轻盈、更坚固、更具自修复能力的航天结构与防护层。 第四章：轻质高强的结构复合材料 在保证载荷能力的同时减轻发射质量，是深空任务经济性的核心。本章首先分析了碳纳米管（CNTs）和石墨烯增强的树脂基复合材料（CRCs）在航天器主承力结构中的应用潜力。我们详细介绍了定向生长复合材料的制备工艺，以及这些材料在承受极端剪切力和疲劳载荷时的非线性力学行为。讨论延伸至自适应结构的概念，即材料能够根据外部载荷或温度变化，主动改变其刚度或形状，以优化结构稳定性。 第五章：辐射防护与等离子体工程 银河宇宙射线（GCRs）和太阳粒子事件（SPEs）是对宇航员健康最直接的威胁。本章探讨了传统重质屏蔽材料（如铝、聚乙烯）的局限性，并重点研究了轻质多层屏蔽结构的设计原理。我们深入分析了氢化材料（如硼氢化锂）在减轻二次辐射产生方面的优势。更具前瞻性的是，本部分探讨了主动等离子体屏蔽技术的可行性——利用车载电磁场在航天器周围形成一个保护性的磁层，以偏转高能带电粒子。 第六章：智能与自修复材料的集成应用 未来的航天器将具备更强的环境感知和自我维护能力。本章深入研究了形状记忆合金（SMAs）和热致变色涂层在航天器热控制系统中的应用。对于结构损伤，我们关注于微囊自修复技术，即在复合材料基体中嵌入包含修复剂的微小胶囊，一旦出现裂纹，胶囊破裂释放修复剂，实现损伤的闭合。此外，对可穿戴电子皮肤的研究也纳入考量，这些材料能够集成传感器、能量采集单元和生命体征监测功能，直接与宇航员的生命支持系统进行无缝数据交互。 结论：通往宜居太空的路线图 本书的结论部分，将综合生命支持的生态需求与材料科学的结构极限，勾勒出下一代深空载人飞船的设计框架。我们强调，未来的成功将依赖于跨学科的深度融合——生命科学必须指导材料的选择，而材料的性能则反过来制约着生态系统的规模与复杂性。这是一场对人类工程智慧的终极考验，也是迈向星际文明的关键一步。 ---

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