具体描述
《光学教程》是物理学院“十一五”院部发展规划教材。是根据作者多年来在物理学院为本科学生讲授光学课的教学讲义的基础上，经过反复修改整理并参考了国内外大量光学教材和相关资料编写而成的。《光学教程》共分九章，主要包括几何光学、波动光学、量子光学基础以及现代光学的部分内容，系统透彻地介绍了光学的基本概念、理论、规律、分析方法以及重要应用。《光学教程》中各章末均配有精选的习题。
《宇宙深空探测技术前沿》 内容简介： 本书全面深入地探讨了当前及未来几十年内，人类探索宇宙深空所依赖的关键技术体系。内容涵盖了从行星际导航、深空通信、先进推进系统到极端环境生存与资源利用等多个核心领域，旨在为航天工程师、空间物理学家以及相关领域的科研人员提供一份系统、前沿且实用的技术参考手册。 第一部分：深空任务规划与轨道动力学 本部分聚焦于构建高效、可靠的深空任务所需的理论基础和规划方法。 第一章：长程轨道设计与优化 详细阐述了地月系之外的引力场建模，重点分析了三体及多体问题在深空轨道计算中的应用。介绍了基于拉格朗日点（L1, L2, L5）的平台部署策略，以及如何利用行星际的弱引力区（如“月球之门”概念）进行燃料高效的转移轨道设计。内容包括周期性轨道、无燃料轨迹的搜索算法（如“迷航区”理论的应用）以及实时轨道修正策略。此外，对火星、小行星带以及木星系任务的特有轨道挑战进行了案例分析，如气动刹车（Aerobraking）与引力弹弓效应（Gravity Assist）的精确计算与风险评估。 第二章：深空导航、制导与控制（GNC） 深空导航的精度是任务成败的关键。本章深入探讨了超越地面测控站依赖的自主导航技术。详细介绍了星敏感器、太阳帆板敏感器以及陀螺仪/加速度计融合的惯性导航系统在高精度轨道保持中的作用。重点剖析了基于无线电测距（如Ka波段双向测距）的精密轨道确定方法，以及如何结合激光雷达（LiDAR）和视觉测量技术实现对目标天体的相对导航与近距离避障。对于需要自主决策的探测器，阐述了基于模型预测控制（MPC）的制导算法，以及在地外行星大气层进入、下降与着陆（EDL）阶段的实时姿态控制与轨迹修正技术。 第二部分：深空探测的核心动力与能源 实现快速、远距离的星际旅行，对现有化学推进技术的局限性提出了挑战。本部分系统梳理了下一代先进推进技术的发展现状与工程化潜力。 第三章：核能与等离子体推进技术 化学火箭虽然可靠，但比冲（Specific Impulse）受限。本章着重分析了核热推进（NTP）和核电推进（NEP）的物理原理、反应堆设计与辐射防护。详细对比了不同类型的电推进系统，如霍尔推力器（Hall Thruster）、离子推力器（Ion Thruster）和磁等离子体动力学推力器（MPD Thruster）的推力特性、效率与寿命的权衡。讨论了如何利用兆瓦级（MW-class）电力系统为深空探测器提供持续、大推力的能源。 第四章：新兴推进概念探索 探讨了尚处于理论或早期实验阶段的前沿推进技术。包括利用太阳光压的大型柔性薄膜太阳帆（Solar Sail）与高功率激光驱动的微型航天器（Laser-driven Light Sails）的物理模型与地面验证。此外，对反物质推进、核聚变脉冲推进的工程可行性与潜在的巨大技术障碍进行了审慎的评估。 第五章：深空能源系统与热管理 远离太阳的深空任务，对能源的可靠性要求极高。本章详细介绍了先进的放射性同位素热电发电机（RTG）和放射性同位素加热单元（RHU）的设计优化。对于依赖太阳能的远日点任务，研究了超轻薄、高效率、抗粒子辐射的柔性光伏阵列的材料科学突破。同时，由于深空任务周期长、温差大，专门探讨了先进的被动与主动热控制系统，包括可变辐射表面材料、流体回路冷却技术在极端环境下的可靠性验证。 第三部分：星际通信与数据管理 信息传输是连接地球与深空探测器的生命线。 第六章：深空高增益通信链路设计 本章聚焦于克服光程极长、信号衰减严重的挑战。详细分析了Ka波段、甚至更短波段（如可见光/激光通信）的应用潜力。重点讨论了大型可部署天线阵列（如VLBI网络）的构建，以及如何设计高灵敏度、低噪声的接收机前端。对深空链路预算的精确计算、抗干扰与抗漂移技术的应用进行了深入剖析。 第七章：激光（光子）通信系统 激光通信因其高带宽、高指向性的优势被视为下一代深空通信的主流方向。本章从光子学角度切入，介绍了面向深空任务的紧凑型、高功率激光发射器技术，以及如何在接收端实现对极微弱信号的精确捕获与解调。重点讨论了大气扰动（对地基站）和空间环境（对星载终端）对激光束稳定性的影响及补偿技术。 第八章：深空数据压缩与自主处理 随着携带的高分辨率科学仪器增多，数据量爆炸式增长。本章探讨了适用于航天环境的低功耗、高效率数据压缩算法（如基于小波变换的无损/有损压缩）。介绍了任务关键的板载数据预处理与筛选能力，即探测器如何“自主判断”哪些数据具有科学价值并优先回传，以最大化有限的通信窗口利用率。 第四部分：极端环境下的生存与资源利用 深空探测器必须具备在真空、强辐射、温差剧变的恶劣环境下长期工作的能力。 第九章：空间辐射防护与电子设备可靠性 详细分析了银河宇宙射线（GCRs）和太阳高能粒子事件（SEPs）对电子元器件的辐射效应，包括单粒子翻转（SEU）和总剂量损伤（TID）。本章系统介绍了辐射硬化（Radiation Hardening）的设计原则，如三模冗余（TMR）、错误检测与修正（EDAC）编码在深空计算机中的应用。讨论了新型宽禁带半导体材料（如SiC、GaN）在提高抗辐射性能方面的进展。 第十章：原位资源利用（ISRU）的深空应用 ISRU是实现载人乃至自主深空基地建设的关键。本章重点研究了如何在月球、火星以及近地小行星上提取和转化资源。详细介绍了从月壤中提取氧气和金属的电解技术，以及从火星大气中分离二氧化碳并制备甲烷燃料（Sabatier反应）的实验装置与工程放大挑战。探讨了如何利用3D打印技术，使用现场材料制造备件、屏蔽材料和结构组件，以大幅降低任务的发射质量和成本。 第十一章：地外天体着陆与移动技术 本书以着陆器和漫游车技术作结。细致分析了多级气囊缓冲、反推火箭制动以及复杂地形自适应悬挂系统的设计。对于复杂地质环境的移动，深入探讨了基于人工智能的路径规划与避障系统，以及如何设计能够在极低重力环境下稳定作业的钻取和采样机构。 本书内容翔实，图表丰富，力求将最前沿的理论研究与成熟的工程实践紧密结合，是深空探索领域专业人士不可或缺的工具书。
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