太空天文探測(cè)器

前言

世界上很難說(shuō)有什么事情是絕對(duì)不可能的，因?yàn)樽蛱斓膲?mèng)想不僅是今天的希望，而且也是明天的現(xiàn)實(shí)?！_伯特·哈金斯·戈達(dá)德“太空先鋒”是一套綜合性的科普讀物。它不僅向人們介紹了眾多科學(xué)原理和科技實(shí)踐活動(dòng)，還向人們介紹了太空科技對(duì)現(xiàn)代人類社會(huì)的諸多影響。實(shí)際上，太空科學(xué)涵蓋了許多不同學(xué)科的科學(xué)探索。例如，它涉及利用火箭推進(jìn)原理并使航天器進(jìn)入外層空間的發(fā)射裝置；又如，它還涉及在太空中或在其他星球上執(zhí)行航天任務(wù)的各種航天器；此外，它還會(huì)涉及執(zhí)行一系列航天任務(wù)的航天器上所搭載的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備和宇航員。人類正是通過(guò)這些設(shè)備和宇航員實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)航天目標(biāo)。在太空時(shí)代，與火箭有關(guān)的航天技術(shù)不斷地幫助人類實(shí)現(xiàn)新的夢(mèng)想。本系列叢書(shū)向人們介紹了與上述技術(shù)相關(guān)的人物、事件、發(fā)現(xiàn)、合作和重要實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，這些科普讀物還向讀者介紹了火箭推進(jìn)系統(tǒng)是如何支持人類的太空探索和航天計(jì)劃的。這些計(jì)劃已經(jīng)改變了人類文明的發(fā)展軌跡。在未來(lái)的日子里，它們將繼續(xù)影響人類文明的發(fā)展軌跡。人類航天技術(shù)的發(fā)展史是與天文學(xué)的發(fā)展史和人類對(duì)航天飛行的興趣密不可分的。許多古代民族針對(duì)夜空里出現(xiàn)的奇異光線創(chuàng)作出流傳千古的神話傳說(shuō)。例如，根據(jù)古希臘神話傳說(shuō)中關(guān)于伊卡羅斯和代達(dá)羅斯編寫(xiě)的故事：從前，有一位老人，他非?？释麛[脫地球引力的束縛，在天空中自由地飛翔。自從人類社會(huì)進(jìn)入文明時(shí)代以來(lái)，巴比倫人、瑪雅人、中國(guó)人和埃及人都研究過(guò)天空并記載了太陽(yáng)、月亮、可觀測(cè)的行星和“固定的”恒星的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。任何短暫的天文現(xiàn)象，例如彗星的經(jīng)過(guò)、日食的出現(xiàn)或超新星的爆炸，都會(huì)在古代人類社會(huì)中引起人們的不安。人類的恐懼不僅僅是由于這些天文現(xiàn)象看上去十分可怕，而且是由于在當(dāng)時(shí)這些天文現(xiàn)象既是無(wú)法預(yù)測(cè)的又是無(wú)法解釋的。古希臘人和他們的“地心說(shuō)”理論對(duì)早期天文學(xué)理論和西方文明的出現(xiàn)都產(chǎn)生了重大的影響。在大約公元前4世紀(jì)的時(shí)候，古希臘的眾多哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家分別系統(tǒng)地闡述了“地心說(shuō)”的宇宙理論。根據(jù)他們的理論，地球是宇宙的中心，其他的天體都在圍繞地球進(jìn)行運(yùn)行。在大約公元150年的時(shí)候，古希臘最后一位偉大的天文學(xué)家托勒密對(duì)“地心說(shuō)”理論進(jìn)行了加工潤(rùn)色，從而形成了一套完整的思想體系。在接下來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)，這一思想體系一直在西方社會(huì)擁有權(quán)威的地位。16世紀(jì)，尼古拉斯·哥白尼提出了“日心說(shuō)”的理論，從而結(jié)束了“地心說(shuō)”長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)人們思想的統(tǒng)治。17世紀(jì)，伽利略和約翰尼斯·開(kāi)普勒利用天文觀測(cè)證明了“日心說(shuō)”理論。同時(shí)，他們所進(jìn)行的天文觀測(cè)也為科學(xué)革命的到來(lái)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。17世紀(jì)的晚些時(shí)候，艾薩克·牛頓爵士最終完成了這場(chǎng)科學(xué)革命。牛頓在著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)中系統(tǒng)地總結(jié)了基本的物理學(xué)原理。利用這些原理，人們可以解釋眾多天體是如何在宇宙中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的。在人類科學(xué)發(fā)展史上，牛頓的地位是他人無(wú)法超越的。18世紀(jì)和19世紀(jì)的科學(xué)發(fā)展為航天技術(shù)在20世紀(jì)中葉的出現(xiàn)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。正如本系列叢書(shū)所講述的那樣，航天技術(shù)的出現(xiàn)從根本上改變了人類歷史的發(fā)展進(jìn)程。一方面，帶有核彈頭的現(xiàn)代軍用火箭使人們不得不重新定義戰(zhàn)略戰(zhàn)爭(zhēng)的本質(zhì)。實(shí)際上，人類在歷史上第一次研發(fā)出可以毀滅自身的武器系統(tǒng)。另一方面，科學(xué)家們可以利用現(xiàn)代火箭技術(shù)和航天技術(shù)將機(jī)器人探測(cè)器發(fā)射到(除了體積較小的冥王星以外)所有太陽(yáng)系的主要行星上，從而使那些遙遠(yuǎn)而陌生的世界在人們的眼中變得像月球一樣熟悉。航天技術(shù)還在“阿波羅號(hào)”成功登月的過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。成功登月是人類迄今為止所取得的最偉大的科學(xué)成就。20世紀(jì)初，俄羅斯的航天預(yù)言家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基大膽地做出預(yù)言：人類不會(huì)永遠(yuǎn)地被束縛在地球上。當(dāng)宇航員尼爾·阿姆斯特朗和埃德溫·奧爾德林在1969年7月20日踏上月球的表面時(shí)，他們也將人類的足跡留在了另一個(gè)星球上。在經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年漫長(zhǎng)的等待以后，隨著生命的不斷進(jìn)化，終于有一種高級(jí)的生命形式實(shí)現(xiàn)了從一個(gè)星球到另一個(gè)星球的遷移。在宇宙長(zhǎng)達(dá)140億年的歷史當(dāng)中，這種遷移是第一次發(fā)生嗎？或許，正如許多外空生物學(xué)家所說(shuō)，高等生命形式在不同星球之間的遷移是各大星系內(nèi)部經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。當(dāng)然，對(duì)于上述觀點(diǎn)，科學(xué)界目前尚無(wú)定論。不過(guò)，科學(xué)家們正在航天技術(shù)的幫助下，努力在其他星球上尋找各種生命形式。有趣的是，隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，宇宙既是人類太空旅行的目的地，又是人類命運(yùn)的最終歸宿?！疤障蠕h”系列叢書(shū)適合所有對(duì)太空科技、現(xiàn)代天文學(xué)和太空探索感興趣的年輕讀者。

內(nèi)容概要

本書(shū)向讀者介紹了現(xiàn)代天文學(xué)和天體物理學(xué)知識(shí)，從光學(xué)天文學(xué)、伽馬射線天文學(xué)、X射線天文學(xué)直到紅外線天文學(xué)、紫外線天文學(xué)；還介紹了眾多正在執(zhí)行天文觀測(cè)任務(wù)的太空天文臺(tái)，如美國(guó)國(guó)家航空航天局著名的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、康普頓伽馬射線天文臺(tái)、錢德拉X射線天文臺(tái)、斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡和即將升空的詹姆斯•韋伯太空望遠(yuǎn)鏡等。    通過(guò)閱讀本書(shū)，讀者不僅可以了解天文學(xué)的發(fā)展史，還可以了解太空天文學(xué)的最新進(jìn)展和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。那些正在運(yùn)行的航天器不僅是人類智慧的結(jié)晶，而且也是人類科學(xué)發(fā)展的偉大成就。本書(shū)配有許多精美的插圖和珍貴的照片，還有許多杰出的太空科學(xué)家的生平業(yè)績(jī)簡(jiǎn)介。

作者簡(jiǎn)介

約瑟夫•A.安吉洛(Joseph A.Angelo，Jr.)，博士，退役美國(guó)空軍中校，現(xiàn)在是技術(shù)作家。作為洛林斯(Rollins)學(xué)院的一名物理學(xué)兼職教授，他教授天文學(xué)入門課程——“宇宙的演進(jìn)”。安吉洛博士編寫(xiě)有許多工具書(shū)，其中包括The Facts on File出版公司出版的《太空和天文學(xué)手冊(cè)》和著名的《太空與天文學(xué)百科全書(shū)》。

書(shū)籍目錄

主譯的話前言鳴謝簡(jiǎn)介◇1  從原始人石刻到斯皮策天文望遠(yuǎn)鏡　從原始人石刻到《天文學(xué)大成》　當(dāng)代天文學(xué)中的星座　天體測(cè)定學(xué)和伊巴谷號(hào)宇宙飛船　伽利略和望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)　超新星　探測(cè)氣球和深度探測(cè)火箭把人類帶向了太空　電磁光譜　菜曼·斯皮策和太空天文學(xué)的發(fā)展前景　在美國(guó)國(guó)家航空航天局旗下的正在運(yùn)行的天文觀測(cè)臺(tái)　為天文學(xué)服務(wù)的機(jī)器人航天器◇2  高能天體物理學(xué)：與宇宙面對(duì)面的科學(xué)　基本粒子——它實(shí)際上是一個(gè)非常非常小的世界　自然界中的基本力量　艾薩克·牛頓爵士——世界上第一位天體物理學(xué)家　美國(guó)國(guó)家航空航天局的高能天文觀測(cè)臺(tái)　現(xiàn)代天體物理學(xué)的地位　美國(guó)國(guó)家航空航天局的哥白尼號(hào)航天器◇3  發(fā)生在行星天文學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一場(chǎng)革命　對(duì)太陽(yáng)系進(jìn)行探測(cè)的一個(gè)黃金時(shí)代　“維尼拉”號(hào)探測(cè)器和航天器　進(jìn)行行星探測(cè)的新一輪浪潮　伽利略號(hào)太空探測(cè)任務(wù)　卡西尼號(hào)和惠更斯號(hào)航天器　火星探測(cè)漫游者航天器　探測(cè)太陽(yáng)系內(nèi)的小天體　探訪近地小行星計(jì)劃　“喬托歐空”號(hào)探測(cè)器　星塵計(jì)劃　深度撞擊任務(wù)　“新視野”號(hào)冥王星——柯伊伯帶近天體探測(cè)航天器◇4  光學(xué)天文學(xué)和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡　安德斯·昂格斯特羅姆　恒星和它們的生命周期　參宿四　亨利·諾里斯·羅素和赫羅圖　埃德溫·鮑威爾·哈勃　哈勃太空望遠(yuǎn)鏡◇5  伽馬射線天文學(xué)和康普頓伽馬射線天文臺(tái)　伽馬射線爆發(fā)　美國(guó)國(guó)家航空航天局的康普頓伽馬射線天文臺(tái)　阿瑟·霍利·康普頓　宇宙射線衛(wèi)星（COS-B）　“魚(yú)燕”軌道觀測(cè)衛(wèi)星◇6  X射線天文學(xué)和錢德拉X射線天文臺(tái)　X射線爆源　美國(guó)國(guó)家航空航天局的錢德拉X射線天文臺(tái)　薩拉馬尼安·錢德拉塞卡（也被稱為錢德拉）　美國(guó)國(guó)家航空航天局的羅西X射線時(shí)變探測(cè)器　美國(guó)國(guó)家航空航天局計(jì)劃中的星座X射線天文臺(tái)◇7  紅外線天文學(xué)和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡　斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡　美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡◇8  紫外線天文學(xué)和極端紫外線探測(cè)器　國(guó)際紫外線探測(cè)器　超新星1987A　極端紫外線探測(cè)器　遠(yuǎn)紫外線分光探測(cè)器　美國(guó)國(guó)家航空航天局的星系演變探測(cè)器　活躍的星系◇9  對(duì)最近的恒星的訪問(wèn)：在太空對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行物理學(xué)研究　太陽(yáng)：人類的父母星　天空實(shí)驗(yàn)室　Yohkoh號(hào)宇宙飛船　太陽(yáng)和太陽(yáng)風(fēng)層探測(cè)器　尤利西斯航天器　恒星探測(cè)器的飛行任務(wù)◇10  月球—一天文學(xué)和天體物理學(xué)的觀測(cè)平臺(tái)　月球基地的前景和相關(guān)概念　月球　月球遠(yuǎn)端無(wú)線電天文學(xué)和其他將來(lái)可能被使用的天文觀測(cè)設(shè)備　軌道運(yùn)行隔離設(shè)施◇11  尋找太陽(yáng)系以外的行星、褐矮星和暗物質(zhì)　太陽(yáng)系以外的行星　類地行星　行星的中天現(xiàn)象　褐矮星　暗物質(zhì)◇12  宇宙微波環(huán)境下的難題　早期的宇宙論　哥白尼倡導(dǎo)的天文學(xué)革命　創(chuàng)世大爆炸宇宙論　宇宙論原則　威爾金森微波各向異性探測(cè)器（WMAP）  　21世紀(jì)的宇宙論　宇宙的命運(yùn)　暗物質(zhì)　意識(shí)和宇宙　引力　黑洞◇13  結(jié)語(yǔ)大事年表譯者感言

章節(jié)摘錄

插圖：◇1 從原始人石刻到斯皮策天文望遠(yuǎn)鏡“人類必須超越地球，到達(dá)大氣層的頂端或更遠(yuǎn)的地方。因?yàn)橹挥羞@樣，人類才能夠充分地理解他所生活的那個(gè)世界。”——蘇格拉底天文學(xué)是人類科學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，它主要研究不同天體的大小、構(gòu)成、位置、起源和運(yùn)動(dòng)。如果我們追溯到古代。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)天文學(xué)是人類歷史上歷史最悠久的科學(xué)之一。在17世紀(jì)人們使用天文望遠(yuǎn)鏡之前，天文觀測(cè)實(shí)踐只能依靠肉眼來(lái)進(jìn)行；或者通過(guò)使用一些現(xiàn)在早已廢棄不用的天文觀測(cè)工具，如星盤、十字桿等；學(xué)計(jì)算。隨著天文望遠(yuǎn)鏡的誕生，出現(xiàn)了光學(xué)天文學(xué)。這門極定中影響力的學(xué)科極大地促進(jìn)了科技革命的發(fā)展，加速了現(xiàn)代科學(xué)的繁榮。隨著1957年斯普特尼克1號(hào)的發(fā)射升空，太空時(shí)代真的到來(lái)了。從此，天文學(xué)家們可以從整個(gè)電磁光譜的范圍來(lái)觀測(cè)宇宙。他們可以訪問(wèn)太陽(yáng)系中許多以前從未去過(guò)的外星球。今天的現(xiàn)代天文學(xué)包括許多分支學(xué)科和子學(xué)科，如天體測(cè)定學(xué)、伽馬射線天文學(xué)、x射線天文學(xué)、紫外線天文學(xué)、視覺(jué)天文學(xué)、紅外線天文學(xué)、微波天文學(xué)、雷達(dá)天文學(xué)和無(wú)線電天文學(xué)。與之密切相關(guān)的科學(xué)領(lǐng)域包括高能天文物理學(xué)、宇宙射線物理學(xué)、微中子物理學(xué)、太陽(yáng)物理學(xué)、濃縮物質(zhì)物理學(xué)、太空科學(xué)、行星地質(zhì)學(xué)、外空生物學(xué)和宇宙生成學(xué)。

編輯推薦

《太空先鋒·太空天文探測(cè)器》中插有75幅黑白照片和結(jié)構(gòu)原理示意圖，附有太空天文探測(cè)器研發(fā)大事記。對(duì)所有希望了解太空知識(shí)和航天技術(shù)的高中學(xué)生、教師和廣大讀者來(lái)說(shuō)，“太空先鋒”系列叢書(shū)具備最好的科學(xué)性、可讀性和趣味性?！疤障蠕h”是一套前沿科普讀物，由6冊(cè)組成。本套叢書(shū)論述了航天技術(shù)的科學(xué)原理、技術(shù)應(yīng)用及對(duì)社會(huì)的影響。這套叢書(shū)對(duì)改變并將繼續(xù)改變太空技術(shù)和空間探索歷程的科學(xué)家、重大事件、關(guān)鍵性發(fā)明、國(guó)際間合作及重要試驗(yàn)等進(jìn)行了精彩的描述?！短障蠕h·太空天文探測(cè)器》是“太空先鋒”叢書(shū)中的一本，該書(shū)引人人勝地描述了與太空科技有關(guān)的歷史事件科學(xué)原理和科學(xué)突破。正是它們使復(fù)雜的運(yùn)行天文臺(tái)從根本上改變了人們對(duì)宇宙的理解。書(shū)中的知識(shí)窗向讀者闡明了一些基本的科學(xué)原理和天文觀測(cè)技術(shù)。同時(shí)，《太空先鋒·太空天文探測(cè)器》還介紹了著名物理學(xué)家和著名天文學(xué)家的生平。通過(guò)閱讀這些傳記，讀者可以了解人類在天文探測(cè)器發(fā)展的不同階段所付出的艱辛努力。

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