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出版者:科学出版社

作者:赵启升

出品人:

页数:343

译者:

出版时间:2007-9

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787030190918

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络工程
• 计算机科学
• 通信工程
• 数据通信
• 网络技术
• TCP/IP
• 网络协议
• 网络安全
• 计算机

探秘星辰的轨迹：宇航科学前沿与深空探索 内容提要： 本书并非聚焦于我们日常生活所依赖的地面通信与局域网络架构，而是将读者的视野投向了浩瀚无垠的宇宙。它详尽阐述了当代宇航科学所面临的重大挑战、突破性技术进展，以及人类未来深空探索的宏伟蓝图。从行星际航行中的辐射防护机制，到系外行星生命信号的捕捉与分析，再到对暗物质、暗能量本质的物理学探索，本书提供了一个多维度、高密度的知识图谱，旨在引导读者理解人类文明迈向星际时代的科学基础与工程实践。 --- 第一章：宇宙的拓扑与尺度认知 本章首先从根本上界定我们所处的宇宙环境，完全脱离了地面网络拓扑的讨论。我们将深入探讨当前宇宙学模型（如Λ-CDM模型）的最新修正与争议，阐述宇宙微波背景辐射（CMB）的各项精确测量数据及其对早期宇宙的揭示。通过分析最新的哈勃/詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）观测结果，读者将了解星系形成与演化的最新理论，包括超大质量黑洞在早期宇宙中的作用，以及暗物质晕对星系结构形成的影响。本章还将详细介绍广义相对论在极端引力场（如黑洞事件视界附近）的实际应用与验证，为后续的航天器轨道设计提供必要的理论支撑。重点解析了不同天体（如系外行星、矮行星、彗星）的质量、密度与大气成分的测定方法，如凌日法、径向速度法和直接成像技术，强调这些数据如何塑造我们对太阳系外行星宜居性的判断。 第二章：行星际航行与推进技术革新 本书的核心部分之一，在于详尽剖析当前及未来航天任务所依赖的推进系统。我们完全跳过了电信号传输与路由器配置等地球局域概念，转而关注如何克服万有引力与惯性定律的限制。本章首先回顾了化学火箭的能效瓶颈，并着重介绍了下一代高推重比技术。其中，核热推进（NTP）与核电推进（NEP）的理论基础、反应堆设计（如裂变/聚变堆芯材料选择）以及低温流体管理系统被置于聚光灯下。此外，对先进物理推进概念的探讨尤为深入，包括基于激光阵列的星光帆（Light Sail）驱动原理、反物质存储与安全利用的挑战，以及米勒推进器（VASIMR）的等离子体加速机制及其对深空通信延迟的潜在影响。本章通过大量的工程案例分析，展示了如何精确计算霍曼转移轨道、引力弹弓效应，以及多目标最优路径规划，以最小化任务时间与燃料消耗。 第三章：深空生命支持系统与辐射防护工程 前往火星乃至更远深空，对宇航员生命保障提出了极端要求，这与地面计算机系统对稳定供电和低延迟连接的需求截然不同。本章全面审视了闭环生命支持系统（CLSS）的工程实现。详细阐述了再生式水循环系统（如热解和电解技术）、氧气再生系统（如萨巴蒂尔反应器和电化学二氧化碳去除装置）的效率优化。尤其关注了微重力环境下对人类生理系统的影响，包括骨密度流失、心血管系统变化以及视神经病变。 更关键的是，本章深入探讨了深空辐射防护的物理学与工程学解决方案。分析了太阳质子事件（SPE）和银河宇宙射线（GCR）的粒子能谱特征，并对比了不同屏蔽材料（如聚乙烯、液态甲烷、水）的有效厚度与质量比。讲解了主动屏蔽技术（如等离子体或磁场偏转）的理论可行性与工程化障碍，特别是如何设计一个能有效偏转高能带电粒子的车载磁场发生器，同时不对航天器电子设备产生干扰。 第四章：系外行星探测与地外生命信号解读 本章将目光投向太阳系之外，聚焦于系外行星的搜寻、表征及其潜在宜居性评估。本书不涉及任何数据包的路由与交换，而是关注如何从遥远的恒星光谱中提取关于行星大气成分的信息。详细介绍了高分辨率光谱仪对水蒸气、甲烷、氧气等生物标记气体的侦测极限与干扰源（如恒星活动）。探讨了“技术信号”（Technosignatures）的搜寻策略，包括利用射电望远镜阵列对窄带信号的筛选，以及分析系外文明可能留下的巨型结构（如戴森球）对恒星亮度的周期性调制。本章的理论基础建立在天体生物学和行星大气物理学之上，旨在回答“我们是孤独的吗”这一终极问题。 第五章：行星际通信、导航与时间同步 虽然涉及“通信”，但本书讨论的是光速限制下的远距离、高延迟、低带宽的深空链路，与地面网络有着本质区别。本章分析了深空网络（DSN）的设计原理，包括巨型抛物面天线的增益优化、低噪声放大器（LNA）在极端低温下的性能维持，以及如何通过精密的频率控制（如原子钟的星载化）来补偿光纤中无法避免的时延与多普勒频移。重点介绍了星际尺度上的自主导航技术，如星敏感器、地形相对导航（TRN）在火星和月球着陆中的应用，以及如何利用脉冲星信号作为宇宙尺度的“灯塔”来进行深度空间定位。本章对通信协议的讨论，集中在如何通过编码理论（如Turbo码、LDPC码）最大限度地提高在极低信噪比环境下的信息传输可靠性，而不是网络层协议的交互。 第六章：未来展望：星际旅行与人类文明的扩展 本章描绘了人类文明迈向星际时代的最后阶段。探讨了载人星际任务的伦理、社会学与工程挑战。对突破性推进技术进行了展望，如曲速驱动（Warp Drive）的理论可行性分析（基于爱因斯坦场方程的奇异解）、洛希极限的工程应用等，尽管这些仍处于理论物理的前沿。本书的结尾部分，强调了深空探测任务的长期可持续性，包括在月球或火星上建立永久科研基地的资源利用（ISRU）技术，如从月壤中提取氧气、利用火星大气制造燃料等。本书旨在激发读者对宇宙边界的无限探索欲，关注人类作为智慧生命的未来定位。

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**书评一：** 这本书的内容实在是太令人兴奋了，尤其是对那些刚刚踏入这个领域的新手来说，简直就是一座知识的灯塔。作者的讲解方式非常注重实践，不是那种干巴巴的理论堆砌，而是用很多生动的例子来剖析复杂的概念。我记得有一章专门讲路由协议的，光是看图文结合的解释，我就能立刻明白数据包是如何穿越复杂网络的。最让我印象深刻的是，它并没有止步于基础，而是深入探讨了一些前沿技术，比如软件定义网络（SDN）的初步概念，这对于想跟上行业发展的人来说太有价值了。阅读过程中，感觉就像是有一位经验丰富的工程师在手把手地教你，每一个步骤都讲解得极其细致，让你在构建自己小规模网络模型时信心倍增。它真的把网络工程的“工程”二字体现得淋漓尽致，强调的是如何将理论转化为可操作、可维护的系统，而不是仅仅停留在概念层面上的“知道”。这本书的排版也做得非常好，关键术语的突出和章节的逻辑衔接自然流畅，使得长篇阅读也不会感到疲惫。

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**书评二：** 坦白说，我一开始对这本书抱有比较高的期望，毕竟市面上关于网络工程的书籍汗牛充栋。然而，这本书的深度和广度超出了我的预期。它成功地在概念的清晰阐述和工程实践的复杂性之间找到了一个完美的平衡点。我特别欣赏作者处理故障排查那一块的叙述方式，简直是教科书级别的思维导图。它没有简单地罗列“如果A发生，就检查B”，而是引导读者去构建一个系统性的、自顶向下的排查框架，这种思维训练比记住一堆命令更有用。对于我们这些常年与真实网络环境打交道的工程师来说，这本书更像是一本可以随时翻阅的“武功秘籍”。书中对安全方面的探讨也相当到位，它并没有将安全视为一个独立的模块，而是将其融入到网络设计的每一个环节，这才是现代网络工程的正确视角。整体来看，这本书的价值在于它提供的不是知识点，而是一种解决问题的“方法论”。

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**书评五：** 这本书的结构组织堪称一绝，它清晰地将网络工程的复杂世界划分成了若干个易于消化的模块，并且保证了模块间的依赖关系是递进式的。从物理层到应用层的每一步跳转都处理得非常平滑，没有那种突兀的割裂感。特别要提到的是，书中对新兴的网络虚拟化技术和云计算环境下的网络管理策略的介绍，这些内容在很多老旧的教材中是缺失的。作者非常注重前瞻性，确保读者学到的不仅仅是基于现有骨干网的知识，更能适应未来数据中心和云边协同的架构需求。在我看来，这本书最宝贵的一点是它对“可维护性”和“可管理性”的强调，它教会我们设计一个能运行的网络是一回事，设计一个能够长期、低成本、安全运行的网络是另一回事，这种宏观视角在很多专注于狭隘技术点的书籍中是看不到的。这本书的价值，在于它构建了一个完整的、符合现代工程实践的网络思维体系。

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**书评四：** 这本书的叙述风格非常独特，它避免了那种冰冷的、纯粹的技术描述，而是带有一种老派工程师的匠人精神。作者在介绍协议时，总是会追溯到它们诞生的历史背景和设计哲学，比如为什么要选择这种封装方式，为什么需要这种三次握手，这种深层次的追问极大地帮助我理解了“为什么”而不是仅仅停留在“是什么”。我特别喜欢它对网络性能优化那一章的处理，它不仅仅停留在带宽和延迟这些基础指标上，还探讨了队列管理、拥塞控制算法的细微差别，甚至引用了最新的研究成果来佐证观点。这种兼顾历史深度和前沿广度的写作方式，使得这本书不仅适合初学者打基础，也适合资深人士进行知识的“回炉重塑”。读起来像是在听一位饱经风霜的专家在娓娓道来，字里行间透露出对网络世界的热爱与敬畏。

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**书评三：** 我最近一直在寻找一本能够帮助我从理论向实际操作平稳过渡的参考书，而这本新教材恰好填补了我的需求空白。这本书的案例研究部分做得极其出色。它不像其他书籍那样只是给出一些虚拟的拓扑图，而是融入了许多基于业界标准硬件和软件环境的配置示例。比如，它详细展示了如何在特定厂商的设备上实现复杂的BGP策略，每一步命令都有注释解释其背后的原理，这对于那些想要精进命令行操作的读者来说，无疑是巨大的福音。更重要的是，作者似乎非常理解学习者的痛点，总能在读者即将感到迷茫的关键节点插入一些“经验之谈”的小贴士，这些往往是传统教材里找不到的。阅读这本书的过程，与其说是学习，不如说是一场沉浸式的、高效率的技能提升训练。它让我对网络设计的鲁棒性和可扩展性有了更深层次的理解，是那种读完后立即想动手实践的动力激发剂。

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