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赵宝升 等 著

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店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030477187

商品编码：29332768451

包装：平脊精装

出版时间：2017-01-01

基本信息

书名：空间X射线通信概论

定价：98.00元

作者：赵宝升 等

出版社：科学出版社有限责任公司

出版日期：2017-01-01

ISBN：9787030477187

字数：

页码：

版次：31

装帧：平脊精装

开本：

商品重量：0.4kg

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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星辰间的耳语：深空通信的奥秘与前沿 浩瀚宇宙，无垠星海，人类探索的脚步从未停歇。当探测器远航至遥远的行星，当空间站漂浮在地球之上，当卫星编织起环绕世界的网络，一项至关重要的技术支撑着这一切的运转——那就是空间通信。而在这片寂静而辽阔的疆域中，一束束肉眼不可见的射线，正承载着信息，穿越万古星辰，构建起我们与宇宙对话的桥梁。 本书旨在深入浅出地揭示空间X射线通信这一前沿领域的独特魅力与核心技术。我们将首先回溯通信技术的演进，理解从电磁波到X射线的飞跃所带来的颠覆性变革。X射线，因其穿透力强、频带宽、聚焦性好等特点，在特定空间通信场景下展现出无与伦比的优势。然而，它的产生、传输、接收以及与现有通信体制的融合，也带来了前所未有的挑战。 一、 X射线通信的“为什么”：空间环境的严苛考验与X射线的独特解决方案 在地球大气层下，我们早已习惯了无线电波、微波甚至可见光通信，它们便捷高效，覆盖广泛。然而，一旦踏入深邃太空，情况便截然不同。 远距离传输的巨大损耗： 空间尺度是惊人的。光年计的距离意味着信号需要穿越难以想象的空间。传统的无线电波在如此远的距离下，信号衰减极为严重，需要巨大的天线和极高的发射功率才能勉强捕捉到微弱的回声。这不仅增加了探测器和卫星的能耗和体积，也限制了通信速率和信息量。 空间干扰的复杂性： 太空中充斥着各种辐射源，从太阳耀斑到宇宙射线，再到行星磁场的作用，都会对通信信号产生干扰。传统的通信方式容易受到这些背景噪声的影响，导致信息丢失或失真。 物理遮挡与路径选择： 探测器在执行任务时，可能需要穿越小行星带、行星环，或者与母星处于同一方向，导致信号被物理遮挡。这时候，如果通信波段能够绕过这些障碍，或者拥有极强的穿透性，将为任务的成功提供重要的保障。 通信带宽的极限： 随着探测任务日益复杂，需要传输的数据量也呈指数级增长，包括高分辨率图像、科学探测数据、遥测信息等。传统通信方式的带宽瓶颈，使得信息回传的效率低下，极大地影响了科学研究的进度。 正是基于这些严峻的挑战，X射线通信开始进入科学家的视野。X射线，作为一种高能电磁波，拥有极高的频率和极短的波长。这意味着： 极高的信息携带能力： 极短的波长意味着在相同空间内可以集成更多的信息单元，从而实现更高的通信速率，更快地将宝贵的数据传回地球。 强大的穿透性： X射线能够穿透大部分物质，这意味着即使有行星、卫星甚至尘埃云的阻挡，信号依然能够相对稳定地传输，大大提高了通信的鲁棒性。 聚焦性强，指向性好： X射线的衍射效应相对较小，更容易实现高指向性的聚焦传输，这有助于减少能量的散射，提高信号的接收强度，同时也降低了被第三方窃听的风险。 抗干扰能力： 在某些特定频段，X射线的背景噪声相对较低，并且其穿透性使其不易受到低能辐射的干扰，能够提供更纯净的通信链路。 当然，X射线通信也并非万能，它的发展伴随着一系列独特的挑战，本书将在后续章节中进行详细探讨。 二、 X射线通信的关键技术：从源头到接收的精密链条 要实现X射线通信，我们需要构建一个完整而高效的通信链条，其中每一个环节都至关重要。 X射线源的产生与调制： 微聚焦X射线源： 如何在空间有限、能耗受限的条件下，产生足够强度且可控的X射线束，是核心问题之一。这涉及到新型X射线光源的设计，例如基于电子加速和聚焦技术的微型X射线发生器。 信息调制技术： X射线的强弱、频率或偏振等特性，都可以被用来编码信息。如何将数字信号转化为X射线的物理特性，实现高效的幅度和相位调制，是提高通信速率的关键。这需要精密的光学系统和电子控制技术。 能量效率： X射线源的能量消耗是需要考虑的重要因素，尤其对于长距离深空探测任务。开发低能耗、高效率的X射线产生和调制技术，是实现可持续通信的基础。 X射线传输的路径与光学系统： X射线聚焦与准直： X射线的光学元件与可见光光学元件有很大不同，需要特殊设计的聚焦镜（如萨格纳克镜、多层膜反射镜）来有效地聚焦和准直X射线束，确保信号能够定向传输并最大化能量利用率。 自由空间传输： 在真空环境中，X射线的传输基本遵循直线传播规律，但也会受到引力透镜效应等宇宙现象的影响。对这些效应的理解和补偿，对于长距离通信至关重要。 大气层穿透（地球站接收）： 当X射线信号抵达地球时，需要考虑大气层的吸收和散射。虽然X射线穿透力强，但在特定波段，大气的影响依然不可忽视。需要选择合适的接收窗口，并可能采用一定的信号校正技术。 X射线探测与解码： 高灵敏度X射线探测器： 接收端需要能够捕捉到极其微弱的X射线信号，并将其转化为电信号。这需要高性能的X射线探测器，例如硅漂移探测器（SDD）、CCD或CMOS传感器等，它们必须具备高量子效率、低噪声和快速响应的特性。 信号解码与纠错： 接收到的X射线信号可能受到各种噪声和干扰的影响。先进的信号处理算法和纠错编码技术，对于从嘈杂的信号中恢复原始信息至关重要，以保证数据的完整性和准确性。 数据传输速率的提升： 如何设计更优化的调制解调方案，配合高效的探测器，以实现更高的比特率（bps），是未来研究的重点。 与现有通信系统的融合： 多模态通信： X射线通信并非要完全取代现有的通信方式，而是可能作为一种补充或增强手段。如何将X射线通信与传统的无线电通信、激光通信相结合，形成多模态、协同工作的通信网络，以应对不同场景下的通信需求，是重要的研究方向。 地面接收站的升级： 接收X射线信号需要专门的地面设备，这可能意味着需要对现有的深空通信地面站进行技术升级，或者建设全新的X射线接收设施。 三、 X射线通信的应用前景：塑造未来的深空探索与星际联系 X射线通信的独特优势，预示着其在未来的空间探索和通信领域拥有广阔的应用前景。 深空探测的“高速公路”： 更远的探索边界： 借助X射线通信，我们可以派遣探测器前往更遥远的行星、彗星甚至太阳系边缘，并将高清图像和大量科学数据实时或近实时地传回地球，极大地拓展人类认知的边界。 实时任务控制： 对于执行复杂任务的探测器，如火星着陆器、土星探测器等，实时或近实时的数据回传对于任务的成功至关重要。X射线通信能够提供更低的延迟，使得地面控制人员能够更及时地做出决策，应对突发状况。 高通量科学数据传输： 未来，太空望远镜和探测器将产生海量的高分辨率数据。X射线通信的高带宽特性，能够高效地传输这些数据，加速科学研究的进程，帮助我们更快地揭示宇宙的奥秘。 空间站与地球的“稳定连接”： 未来空间站的通信升级： 随着空间站规模的扩大和功能的增强，对通信带宽和稳定性的要求将不断提高。X射线通信可以作为一种补充，为空间站提供更可靠、更高带宽的通信链路，支持更多实验和应用。 天基资源利用： 未来，我们可能会在月球或小行星上建立基地，进行资源开采和利用。X射线通信可以为地月、地月天体之间的通信提供高效率的解决方案。 星际探索的“信标”： 寻找地外文明： 一些科学家设想，如果存在地外文明，他们也可能利用X射线进行通信。研究X射线通信技术，有助于我们理解可能存在的星际通信方式，并为我们探测和回应潜在的星际信号提供技术基础。 未来星际殖民的通信需求： 如果人类未来能够实现星际旅行和殖民，X射线通信将是必不可少的技术支撑，它能够帮助我们与遥远的家园保持联系，传递重要信息。 军事与安全应用： 高安全性通信： X射线的聚焦性和穿透性，使其在军事通信领域具有潜在应用价值，例如为侦察卫星提供高安全性、高带宽的通信链路，降低被截获的风险。 反导系统与预警： X射线探测技术与通信技术结合，可能在导弹预警、目标识别等领域发挥作用。 结语 空间X射线通信，是一门融合了物理学、天文学、电子工程、材料科学和计算机科学的交叉学科。它的发展，不仅仅是技术的突破，更是人类向宇宙深处延伸的意志和能力的体现。从基础理论的研究，到关键器件的开发，再到系统的集成与验证，每一步都充满了挑战与机遇。 本书将带领读者一起，穿越X射线的微观世界，探索它们在星辰大海中传递信息的壮丽图景，展望这项技术将如何重塑我们与宇宙的交流方式，开启人类探索未知的新纪元。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字立刻吸引了我，因为它触及了一个我一直觉得充满神秘和未来感的领域——空间X射线通信。作为一名对科学充满好奇心的普通读者，我一直以来都在思考，除了我们熟悉的无线电波，还有哪些更先进、更强大的方式可以实现星际间的通信。X射线，这种具有高能量和穿透性的电磁波，似乎是理论上非常适合远距离、高密度信息传输的载体。我希望这本书能够像一本入门指南一样，为我揭开X射线通信的神秘面纱。我会非常期待书中能够用清晰易懂的语言，解释X射线通信的基本原理，比如X射线是如何被产生、如何被调制以携带信息，以及在广袤的太空中如何有效地接收这些信号。我同样对书中关于当前技术挑战的论述感兴趣，例如，如何解决X射线信号的衍射和散射问题？如何设计出能够在极端太空环境下工作的X射线发射器和接收器？以及如何应对宇宙射线和其他背景辐射的干扰？更重要的是，我希望这本书能够勾勒出X射线通信在未来太空探索中的应用前景，比如，它是否能成为深空探测器与地球之间进行高效通信的有力工具？这本书的出现，让我对接下来的宇宙探索充满了更多期待。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，厚重的纸张和清晰的排版让人眼前一亮。我迫不及待地想知道，作者是如何将如此复杂深奥的“空间X射线通信”概念呈现给读者。在我看来，这不仅仅是一本科普读物，更可能是一本奠定理论基础的学术著作。我一直对利用非可见光进行通信充满幻想，而X射线作为一种高能电磁波，其在信息传输上的潜力是巨大的，但也同样充满了技术难题。这本书的“概论”性质，我理解为它应该包含从最基础的物理概念讲起，比如X射线的波长、能量特性，与可见光、无线电波的对比，以及它们各自的优缺点。然后，自然会涉及到X射线通信的传输模型，包括如何生成高强度的X射线束，如何进行精确的定向，以及在太空中如何接收这些信号。我特别关注书中是否会提到当前实现X射线通信的技术瓶颈，例如X射线源的稳定性、探测器的灵敏度以及如何克服宇宙背景辐射的干扰。此外，我对于书中是否会涉及具体的应用场景，例如在行星际探测器之间的通信，或者更具想象力的，在搜寻地外文明生命（SETI）项目中的潜在应用，抱有极大的期待。这本书的出现，无疑为我们打开了一个全新的视角来理解宇宙通信的可能性。

评分☆☆☆☆☆

我一直对科学史和前沿技术的发展有着浓厚的兴趣，而“空间X射线通信”这个概念，在我看来，是人类探索未知边界的又一次伟大尝试。这本书的出现，让我对这个新兴领域充满了好奇。我期待书中能够详细介绍X射线通信的理论基础，包括其在物理学上的原理，以及如何将这些原理转化为实际的通信技术。我会特别关注书中是否会探讨X射线通信的优势，例如其高能量带来的穿透性，以及在某些特定环境下可能比传统通信方式更具优势。同时，我也非常想了解，目前在实现空间X射线通信方面，我们所面临的最大的技术挑战是什么？比如，如何产生足够强大且定向的X射线信号？如何设计出能够高效接收和解码X射线信号的探测器？以及如何克服星际空间的各种干扰，确保通信的可靠性？我希望这本书能够为我解答这些疑问，并能启发我思考这项技术在未来可能带来的颠覆性变革。无论是对于深空探测任务的通信优化，还是对于未来星际探索的设想，空间X射线通信都可能扮演着至关重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常简洁大气，深邃的宇宙背景搭配醒目的书名，立刻就吸引了我的注意。我一直对探索宇宙充满好奇，尤其是那些看不见却无处不在的射线。当我在书店里看到这本书时，直觉告诉我，这或许是我一直在寻找的那扇通往未知领域的大门。这本书的出版，无疑为对空间X射线通信感兴趣的读者提供了一个宝贵的学习资源。从书名就能感受到其内容的深度和专业性，“概论”二字预示着它将为我们系统性地介绍这一新兴领域的基础知识和发展前沿。考虑到赵宝升教授在相关领域的深厚造诣，我对书中内容的严谨性和前瞻性充满信心。我期待这本书能够深入浅出地讲解空间X射线通信的基本原理，比如X射线的产生、传播、探测机制，以及如何利用这些特性进行信息传输。同时，我也非常希望书中能探讨当前空间X射线通信技术面临的挑战，例如如何克服信号衰减、干扰以及如何实现高效的数据编码和解码。更重要的是，我希望书中能够勾勒出这项技术未来的发展蓝图，它可能在深空探测、地外文明搜寻、乃至未来星际网络构建中扮演怎样的角色。这本书的出现，让我觉得离那些科幻小说中的场景又近了一步。

评分☆☆☆☆☆

看到这本书的标题，我的第一反应是它似乎触及到了科学前沿的一个非常有趣的领域。空间X射线通信，这个名字本身就充满了科幻色彩，但又暗示着其背后蕴含着深厚的科学原理。我一直对那些超越常规的通信方式很感兴趣，而X射线作为一种高能射线，其在通信上的应用无疑是充满挑战和潜力的。我希望这本书能够系统地介绍X射线通信的诞生背景，例如，是什么样的科学发现和技术进步促使科学家们开始探索这一领域？书中是否会详细阐述X射线通信的基本原理，包括X射线的产生、传播和探测方式，以及如何利用这些特性来实现信息的编码和解码？我尤其关注书中对于当前技术瓶颈的讨论，例如，如何克服X射线在大气层中的吸收，如何在太空中实现精确的指向和远距离传输，以及如何提高信号的信噪比。此外，我也期待书中能够展望这项技术未来的发展前景，它是否可能在未来的太空探索、甚至地外文明搜寻中发挥关键作用？这本书的出现，让我对宇宙通信的想象空间得到了极大的拓展。