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》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。

《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。1965年考入北京大学，1970年毕业后，一直在北京大学从事教学与科研工作。研究的主要领域为空间探测技术、行星科学、空间天气学。
   经常应邀倒中央电视台、香港凤凰卫视以及央视网等新闻媒体作关于太空问题的专家访谈节目；每年到中小学作近百场科普讲座。

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

前言
   2015年，知识产权出版
社出版了我所著的《青少
年太空探索科普丛书》（
第1辑），这套书受到了读
者的好评。为满足读者的
需要，出版社多次加印。
其中《月球文化与月球探
测》荣获科技部全国优秀
科普作品奖；《揭开金星
神秘的面纱》荣获第四届“
中国科普作家协会优秀科
普作品银奖”；《北斗卫星
导航系统》入选中共中央
宣传部主办、中国国家博
物馆承办的“书影中的70年
——新中国图书版本展”。
从出版发行量和获奖的情
况看，这套丛书是得到社
会认可的，这也激励我进
一步充实内容，描述更广
阔的太空。因此，不久就
开始酝酿写作第2辑。
   在创作《青少年太空探
索科普丛书》（第2辑）时
，我遵循这三个原则：原
创性、科学性与可读性。
   当前，社会上呈现的科
普书数量不断增加，作为
一名学者，怎样在所著的
科普书中显示出自己的特
点？我觉得最重要的一条
是要突出原创性，写出来
的书无论是选材、形式和
语言，都要有自己的风格
。如在《话说小行星》中
，将多种图片加工组合，
使读者对小行星的类型和
特点有清晰的认识；在《
水星奥秘100问》中，对大
多数图片进行了艺术加工
，使乏味的陨石坑等地貌
特征变得生动有趣；在关
于战争题材的书中，则从
大量信息中梳理出一条条
线索，使读者清晰地了解
太空战和信息战是由哪些
方面构成的，美国在太空
战和信息战方面做了哪些
准备，这样就使读者对这
两种形式战争的来龙去脉
有了清楚的了解。
   教书育人是教师的根本
任务，科学性和严谨性是
对教师的基本要求。如果
是这样。因此，对于所有
的知识点，我都以学术期
刊和官方网站为依据。
   图书的可读性涉及该书
阅读和欣赏的价值以及内
容吸引人的程度。可读性
高的科普书，应具备内容
丰富、语言生动、图文并
茂、引人入胜等特点；虽
没有小说动人的情节，但
有使人渴望了解的知识；
虽没有章回小说的悬念，
但有吸引读者深入了解后
续知识的感染力。要达到
上述要求，就需要在选材
上下功夫，在语言上下功
夫，在图文匹配上下功夫
。具体来说做了以下努力
。
   1.书中含有大量高清晰
度图片，许多图片经过自
己用专业绘图软件进行处
理，艺术质量高，增强了
丛书的感染力和可读性。
   2.为了增加趣味性，在
一些书的图片下加了作者
创作的科普诗，可加深读
者对图片内涵的理解。
   3.在文字方面，每册书
有自己的风格，如《话说
小行星》和《水星奥秘100
问》的标题采用七言诗的
形式，读者一看目录便有
一种新鲜感。
   4.科学与艺术相结合。
水星上的一些特征结构以
各国的艺术家命名。在介
绍这些特殊结构时也简单
地介绍了该艺术家，并在
相应的图片旁附上艺术家
的照片或代表作。
   5.为了增加趣味性，在
《冥王星的故事》一书中
，设置专门章节，数字化
冥王星，如十大发现、十
件酷事、十佳图片、四十
个趣事。
   6.人类探索太空的路从
来都不是一帆风顺的，有
成就，也有挫折。本丛书
既谈成就，也正视失误，
告诉读者成就来之不易，
在看到今天的成就时，不
要忘记为此付出牺牲的人
们。如在《星际航行》的
运载火箭部分，专门加入
了“运载火箭爆炸事故”一节
。
   十本书的文字都是经过
我的夫人刘月兰副研究馆
员仔细推敲的，这个工作
量相当大，夫人可以说是
本书的共同作者。
   在全套书内容的选择上
，主要考虑的是在第1辑中
没有包括的一些太5日系天
体，而这些天体有些是人
类的航天器刚刚探测过的
，有许多新发现，如冥王
星和水星。有些是我国正
计划要开展探测的，如小
行星和彗星。还有一些是
太阳系富含水的天体，这
是许多人不甚了解的。第
二方面的考虑是航天技术
商业化的一个重要方向—
—太空旅游。随着人们生
活水平的提高，旅游已经
成为日常生活必不可少的
活动。神奇的太空能否成
为旅游目的地，这是人们
比较关心的问题。由于太
空游费用昂贵，目前只有
少数人能够圆梦，但通过
阅读本书，人们可以学到
许多太空知识，了解太空
旅游的发展方向。另外，
太空旅游的方式也比较多
，费用相差也比较大，人
们可以根据自己的经济实
力，选择适合自己的方式
。第三方面，在国内外科
幻电影的影响下，许多人
开始关注星际航行的问题
。不载人的行星际航行早
已实现，人类的探测器什
么时候能进行超光速飞行
，进入恒星际空间，这个
话题也开始引起人们的关
注。《星际航行》就是满
足这些读者的需要而撰写
的。第四方面是直接与现
代战争有关的题材，如太
空战、信息战、现代战争
与空间天气。现代战争是
人们比较关心的话题，但
目前在我国的图书市场上
，译著和专著较多，很少
看到图文并茂的科普书。
这三本书则是为了满足军
迷们的需要，阅读了美国
军方的大量文件后书写完
成。《青少年太空探索科
普丛书》（第2辑）的内容
广泛，涉及多个学科。限
于作者的学识，书中难免
出现不当之处，希望读者
提出批评指正。
   本套图书获得国家出版

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，著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著名科幻小说——《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.米斯纳与J.A.惠勒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”．
   

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