Curvature and Variational Modeling in Physics and Biophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Garay, Oscar J. (EDT)/ Garcia-Rio, Eduardo (EDT)/ Vasquez-lorenzo, Ramon (EDT)

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2008-4

价格:$ 171.76

装帧:

isbn号码:9780735405219

丛书系列:

图书标签:

• Curvature
• Variational methods
• Mathematical physics
• Biophysics
• Differential geometry
• Calculus of variations
• Mathematical modeling
• Physical modeling
• Biological modeling
• Partial differential equations

好的，这是一份关于一本假设的、与“曲率与物理和生物物理中的变分建模”无关的图书简介。 --- 书名：《星际航行的基础：从牛顿力学到相对论框架下的轨道设计与推进系统》 导言： 本书旨在为读者提供一个全面且深入的指南，涵盖星际航行领域的核心理论、工程实践以及未来展望。在人类探索宇宙的征程中，有效地规划和执行星际任务，依赖于对运动学、动力学以及先进推进技术的深刻理解。本书不涉及高深的数学结构理论或特定材料的微观性质，而是专注于宏观尺度上航天器运动的物理学原理和工程应用。 本书的结构经过精心设计，首先奠定坚实的经典物理学基础，随后逐步过渡到更复杂的广义相对论影响下的航迹计算，最终探讨了实现长期深空飞行的关键技术。目标读者包括对天体物理学、空间动力学、航空航天工程感兴趣的学生、研究人员以及专业工程师。 第一部分：经典空间动力学基础 本部分聚焦于航天器在经典力学框架下的运动规律，为理解更复杂的轨道力学奠定基础。 第一章：牛顿力学与双体问题 本章详细阐述了万有引力定律在空间动力学中的应用。我们将分析开普勒定律的严格推导过程，并从拉格朗日和哈密顿力学的角度重新审视这些定律，重点在于能量和角动量守恒在轨道计算中的核心地位。双体问题作为所有轨道力学问题的基石，其解析解——椭圆、抛物线和双曲线轨道——被详尽讨论。本章还包括了轨道根数的定义与转换，这是任务规划的基础工具。 第二章：三体问题与摄动分析 真实空间环境远非理想的双体系统。本章深入探讨了太阳系内行星、卫星以及其他天体对航天器轨道的摄动效应。我们将引入限制性三体问题（如地月系）的分析方法，并着重讲解利用高阶摄动理论来修正经典轨道参数。内容涵盖雅可比积分的应用，以及如何通过数值积分方法处理复杂的、非周期性的引力场干扰。 第三章：轨道机动与转移轨道设计 本部分是任务操作的核心。我们详细分析了霍曼转移、双椭圆转移以及多重引力弹弓效应在深空探测中的应用。重点讲解了脉冲推进（如Hohmann转移的理想化模型）与连续推力（如低推力推进系统）的数学模型差异。此外，我们探讨了轨道交会、近距离会合（Rendezvous）的技术要求，特别是涉及相对速度和相对加速度的计算。 第二部分：先进推进系统与能效分析 高效的推进是实现星际旅行的关键瓶颈。本部分探讨了当前和未来几种主流的推进技术，侧重于它们的物理原理、推重比（TWR）和比冲（Isp）的量化分析。 第四章：化学火箭的优化极限 尽管是成熟技术，化学推进仍是当前深空任务的主要动力来源。本章深入分析了齐奥尔科夫斯基公式的限制因素，以及如何通过优化推进剂配比、燃烧室设计来提高火箭的性能。讨论了液态与固态燃料的优缺点，并对多级火箭的结构效率进行了深入的工程学评估。 第五章：电推进系统的原理与应用 离子推进器和霍尔效应推进器（HET）因其极高的比冲而成为深空探测的首选。本章详述了这些系统的电动力学基础，包括等离子体的产生、加速机制和电磁场的设计。我们对比了不同电推进技术的推力特性曲线，并分析了在长时间任务中如何平衡推力大小与功率输入需求。 第六章：概念性推进技术展望 为应对更遥远的星际目标，本章简要介绍了处于研究前沿的推进概念，如核热推进（NTP）和核电推进（NEP）。虽然尚未完全成熟，但它们在理论上能提供的能量密度远超化学能。我们对聚变推进和光帆技术进行了初步的物理学概述，侧重于它们对航迹规划的潜在影响。 第三部分：相对论效应与长期轨道控制 当航天器速度接近光速或需要极高精度导航时，经典力学不再适用。本部分开始引入广义相对论的修正。 第七章：狭义相对论对高速飞行的修正 在涉及高能粒子加速或接近光速的假想任务中，时间膨胀和洛伦兹收缩效应必须被纳入考量。本章解释了狭义相对论如何修正动量和能量的概念，并讨论了如何修正航天器的轨迹方程以计及这些效应。 第八章：行星际导航中的引力场校正 在穿越强引力场（如绕行中子星或黑洞附近）时，或在需要极高精度的行星际导航中，需要引入广义相对论的度规效应。本章聚焦于后牛顿近似（Post-Newtonian approximations）在轨道计算中的应用，特别是对水星近日点进动等经典观测现象的解释，并将其拓展到航天器精确测距和测速的误差分析中。 结论： 本书提供了一套自洽的、聚焦于工程实现和轨道动力学的工具集。它强调了从经典物理学的精确应用到纳入相对论修正的渐进式方法，为设计和执行未来复杂的星际任务提供了坚实的理论和实践框架。本书的重点始终在于运动的几何学和驱动的物理学，而非基础数学结构本身。 ---

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