星际航行

北京大学地球与空间科学学院教授、中国科学院老科学家科普演讲团成员焦维新教授亲自撰写，带给青少年朋友一场新鲜尽兴的太空之旅，一次充满收获的阅读体验。

《星际航行》能够解答很多科幻小说迷的疑问，比如人类是如何脱离地球引力束缚的、新型火箭推进技术的发展现状、各类载人航天器的结构是什么样的、飞船飞行要遵循什么样的轨道，等等。本书在最后还回答了星际航行的目标和困难，并以通俗易懂的语言阐述了科幻小说中关于虫洞和翘曲驱动等猜想的由来，用科学的观点解答阅读科幻小说可能遇到的疑问，进一步开启读者的想象空间。

焦维新，北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任、中国科学院老科学家科普演讲团成员。中央电视台、香港凤凰卫视以及央视网等新闻媒体太空节目访谈专家，每年为中小学作近百场科普讲座。所著《青少年太空探索科普丛书》（第 1 辑）列入“十二五”国家重点图书出版规划项目和2019 年度国家出版基金资助项目。

前言
导言
第1章 运载火箭基础
怎样脱离地球的引力束缚
运载火箭的起源和发展
运载火箭的类型
火箭发动机的基本构成
运载火箭的技术指标
第2章 典型的运载火箭
俄罗斯（苏联）的火箭
美国的火箭
中国的火箭
运载火箭爆炸事故
第3章 新型推进技术
电火箭
太阳帆
核动力火箭
核热火箭
第4章 行星探测器与载人飞船
航天器的结构
典型的行星探测器
载人飞船基本结构
“猎户座”载人飞船
第5章 航天器的轨道
人造卫星的轨道
霍曼轨道与发射窗口
拉格朗日点
引力助推
第6章 太阳系内航行
飞往月球轻车熟路
拜访火星技术成熟
木星附近存在难题
土星之旅完美征途
开伯天体只能遥望
近观太阳谈何容易
第7章 恒星际飞行
恒星际飞行的目标和困难
虫洞
翘曲驱动
《星际穿越》中的物理学

     1985年的一个学期末，加州理工大学的理论物理学教授基普？索恩刚刚上完一学年的课，正懒惰地靠在办公室的椅子上休息，电话铃却忽然响了起来。打来电话的是他的老朋友，有名行星天文学家卡尔？萨根。萨根当时正在撰写一部描写人类与外星生命首次接触的科幻小说。写作已经接近尾声，但身为科学家的萨根希望自己的科幻小说作品尽可能地不与已知的物理学理论相矛盾。在这部小说中，萨根安排女主人公艾丽通过黑洞穿越26光年的距离，到达遥远的织女星。这是整部小说中震撼性的情节，但是从物理学的角度来看，却也是可疑的细节。于是萨根打电话给从事引力理论研究的索恩，为这一细节寻求技术咨询。经过一番思考和粗略的计算，索恩告诉萨根，黑洞是无法作为星际旅行的工具的，他建议萨根使用“虫洞”（wormhole）这个概念，于是便有了随后出版并被拍成电影的有名科幻小说——《接触》（Contact）。这是“虫洞”这个名词次进入科幻小说中。在那之后，各种科幻小说、电影及电视连续剧相继采用了这一名词，“虫洞”逐渐成为科幻故事中的标准术语。这是科幻小说家与物理学家的一次小小交流结出的果实。 萨根的小说顺利地出版了，索恩对虫洞的思考却没有因此而结束。三年后，索恩和他的学生麦克·莫里斯在《美国物理学杂志》（American Journal of Physics）上发表了题为《时空中的虫洞及其在星际旅行中的用途》的论文，由此开创了对所谓“可穿越虫洞”（traversablewormhole）进行研究的先河。作为教学性刊物的《美国物理学杂志》也因此有幸在一个全新研究领域的开创上留下了值得纪念的一笔。 莫里斯和索恩的文章在虫洞研究中具有奠基性的意义，不过虫洞这一名词却并非是他们两人的发明。早在1957年，C。W。米斯纳（CW Misner）与J。A。惠勒（JA Wheeler）就在一篇文章中提出了这一名词。那篇文章讨论的主题是所谓的“几何动力学”（Geometrodynamics），一种试图把物理学几何化的理论。米斯纳和惠勒的“几何动力学”后来并没有走得很远，但他们在文章中提出的“虫洞”这一概念却在时隔31年之后得到了全新的发展，并成为以星际旅行为题材的科幻小说中的标准词汇，可谓是“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”。 什么是虫洞？ 相对论和量子理论告诉我们，原始的宇宙诞生于虚无缥缈之中。在最初的时刻，宇宙处于一片混乱的“混沌”之中，宇宙就像一锅沸腾的稀粥，充满了时空泡沫。 在宇宙膨胀过程中，时空泡沫逐渐演化为大量的“宇宙泡”，宇宙泡之间往往有隧道相连，而且隧道可能不止一条，也有的隧道并不通向另外的宇宙泡，而只联通本泡的两个部分。连接不同或相同宇宙泡的这些时空隧道，就称为“中洞”． P129-130