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发信人: Origin (并行计算机), 信区: Papers
标  题: 光推进火箭与航天新时代 (转载)
发信站: 日月光华站 (Mon Nov  2 20:46:58 1998) , 转信

【 以下文字转载自 FDU_physics 讨论区 】
【 原文由 bawang 所发表 】
　

光推进火箭与航天新时代

摘要

众所周知，航天器必需有火箭作动力。降低火箭成本、提高火箭的有效载荷一直都是专家们要解决的二个重点问题。美国人开发的“光推进火箭”以其较低成本，较高有效载荷的优势，将对未来航天起重大影响。

　

正文

航天技术用途越来越多，同我们的生活也越来越密切。但所有航天器，无论是卫星、宇宙飞船、还是航天飞机、空间站，都离不开火箭作为动力，把它们送入太空。现在通常都用液体燃料，它往往占火箭发射重量的大部分，因而减小了它所能推动的有效载荷。

因此人们一直在想能不能用比较便宜的价格发射火箭并让有效载荷在发射重量中占有更大的比例。这一将对未来航天前景起重大影响的新技术便是“光推进火箭”。

它利用大功率激光照射燃烧室，使推进剂形成等离子体，并在瞬间使压力达到几千大气压，温度达3万开（绝对温度），这时产生的巨大压力波推动火箭升空。

这项新技术原来是10年前冷战时期美国“星球大战”计划的遗产。因为虽然“星球大战”计划已不再实行，但它所开发的新技术并不都束之高阁。用激光推动火箭进入外层空间便是从中继承下来进行继续开发的一项新技术。

现在这一项目由“高能激光系统实验室”开发。这是设在新墨西哥州怀特山地沙漠中一个导弹发射场里的机构。在那里有世界上功率最大的激光装置，它的激光束直指天空。供实验的“火箭”原型只不过像橄榄球大小类似柠檬绞汁机那样的银白色的东西，重量不到50克。对这样的火箭原型
，用地面的激光装置连续地给以短促脉冲以提供能量。这样的火箭发动机既简单又便宜，因为它没有一个运动的部分。在它的尾部安装有环状的镜子，被这些镜子反射的激光，聚焦于环状的燃烧室内。在焦点能量高度集中，于是形成高温使该处物质变成等离子体，在它往后喷射的同时便把
火箭推向前方。完全可以用空气作为干净的推进剂。这时的等离子体，爆发似地产生。在每次爆发后向燃烧室输入冷气进行冷却，以准备接受下一个能量脉冲。

1997年11月5日由美国航空航天局（NASA）和空军共同出资，进行了第一次室外试验，取得了巨大成功。第一次用5.5秒使得其上升15米。12月再次试验，用4.9秒便上升了20米。以后还要多次进行这样的试验。按照计划，将在一年半内使其上升高度达到1000米。如果使用功率更大的激光，?憧墒蛊渖仙酵獠憧占洹?
现拟把“球星大战”计划时留下的现已被封存的150千瓦脉冲激光装置加以改造。改造费用需50万美元，比起重新造一个，这只是很少的钱。如果资金到位，用不着一年便可完成改造。另外，要制造直径1米重量只有1公斤的薄壁高强度耐高温结构也是个难题。现拟用高强度树脂在碳纤维上?纬梢徊惚∧だ粗圃臁Ｕ馔诮鹗羯习惨徊愎こ烫沾捎幸谎男Ч亓壳岫嗔恕?
为了提高性能，需要使用短的脉冲时间、增加每秒激光振荡次数。因为长脉冲引起的爆发，会在燃烧室外部也引起一部分燃烧，而这部分燃烧几乎不产生推力。另外脉冲间隔长了，在这期间内还在飞行的火箭偏离激光束之外的可能性便大了，因而不容易正确控制。1926年第一次液体燃料火
箭实验时，升空不过12.5米，但却宣告了航天朝代即将到来。现在光推进火箭虽只升空20米，同样宣告一个新的航天时代即将到来。（科技日报1998年8月3日）

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