Space Vehicle Design

Space Vehicle Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Griffin, Michael D./ French, James R.
出品人:
页数:465
译者:
出版时间:2004-1
价格:$ 112.94
装帧:
isbn号码:9781563475399
丛书系列:
图书标签:
  • 航天器设计
  • 航天工程
  • 航空航天
  • 空间系统
  • 推进系统
  • 结构力学
  • 热控制
  • 轨道力学
  • 控制系统
  • 系统工程
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具体描述

Much has changed, both in the space community and in the larger world, in the years since the first edition of this classic, best-selling book appeared. While there is now a huge collection of core knowledge, tutorial material, mathematical "applets," and design data available about spacecraft systems engineering that did not exist when the first edition was published, the second edition continues to fulfill the book's original goal--that of linking and integrating the many disciplines relevant to the field of space systems engineering in a way that is impossible when they are considered separately, or even in one text that is the product of many authors. The text starts with an overall description of the basic mission considerations for spacecraft design, including space environment, astrodynamics, and atmospheric reentry. Then the various subsystems are discussed, and in each case, both the theoretical background and the current engineering practice are fully explained. Some material has been updated to make the treatment consistent with current experience and practice in the field. At the same time, there is much that remains relevant from what are now the earlier decades of the space program. Nothing of real value has been omitted merely on the grounds that it is old. This edition contains a new chapter on reliability analysis, much new technical material in other sections, and many homework problems. The book provides the space systems engineer with the tools to evaluate the overall impact of candidate design concepts on the various component subsystems and the integrated system leading to the final design selection. Despite the incredible richness of web-based resources for themodern engineer, it remains true that most web sites and links are exceedingly volatile. For that reason, the authors have chosen to include and reference only that which is accessible through archived references, creating an authoritative text that provides both suitable materials for senior-level courses in aerospace engineering and a useful reference for the practicing aerospace engineer.

好的,以下是一本名为《星际航行基础:从理论到实践》的图书的详细简介,该书内容不涉及“Space Vehicle Design”: --- 星际航行基础:从理论到实践 深入探索人类迈向深空的基石 《星际航行基础:从理论到实践》 是一本全面而深入的专著,旨在为物理学家、工程师、天体生物学家以及所有对人类未来在宇宙中定位充满好奇的读者,提供一个坚实的理论框架和清晰的实践路径。本书摒弃了对单一飞行器设计的具体描述,而是专注于支撑一切星际探索任务的底层科学原理、前沿技术以及长期规划的宏观视角。 本书的核心目标是解构“如何实现星际旅行”这一宏大命题,将其分解为可操作、可分析的科学分支。我们相信,真正的星际探索始于对宇宙尺度、时间尺度以及生命承受能力的深刻理解,而非仅停留在工程蓝图的层面。 --- 第一部分:宇宙尺度与相对论基础 本部分为后续所有讨论奠定不可或缺的理论基础。我们首先考察宇宙学的最新发现,特别是对可观测宇宙边界、暗物质和暗能量的理解,这些是确定目标、规划航线的前提。 第一章:时空几何与航行约束 爱因斯坦场方程的航行学解读: 深入探讨广义相对论如何塑造了我们对时空扭曲的认知,并分析在极端引力场(如黑洞附近)中,传统导航方法失效的理论机制。 引力势阱的逃逸速度与能量需求: 详细计算了不同质量天体所需的初始动能,并建立了基于引力梯度图谱的能量预算模型。 时间膨胀效应的实际影响: 侧重于分析长达数十年或数百年尺度的任务中,同步时间参考系所面临的挑战,以及如何通过精确的原子钟网络来补偿相对论性时间漂移。 第二章:深空通讯与信息论 极限信噪比下的信息传输: 探讨在数十光年距离上,如何克服自由空间路径损耗、宇宙背景辐射以及目标天体自身的电磁干扰,实现有效通信。内容涵盖相干态光通信、量子纠缠辅助通信的理论可行性与当前技术瓶颈。 延迟容忍网络(DTN)架构: 详细阐述了适用于高延迟、间歇性连接环境的路由协议和存储转发机制,确保任务控制中心与远距离探测器之间的数据完整性。 信息压缩与自主决策: 分析在带宽极度受限的情况下,如何使用AI算法对采集的科学数据进行实时压缩和优先级排序,并建立分层自主决策树,以应对无法实时干预的紧急情况。 --- 第二部分:推进科学的跨代展望 本书没有关注传统的化学火箭或现有的离子推进器,而是将焦点置于需要数代人努力才能实现的突破性推进技术,这些技术是实现真正星际旅行的必要条件。 第三章:物质-反物质反应的临界物理 磁约束与储存的挑战: 详细分析了如何安全、稳定地储存和处理兆克级反物质的物理难题,包括超导陷阱的设计、辐射屏蔽以及意外湮灭的风险评估模型。 推进效率的理论上限: 计算了基于反物质湮灭能量驱动的理想推力矢量,以及如何将其转化为可控的推力输出,包括在低推力、长加速阶段的应用场景。 前沿反应堆设计概念: 探讨了利用高能粒子束间接驱动或催化反应的概念模型,而非直接燃烧。 第四章:定向能量推进的物理极限 光帆与激光阵列的耦合动力学: 深入分析了兆瓦级至吉瓦级激光束聚焦到数公里级光帆上的能量传递效率。重点讨论了光帆材料在极端光压和热负荷下的结构完整性与热力学稳定性。 波束指向精度与维持: 阐述了跨越数光年距离,维持激光束焦点精度在数米之内的自适应光学系统和轨道修正机制的理论要求。 相对论效应下的波束畸变: 考察了由于目标运动导致的洛伦兹收缩和多普勒频移,对推进能量耦合效率的影响及校正模型。 --- 第三部分:生命支持与深空生物学 星际航行不仅仅是技术问题,更是生物学和伦理学的巨大挑战。本部分着眼于如何维持人类(或类人实体)在极端环境下数十年甚至上百年的生存与功能。 第五章:闭环生态系统与资源循环 生物再生生命支持系统的稳态模型: 建立大型、高冗余度的生物圈模型,分析了营养物质(碳、氮、水)在微生物、植物和人类之间循环的动态平衡方程。探讨如何应对“系统崩溃”风险的缓冲机制。 辐射防护与生物修复: 综述了深空高能粒子辐射对DNA的累积损伤机制,并详细研究了先进的被动屏蔽材料(如液态氢屏蔽)与主动的生物修复策略(如定向基因编辑或增强型DNA修复酶)的结合应用。 人工冬眠与代谢抑制: 聚焦于如何安全、可逆地诱导高等哺乳动物进入长期休眠状态,以最小化资源消耗、减缓衰老过程,以及如何精确地“唤醒”程序。 第六章:心理学与群体动力学 长期隔离对认知功能的影响: 基于模拟实验和神经科学模型,分析了长期处于单调、高风险、低刺激环境对船员决策能力、情绪稳定性和团队协作的影响。 社会结构与应急伦理: 探讨在无法进行外部干预的情况下,如何设计具有自我纠错能力的社会契约和指挥系统。内容包括资源分配的应急协议和“任务优先”原则下的伦理边界探讨。 代际任务的文化传承: 针对需要多代人接力的任务,研究如何确保核心使命、技术知识和伦理准则能够跨越文化和身份的转变得以准确传递。 --- 第四部分:导航、着陆与目标接触 本书的最后一部分回归到具体的“到达”过程,但关注的重点是行星际甚至星系际目标地点的环境评估和安全着陆的理论框架。 第七章:星际导航的自主化 脉冲星计时阵列(PTA)的导航应用: 阐述如何利用稳定的脉冲星信号作为深空中的绝对参考系,构建高精度的三维定位系统,以应对传统基于太阳系的星图误差。 基于环境特征的相对定位: 分析在未知星系中,如何通过分析背景恒星光谱、星际介质密度、以及目标星系团的引力微透镜效应,进行实时航向修正。 行星际引力助推的精确计算: 探讨如何利用小型天体(如彗星或小行星)的引力弹弓效应进行路径微调,以节省推进剂,要求对这些天体的精确质量和轨道参数有极高的估计精度。 第八章:目标行星大气层进入与软着陆的物理模型 极端大气特性下的气动分析: 针对可能存在于系外行星上的非标准大气成分(如高浓度甲烷、重氢或稀薄的等离子体),建立流体力学模型以预测气动加热和阻力特性。 非牛顿力场下的减速策略: 考虑目标行星可能具有不规则形状或强磁场的情况,分析如何结合磁流体动力学(MHD)减速与传统气动刹车,实现安全减速。 就位环境的生物/化学污染控制: 讨论在着陆前对航行器表面进行严格消毒和惰性化处理的协议,以确保不对目标世界引入地球生物圈,并保证着陆科学仪器不受污染。 --- 《星际航行基础:从理论到实践》 不提供一个现成的蓝图,而是提供理解和构建未来星际文明所必需的科学工具箱。它是一份对人类认知边界的挑战,也是对未来数百年内最伟大探索事业的理论宣言。 ---

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目录信息

读后感

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用户评价

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我在寻找一本能够系统梳理现代航天器设计流程的书籍,而这本《Space Vehicle Design》的目录结构确实非常详尽,几乎涵盖了从任务定义到最终回收测试的每一个关键环节。我特别关注了其中关于“有效载荷集成与热控系统”那一章节的深入程度。内容组织上,它采取了一种层层递进的分析方法,首先确立了热流动的基本边界条件,随后详细分析了多层隔热毯(MLI)的实际性能衰减模型,这一点处理得非常扎实。作者似乎非常注重工程实践中的“坑点”,他花了大量篇幅讨论了在极端温度梯度下材料疲劳和连接点失效的案例分析,这对于正在进行小型立方星设计的我来说,是无价的经验总结。不过,略感遗憾的是,书中对于新型吸波材料在电磁兼容性(EMC)方面的应用探讨略显简略,似乎更侧重于传统的被动热控方案,期待未来版本能加入更多关于主动热管理和先进复合材料在防辐射方面的讨论,毕竟当前的设计趋势正朝着更轻量化、更智能化的方向发展。

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对于我这样一位对航天史和太空政策更感兴趣的业余爱好者来说,这本书的侧重点显然偏向了硬核的工程实现,这无可厚非,但同时也使得其在探讨“为什么设计”而非“如何设计”的部分显得略微单薄。例如,在关于国际空间站(ISS)模块化设计的部分,作者详尽地分析了对接机构的力学性能和冗余设计,但对于决定采用这种分散式、多国协作设计模式的政治、预算和国际合作层面的约束,提及得非常有限。我本期待能读到一些关于不同文化背景下的工程标准如何统一、以及在多边合作中如何平衡国家利益与项目进度的有趣探讨。这本书更像是一本技术手册的升级版,它完美地解答了“能否造出来”的技术难题,但在“是否应该这样造”的更广阔的社会和经济背景下,留下了很多想象的空间。总体而言,它是一部优秀的工具书,但对于寻求跨学科视角的读者,可能需要补充其他领域的文献。

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我以一名航空航天专业大三学生的身份来评价这本书,最看重的是它在“设计迭代与优化”这部分所体现的思维方式。这本书似乎更倾向于传授一种“工程师的直觉”而非仅仅是公式的堆砌。作者在讲解飞行器气动布局选择时,没有给出固定的“最优解”,而是通过一系列历史案例——从早期航天飞机的升阻比取舍到现代高超音速载具的构型演变——来引导读者理解设计选择背后的权衡艺术。他反复强调“约束驱动设计”的理念,比如如何根据发射窗口的限制来反推燃料储备和推进剂选择的边界。这种强调思维框架而非单一解法的教学方法,极大地拓宽了我对复杂系统工程的理解。唯一美中不足的是,书中引用的许多仿真软件和分析工具的最新版本已经有所迭代,对于初学者而言,可能需要自行去查找最新的软件界面和操作流程,略微增加了入门的学习成本。

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这本书的装帧设计实在令人眼前一亮,那深邃的星空背景搭配上未来感十足的机械线条插图,光是捧在手里,就仿佛能感受到穿梭于无垠宇宙的激动。我原本以为这只是一本专注于工程技术细节的硬核科普读物,但翻开扉页后才发现,作者在叙事上展现出了惊人的文学功底。他没有直接跳入复杂的轨道力学或推进系统原理,而是以一种近乎诗意的笔触,勾勒出了人类对太空探索最初的憧憬与挣扎。第一章对于早期火箭先驱们的描述,充满了对他们那种近乎偏执的梦想的尊重与描摹,文字的节奏感极强,读起来有一种史诗般的庄重感。尤其欣赏作者如何巧妙地将冰冷的技术名词融入到富有情感的故事线中,让读者在学习知识的同时,也被那种探索未知的勇气所深深感染。虽然我期待的是更深入的结构分析,但这种宏大叙事的开篇,无疑为后续的技术探讨打下了一个坚实而充满激情的基调,让人迫不及待地想知道,这些浪漫的梦想是如何通过严谨的工程学一步步得以实现的。

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老实说,我购买这本书的初衷是希望获得一些关于深空探测器电源系统的专业见解,特别是关于放射性同位素热电发电机(RTG)的最新发展趋势。翻到相关章节,作者对RTG的工作原理阐述得清晰透彻,从塞贝克效应的基本物理到钚-238燃料的衰变热管理,逻辑链条完整无瑕。然而,令我有些摸不着头脑的是,在讨论完RTG之后,紧接着的内容却跳跃到了对低地球轨道(LEO)太阳能电池阵列展开机构的详细机械设计讨论。这种跨度极大的内容衔接,让阅读体验产生了一种不必要的断裂感,仿佛章节之间的过渡不够平滑,缺乏一种主题的连贯性。如果作者能用一小段文字来桥接“高能效电源”与“轨道机构可靠性”之间的关系,比如讨论一下电源系统重量对机构载荷的影响,或许能更好地服务于追求全局优化的读者。虽然技术点本身没有问题,但整体的编排方式,给我的感觉更像是两篇优秀论文的拼盘,而非一部融会贯通的教材。

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