现代小卫星及其应用

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作者:张更新 编
出品人:
页数:330
译者:
出版时间:2009-4
价格:56.00元
装帧:
isbn号码:9787115196941
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  • 卫星
  • 小卫星
  • 卫星技术
  • 空间技术
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具体描述

《现代小卫星及其应用》主要介绍现代小卫星的发展现状及其在经济和社会发展中的应用概况,范围广,内容新。《现代小卫星及其应用》从技术的角度介绍了现代小卫星的发展背景、组成和特点,以及卫星轨道和星座设计、卫星发射和航天测控等基础知识;从应用的角度介绍了现代小卫星在导航定位、通信、对地观测以及空间科学技术试验中的应用,并介绍了有关空间电子战(太空战)和信息融合以及天基综合信息网等的基本知识。

《现代小卫星及其应用》可作为高等院校通信与信息专业研究生和高年级本科生的教材与参考书,也可供信息、航天和空间科学应用领域的广大工程技术人员阅读,达到扩展知识面的目的。

现代小卫星及其应用 内容提要: 本书深入剖析了现代小卫星技术的发展脉络、核心技术及其在各个领域的广泛应用。全书共分为六个主要部分,系统地介绍了从早期概念到当前前沿技术的演进过程,并对未来发展趋势进行了展望。 第一部分:小卫星的起源与发展历程 本部分追溯了小卫星概念的诞生,重点阐述了二十世纪末期以来,随着微电子技术、集成电路技术和推进系统小型化的飞速发展,小卫星(通常指重量在500公斤以下,特别强调100公斤以下及立方星系列)如何从早期的技术验证平台,逐步演变为执行复杂任务的主流航天器。详细分析了美国、欧洲、日本及新兴航天国家在小卫星技术初期的关键里程碑事件,例如早期的技术演示任务,以及NASA/ESA等机构为推动商业化应用所做的努力。 本章深入探讨了支撑小卫星发展的关键技术驱动力,包括摩尔定律在航天领域的体现、标准化接口的出现(如立方星标准),以及降低发射成本带来的巨大机遇。我们对比了传统大型卫星与现代小卫星在设计理念、研制周期和成本效益上的根本差异,指出小卫星已不再是大型卫星的附属品,而是具备独立作战能力和特定任务优化能力的新一代航天资产。 第二部分:小卫星的关键技术体系 本部分聚焦于构成现代小卫星的几大核心技术模块,为读者构建一个清晰的技术图景。 2.1 结构与热控: 探讨了轻量化与高强度材料在小卫星结构设计中的应用,如铝合金、碳纤维复合材料的应用。详细介绍了被动和主动热控策略如何适应微小平台有限的散热能力和高功耗密度问题。特别关注了模块化设计在结构设计中的重要性,这直接关系到立方星等标准化平台的快速集成。 2.2 姿态与轨道控制(AOCS): 阐述了微型化惯性测量单元(IMU)、星敏、陀螺仪等传感器如何集成到小型化的AOCS系统中。重点分析了执行机构,如微型反应轮、磁力矩器、以及微推力器(如霍尔电推力器、微脉冲等离子体推力器)在实现高精度姿态稳定和轨道维持方面的技术挑战与突破。讨论了如何通过软件算法优化,实现低功耗、高鲁棒性的姿态控制。 2.3 能源与电力系统(EPS): 详细介绍了高效柔性太阳能电池阵列的设计与展开机构,以及高能量密度锂离子电池在小卫星电力存储中的应用。探讨了电源管理单元(PMU)的设计,包括最大功率点跟踪(MPPT)技术,以确保在有限光照面积下获得最大的电能输出,并有效管理瞬时高功耗任务的需求。 2.4 通信与数传: 介绍了S波段、X波段乃至Ka波段在小卫星链路中的应用。对比了传统地面站网络与新兴的低轨星座间激光通信(Inter-Satellite Link, ISL)技术,后者是实现星座间协同工作和高带宽数据回传的关键。讨论了软件定义无线电(SDR)技术如何为小卫星提供灵活的通信能力和频率适应性。 第三部分:载荷系统与任务配置 本部分侧重于小卫星能够搭载的有效载荷类型及其在特定任务中的优化配置。 3.1 对地观测载荷: 涵盖了可见光/红外高分辨率成像仪、合成孔径雷达(SAR)以及高光谱/多光谱成像仪的小型化设计。分析了如何通过先进的光学设计和微振动抑制技术,在体积受限的情况下达到接近大型卫星的光学性能。 3.2 空间科学与技术验证: 介绍了小卫星在部署科学仪器(如等离子体探测器、高能粒子计数器)方面的优势。重点讨论了小卫星作为“试验场”,用于验证新型航天电子设备、推进技术和在轨制造技术的重要性。 3.3 巨型星座(Mega-Constellations)的构建: 深入剖析了数千颗同型小卫星如何通过快速、低成本的批量生产和部署,构建覆盖全球的通信、导航或遥感网络。讨论了星座设计中的轨道选择、星间链路的拓扑结构以及星座的动态管理策略。 第四部分:小卫星的研制、发射与在轨运行 本部分系统地梳理了小卫星从概念设计到任务结束的全生命周期管理。 4.1 标准化与快速制造: 详细介绍了立方星(CubeSat)及类似标准的结构、电气接口和通信协议。强调了标准化带来的批量生产效益、降低系统集成风险以及缩短研制周期的优势。分析了3D打印等增材制造技术在制造非关键结构件和定制化零部件中的应用。 4.2 发射集成与部署: 讨论了小卫星发射任务的特点,包括拼车发射(Rideshare)的流程、接口标准(如P-POD等部署器)。分析了部署阶段需要克服的技术挑战,如部署机构的可靠性、初期的姿态稳定以及与主卫星的任务分离。 4.3 任务运营与编队飞行: 介绍了小卫星的地面控制系统(GCS)特点,通常依赖于高度自动化的软件和网络化地面站。重点阐述了多星编队(Formation Flying)的技术,如何通过相对导航和控制,实现协同观测、虚拟阵列合成等高级任务模式。 第五部分:小卫星在关键行业的应用案例 本部分通过具体的案例研究,展示了小卫星在不同行业带来的颠覆性影响。 5.1 全球通信与物联网(IoT): 论述了小卫星星座如何为偏远地区提供宽带接入,以及用于海事监测、资产追踪和环境传感器网络接入的低延迟、广覆盖的物联网服务。 5.2 灾害响应与应急通信: 分析了小卫星在自然灾害发生后,作为快速部署的应急通信中继站或高频次灾情侦察平台的作用,其快速响应能力远超传统遥感卫星。 5.3 空间态势感知(SSA)与近地空间防御: 探讨了利用小型、机动性强的卫星执行在轨目标跟踪、空间碎片监测及潜在威胁识别任务的可行性与优势。 第六部分:挑战与未来展望 本部分总结了小卫星技术当前面临的主要瓶颈,并展望了其未来十年的发展方向。 6.1 当前的技术与操作挑战: 讨论了小卫星面临的寿命限制、碎片化风险、高数据率与有限的下传带宽之间的矛盾,以及抗辐射加固成本与商业级电子元器件之间的权衡问题。此外,还探讨了商业小卫星运营商在频谱资源获取和法规遵从性方面遇到的挑战。 6.2 未来技术趋势: 展望了人工智能与机器学习在小卫星自主运行(如在轨数据处理、故障诊断、自主导航)中的核心地位。讨论了微型化、高集成度平台的发展,以及向“太空即服务”(Space-as-a-Service)商业模式的进一步深化。未来小卫星将更加注重任务适应性和在轨可升级性。

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我是一名有着浓厚历史情节的读者,对那些能够追溯事物起源、展现发展脉络的书籍情有独钟。《现代小卫星及其应用》这个书名,勾起了我对小卫星技术发展史的探究欲望。我希望这本书能够为我呈现,小卫星是如何从一个概念,一步步发展成为今天如此重要的技术力量,并且在各个领域展现出强大的应用价值。书中关于小卫星的早期萌芽和发展历程,我想会是一个精彩的开端。是从哪些关键的科学突破,奠定了小卫星的基础?又是在怎样的时代背景下,小卫星的概念逐渐清晰并得以实践?我特别想了解,在技术发展的过程中,有哪些重要的里程碑事件,例如,第一颗成功发射的小卫星,或者第一次在某个领域的成功应用,这些都将是理解其发展轨迹的关键。而“应用”部分,则让我看到了小卫星如何从实验室走向现实,改变了我们的生活。除了常见的通信、导航,我想了解小卫星在科学研究、农业、林业、矿业等传统行业的应用,它们是如何提升效率,降低成本,带来新的技术革命?我对书中关于小卫星在应对全球性挑战,例如气候变化、资源短缺等方面的贡献也充满了兴趣。总而言之,我希望这本书能够让我看到,科技并非凭空产生,而是人类智慧不断探索、实践、创新的结果,小卫星的出现,是人类科技发展史上的一个重要篇章,它如何塑造了我们今天的世界,并为未来的发展奠定了基础,这其中的故事,一定非常引人入胜。

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作为一名在人工智能领域工作的研究人员,我对任何能够拓展数据获取、处理和应用边界的技术都抱有浓厚的兴趣。《现代小卫星及其应用》这个书名,恰好触及了当前科技发展的前沿。我期待这本书能够从技术和应用两个维度,深入剖析小卫星如何与人工智能技术深度融合,从而催生出颠覆性的创新。书中关于小卫星在感知层面的技术突破,我想会是起点。例如,微型化的高分辨率成像技术、先进的传感器技术,以及它们在信息采集方面的优势,如何为AI算法提供更丰富、更精细的数据?我尤其想了解,小卫星能否搭载小型化的AI处理单元,实现一定程度的在轨智能分析,从而减少数据传输的带宽需求,提高响应速度?而“应用”部分,更是让我充满了对未来场景的想象。小卫星搭载的AI,能否实现对地物的智能识别和分类,为智慧农业、智慧城市提供精准的数据支撑?例如,利用AI分析小卫星影像,精准监测农作物长势,预测产量,或者识别城市中的违章建筑,优化城市管理?我还对小卫星在环境监测领域的应用充满期待,AI能否帮助小卫星自动识别和追踪污染源,为环境保护提供有力的数据支持?这本书的出现,无疑为我提供了一个新的视角,去思考如何将AI的力量,通过小卫星的广泛部署,延伸到我们难以触及的角落,从而解决现实世界中的复杂问题,推动科技的进步。

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我是一名对可持续发展和环境保护理念高度认同的读者。《现代小卫星及其应用》这个书名,让我看到了科技如何服务于人类的福祉,以及如何为实现可持续发展目标贡献力量。我期待这本书能够深入探讨,小卫星技术在促进环境保护、资源利用优化以及社会可持续发展方面所发挥的关键作用。书中关于小卫星在环境监测和资源管理方面的具体案例,我想会是本书最吸引我的部分。例如,小卫星如何帮助我们更精确地监测水资源、土壤资源,以及矿产资源,从而实现资源的合理开发和可持续利用?我特别想了解,书中是否会提及小卫星在农业生产方面的应用,例如,如何利用它们进行精准灌溉、精准施肥,提高农作物产量,同时减少资源消耗和环境污染?而“应用”部分,更是让我对小卫星在推动绿色发展和循环经济方面的潜力充满了期待。例如,小卫星能否帮助我们更有效地监测和管理废弃物,推动垃圾分类和回收利用?或者,它们能否为可再生能源(如太阳能、风能)的开发提供更准确的数据支持,优化能源布局?我对书中关于小卫星在应对气候变化、减缓环境退化方面的作用也充满了兴趣,它们如何为我们提供宝贵的监测数据,帮助我们更好地理解和应对环境挑战?总之,我希望这本书能够让我看到,科技的力量是如何与可持续发展的理念相结合,小卫星作为先进技术的重要载体,如何为构建一个更加绿色、健康、可持续的地球家园贡献力量,让我对科技的未来发展方向有更深刻的理解和思考。

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我是一名对新兴技术领域,特别是与我们生活息息相关的科技产品,有着高度关注的读者。《现代小卫星及其应用》这个书名,立刻吸引了我的目光。我希望这本书能够为我揭示,那些曾经遥不可及的太空技术,是如何通过“小卫星”这个概念,变得更加贴近我们日常生活的。书中关于小卫星的商业化发展历程,我想会是重中之重。是哪些市场需求,驱动了小卫星的快速崛起?它们在通信、导航、金融、物流等行业,究竟扮演了怎样的角色?例如,小卫星能否提供更加精准、实时的全球定位服务,帮助无人驾驶汽车安全出行?或者,它们能否构建一个更加稳定、高效的全球通信网络,让偏远地区的人们也能享受到高速互联网?我特别想了解,书中对于小卫星星座的构建和管理,是否有深入的探讨。如何协调成千上万颗卫星,进行高效的数据传输和任务分配,这其中的技术难度和商业模式,对我而言充满吸引力。同时,我也对小卫星在灾害监测和应急响应方面的应用非常感兴趣。在地震、洪水等自然灾害发生时,小卫星能否快速提供高分辨率的影像,帮助我们评估灾情,制定救援方案?总而言之,我希望这本书能够让我看到,科技的力量是如何通过微小的卫星,渗透到我们生活的方方面面,为构建一个更美好的未来贡献力量,让我对科技改变生活产生更直观的认知。

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怀揣着对未来科技的好奇,我翻开了《现代小卫星及其应用》。迫不及待地想知道,究竟是什么样的技术革新,让“小卫星”这个概念得以蓬勃发展。书中对小卫星的定义和分类,我想会是开篇的重点。是依据它们的尺寸、质量、轨道高度,还是载荷能力来区分?它们是否拥有一个更加灵活、模块化的设计理念,使得研发周期缩短,成本大幅降低?我尤其想了解,支撑这些“小巧玲珑”的航天器背后,有着怎样令人惊叹的工程技术突破。比如,在微型化、集成化方面,电子元器件、传感器、通信模块等是如何被精巧地整合在一起的?它们在极端太空环境中,如何保证稳定可靠的工作?而“应用”部分,则是我最期待的亮点。除了常见的遥感、通信、导航,小卫星在科研、教育、甚至艺术领域又将扮演怎样的角色?例如,有没有可能利用小卫星构建一个全球性的地球科学监测网络,实时捕捉气候变化、地质活动等信息?或者,它们能否成为小型科学实验的载具,在太空中进行一些我们地面上难以实现的实验?我对书中关于小卫星星座的构想也充满了兴趣,如何通过大量的小卫星协同工作,实现更广泛、更精细的服务覆盖,这其中蕴含的智慧和挑战,无疑是本书的一大看点,也让我对未来太空探索和利用的可能性充满了无限遐想。

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我是一名对太空探索和科学普及充满热情的爱好者,总是渴望了解那些能够激发公众兴趣、传播科学知识的读物。《现代小卫星及其应用》这个书名,恰好满足了我对“有趣且有益”的图书的需求。我期待这本书能够以一种生动、形象的方式,向我展示小卫星的魅力,以及它们在科技进步中所扮演的重要角色。书中关于小卫星的趣味科普知识,我想会是开篇的惊喜。例如,能否用通俗易懂的语言,解释清楚小卫星的工作原理,它们是如何在太空中“遨游”并完成任务的?书中是否会穿插一些小卫星的“幕后故事”,例如,它们的研制过程中遇到的有趣挑战,或者发射过程中发生的令人惊叹的时刻?我特别想了解,书中对于小卫星在教育领域的应用,是否有深入的探讨。例如,小卫星能否成为培养青少年科学素养的载具,让他们亲身体验科学的乐趣?而“应用”部分,更是让我对小卫星如何服务于我们日常生活充满了好奇。除了通信、导航,小卫星能否帮助我们更好地了解我们的地球,例如,它们如何监测海洋生物,如何追踪野生动物的迁徙?我对书中关于小卫星在太空旅游、私人航天等新兴领域的探索也充满了兴趣。总而言之,我希望这本书能够让我看到,科技并非高深莫测,而是充满趣味和可能性的,小卫星的出现,不仅是科技的进步,更是为我们打开了一扇通往未知世界的大门,让我对科学产生更浓厚的兴趣,并乐于与他人分享这份知识。

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作为一名对天文学和空间科学充满热情的爱好者,我一直对宇宙充满了探索的欲望。《现代小卫星及其应用》这个书名,恰好击中了我内心深处的好奇点。我期望这本书能够为我揭示,那些体积不大、却功能强大的“小卫星”是如何改变我们认识宇宙、探索宇宙的方式的。书中关于小卫星的起源和发展历程,我想会是一个引人入胜的开端。是从最初的一些小型实验性卫星开始,逐步发展到今天百花齐放的局面吗?是什么样的技术瓶颈被打破,才让小卫星能够承担起日益重要的任务?我特别想知道,在小卫星的设计理念中,是否有更多地借鉴了地面上新兴的微电子、人工智能等技术?例如,是否能通过AI算法,让小卫星在轨自主决策,提升观测效率和数据质量?而“应用”部分,更是让我充满了对未知领域的憧憬。除了我们熟知的地球观测,小卫星在深空探测领域是否也能扮演更积极的角色?例如,能否作为探测器的小型“侦察兵”,在大型探测任务前进行前期的勘测和侦察?又或者,能否组成小型的、低成本的行星际监测网络,持续跟踪太阳系内的动态?我对书中关于小卫星在基础科学研究中的应用也充满期待,比如,它们能否帮助我们更精确地测量引力波,或者为宇宙学研究提供新的数据源?总之,我希望这本书能够带领我,在浩瀚的宇宙中,发现那些微小但至关重要的“眼睛”,它们如何为我们揭示宇宙的奥秘,并将这份知识带回地球。

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我是一名对全球化和国际合作充满关注的读者。《现代小卫星及其应用》这个书名,立即让我联想到了科技如何打破国界,连接世界。我期待这本书能够展示,小卫星技术是如何成为促进国际交流与合作的重要纽带,以及它在全球范围内产生的深远影响。书中关于小卫星的国际化发展和合作模式,我想会是核心内容。例如,不同国家和地区在小卫星的研发、制造、发射和应用方面,是如何协同合作的?是否存在一些国际性的项目,汇集了全球的智慧和资源,共同推动小卫星技术的发展?我特别想了解,小卫星在应对全球性挑战,如气候变化、自然灾害、公共卫生等方面的应用,是如何促进国际社会协同行动,分享信息,共同应对的?例如,利用小卫星构建一个全球性的灾害监测和预警系统,各国如何共享数据,协调救援?而“应用”部分,也让我对小卫星在促进全球经济发展和信息传播方面的作用充满期待。例如,小卫星能否为发展中国家提供成本效益高的通信和互联网接入服务,缩小数字鸿沟,促进信息共享?或者,它们能否帮助构建一个更公平、更透明的全球贸易和物流体系?总而言之,我希望这本书能够让我看到,科技的力量是如何超越国界,连接你我,共同为构建一个更加和谐、繁荣的世界贡献力量,而小卫星,无疑是这场全球化浪潮中的一颗耀眼明星。

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这本书的名字叫《现代小卫星及其应用》,听起来就充满了科技感和实用性,勾起了我对这个领域的浓厚兴趣。作为一名对航天科技一直抱有好奇心的普通读者,我一直觉得卫星是高高在上、遥不可及的,但“小卫星”这个词却让它变得亲切起来,仿佛触手可及。我最期待的是,书中能以一种通俗易懂的方式,向我这样的非专业人士解释清楚,究竟什么是“小卫星”?它们与那些我们熟知的、庞大的航天器有什么本质的区别?它们的体积小,是不是意味着成本也更低,更容易实现商业化应用?书中会不会描绘一些小卫星的典型案例,比如它们是如何被设计、制造、发射和在轨运行的?我希望作者能用生动的语言,配以清晰的图示,为我描绘出小卫星从无到有、从概念到现实的完整图景。同时,我对“应用”部分也充满了期待,小卫星到底能做什么?仅仅是通信、导航、气象观测吗?还是有更多我意想不到的用途?比如,它们能否帮助我们监测环境污染?实时追踪珍稀野生动物的迁徙?甚至为偏远地区提供互联网接入,缩小数字鸿沟?我希望能在这本书里找到这些问题的答案,感受到科技进步为人类生活带来的实实在在的改变,让我的知识边界得到拓展,对我们生活的这个世界有更深刻的理解。

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我是一名对地球科学和环境监测充满热情的环保主义者。《现代小卫星及其应用》这个书名,无疑点燃了我探索地球奥秘的火焰。我希望这本书能够让我看到,那些小小的卫星,是如何成为我们观察和保护地球的“眼睛”,帮助我们更深刻地理解我们赖以生存的家园。书中关于小卫星在环境监测方面的具体应用,我想会是这本书最吸引我的地方。例如,小卫星如何帮助我们监测全球气候变化?通过对海平面上升、冰川融化、极端天气事件等进行长期、连续的观测,它们为气候科学研究提供了怎样的关键数据?我特别想了解,书中是否会提及小卫星在污染监测方面的案例,比如,如何利用它们追踪海洋垃圾的分布,监测空气质量的变化,或者识别非法排污行为?而“应用”部分,也让我对小卫星在生态保护领域的潜力充满了期待。例如,小卫星能否帮助我们监测森林火灾,预测其蔓延趋势,从而更有效地进行扑救?或者,它们能否用于监测生物多样性,追踪濒危物种的栖息地,为生态保护提供科学依据?我对书中关于小卫星在灾害预警和应急响应方面的贡献也充满了兴趣,如何在地震、洪水等灾害发生时,利用小卫星快速评估灾情,为救援提供及时的信息支持?总之,我希望这本书能够让我看到,科技的力量是如何通过那些看似微小的卫星,为我们守护地球,为我们描绘一个更美好的未来。

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