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出版者:清华大学出版社

作者:罗心晶

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:2003-6-1

价格:39.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302066064

丛书系列:

图书标签:

• 网络安全
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《星际航行导航与深空通讯技术》 书籍简介 本书系统梳理了当前及未来星际航行领域的核心技术与理论，是一部面向专业研究人员、资深工程师以及高阶理工科学生的综合性参考巨著。全书共计七大部分，内容涵盖了从基础的轨道力学修正到前沿的空间曲率驱动探索，详尽阐述了如何在广阔无垠的宇宙空间中实现精准定位、高效机动以及远距离可靠通讯的复杂工程挑战。 第一部分：超光速物理学基础与时空几何 本部分深入探讨了现代物理学在处理超光速（FTL）航行问题上的理论基础。重点解析了爱因斯坦广义相对论在极端引力场和高能密度环境下的适用性边界。我们详细分析了基于“阿库别瑞-沃纳度（Alcubierre-White）”度规的时空扭曲场（Warp Field）的数学建模，包括如何通过负能量密度产生局部时空泡沫。同时，书中引入了最新的“卡西米尔效应操控”理论，探讨如何利用量子真空涨落来维持扭曲场的稳定性和可控性，这是实现安全、可控曲率飞行的关键技术前提。此外，章节对高维空间理论在解决引力辐射和能量守恒问题上的潜在应用进行了前瞻性论述。 第二部分：先进推进系统原理与设计 本章聚焦于超越化学火箭的下一代推进技术。我们不仅回顾了传统的核聚变脉冲推进（Orion Drive 2.0）的优化方案，更将笔墨集中于反物质驱动系统的工程实现。详细描述了反物质的精确捕获、安全存储（磁约束阱的升级版设计）以及湮灭能量的高效转化路径。书中特别提出了一种基于“零点能提取”的非反应质量推进概念，通过精确调谐晶格振动频率，实现对周围真空能量的梯度提取，提供持续的低推力、高比冲动力。针对远距离星际任务对能耗的极端要求，书中还提供了详细的功率调节曲线和热管理系统的设计规范。 第三部分：高精度星际惯性导航与定位 在没有地面基站支持的深空环境中，惯性导航的误差累积是致命的。本部分致力于解决超长期任务中的导航精度问题。书中提出了“脉冲星计时网络（PTN）”的升级版应用，即利用高精度伽马射线暴和快速射电暴（FRB）作为宇宙级的同步参考源，建立三维空间坐标系。详细介绍了量子陀螺仪阵列的误差抑制算法，包括如何补偿由于时空曲率变化引起的参考系漂移。此外，我们还首次公开了“引力透镜成像导航（GLIN）”系统的原理，该系统通过分析前景遥远星系或类星体在引力场下的畸变图像，实时反演出飞船相对于银河系引力势的精确位置。 第四部分：超远距离信息传输与加密技术 星际通讯面临的挑战是信号衰减、光速延迟和宇宙背景噪声的干扰。本章详细介绍了如何利用“纠缠粒子对（Entangled Pair Teleportation, EPT）”的理论优势，虽然不能实现物质传输，但可以作为密钥分发和状态校准的超光速辅助通道。核心内容聚焦于“相干光束聚焦技术”，利用自适应光学阵列对信号进行动态修正，以应对数万光年外的目标接收窗口。书中给出了高维度调制编码方案（如十一维QPSK的改进型），并详细阐述了基于量子密钥分发的不可破解的“量子后门”加密协议，确保关键任务数据的安全。 第五部分：生命维持系统与闭环生态工程 星际航行往往意味着数十甚至数百年的旅程，对生命维持系统的可靠性提出了近乎绝对的要求。本书深入剖析了“完全闭环生态模拟舱”的设计哲学。内容包括高效的二氧化碳回收与氧气再生技术（结合人工光合作用与电化学分解），以及微生物群落的动态平衡维护。特别关注了微重力环境下的人体骨骼密度流失和辐射防护问题。我们展示了一种新型的“活性辐射屏蔽层”，它利用装载了特定噬菌体的生物凝胶，能够实时响应并中和高能粒子流，同时兼顾材料的结构强度。 第六部分：空间碎片与微流星体防护策略 在穿越行星际空间和星际介质时，高速微粒体的撞击是结构完整性的主要威胁。本部分提出了多层级的防御体系。第一层是电磁偏导场（EMF Shield），用于偏转低质量、高速度的带电粒子。第二层是新型的“智能自修复复合材料”，这种材料内部嵌入了形状记忆合金和液态金属微囊，能够在受到穿透性损伤时自动封闭裂缝。书中还提供了撞击概率的蒙特卡洛模拟结果，指导飞船选择相对“清洁”的航道，并对关键能源核心区域的装甲冗余设计提供了计算方法。 第七部分：深空任务的伦理、管理与应急预案 在超越人类既有经验的星际尺度上，决策的滞后性可能导致灾难。本章探讨了高度自主化的飞船管理系统（Autonomous Vessel Management System, AVMS）的架构设计，该系统需具备在极长通讯延迟下进行危机干预的能力。内容涉及AI的权限划分、任务目标漂移的预防机制，以及针对船员心理健康的长程维持方案。书中收录了若干基于极端假设的应急预案，例如：在遭遇无法逆转的引擎故障时，如何最大化利用剩余资源进行“生存漂流”或建立长期休眠站点的决策流程，强调了在绝对孤立环境下，人类决策的伦理边界与技术支撑。 本书旨在为下一代深空探索者提供坚实的理论基石和可行的工程蓝图，是理解和实现人类迈向银河系的关键参考资料。

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