火箭不再噴火 激光把衛星送上天 ?

　　航天發射時，運載火箭拖着長長的火焰直飛九天的畫面，已為人們所熟悉。然而，也許過不了多長時間，這種場景就會發生全新的變化：那長長的火焰被一束激光所取代，震天動地的隆隆巨響隱於無形，在無聲無息中，衛星被成功送入太空軌道。科學家們正在苦苦探索的激光推進技術，就是把這一幕變成現實的神奇鑰匙，引領人類進入一個嶄新的航天時代。
　　傳統火箭推進技術污染大、成本高

　　目前，國際上相對成熟的通用航天推進技術是化學火箭推進技術和電火箭推進技術。化學火箭推進的推進劑和能源是合二為一的，除了化學燃料自身具有的危險性、污染環境的弊病之外，推進劑的重量占運載器總重量的90%以上，有效載荷僅占1%左右，而受推進劑化學能的限制，其推力很難提高，同時，其發射操作運轉模式複雜，發射成本高，重複使用困難。相對來說，電火箭推進技術能夠獲得較高的運載效率，但是，由於其推力小而又必須攜帶笨重的能源設備，卻又難以應用於運載發射。

　　現在國際航天界進入太空的成本是一千克有效載荷為1萬至2萬美元，而航空運輸的成本僅為十美元。面對21世紀，美國制定了第二代、第三代推進技術的研究目標。其中，第二代推進技術的主要指標是要將費用降到每千克1000美元，第三代要降低到每千克100美元。

　　為尋找更先進的推進技術，科學家們嘗試研究以核能和激光作為推進技術的新能源。目前，核推進技術受到核反應裝置小型化和環保的限制，應用前景不容樂觀。而激光推進技術卻在科學家們的研究中逐步顯現出不可比擬的優勢和發展前景。

　　用激光技術把微小衛星送上天僅需幾百美元

　　激光推進是利用高能激光與工質相互作用產生的反作用力推動航天器前進的新概念推進技術。其基本特點是飛行器與能源、能源與工質完全分離，可達到更高的飛行器推重比，同時可獲得比化學火箭高几倍、幾十倍的比沖，從而實現航天發射低成本、短周期、可重複的目標。

　　有關專家預測，激光推進技術一旦獲得廣泛應用，將使發射費用降低兩個量級左右，將一個一千克的微小衛星推進到近地軌道僅需幾百美元，遠低於用運載火箭發射所需的1萬美元的費用，將徹底改變傳統運載火箭發射航天器的模式。

　　目前，激光推進技術主要有火箭模式和大氣吸氣模式兩種。火箭推進模式是指激光加熱飛行器自身攜帶的能源，使其產生高溫高壓等離子體，經噴管噴出產生推力。大氣吸氣模式將經由進氣道吸入的空氣作為工質，激光擊穿空氣，產生激光支持的等離子體爆轟波，從而推動飛行器運動。

　　科學家們認為，從應用前景看，激光推進技術在航天運載發射、衛星與飛行器空間機動等方面有着廣泛的應用前景，可以用於衛星直接發射進入近地軌道、將近地軌道衛星轉移到地球同步軌道、維持衛星軌道參數和清除太空垃圾等。

　　作為一種新的航天推進概念，激光推進技術在概念、機理和方法等方面還存在着大量的基礎性探索研究工作要做。這項技術的誕生，促使傳統的運載火箭技術發生了革命性變革。從國外的研究現狀和發展趨勢來看，這是一項充滿生機和挑戰的新技術。

　　美俄德日競相發展激光推進技術

　　正是由於激光推進技術有着巨大的潛在優勢和廣闊的應用前景，美國、德國和俄羅斯等發達國家始終沒有放棄對這項技術進行研究。美國是最早提出激光推進並開展相關研究的國家。自20世紀60年代中期以來，美國就開始研究激光能量與固體靶之間的動量和動能轉換。70年代，美國開始系統研究激光推進技術。

　　1998年，美國科學家用脈衝二氧化碳激光器將直徑14厘米、重50克的飛行器垂直自由升高4.72米，水平滑行121.3米。1999年，他們又將直徑為11厘米的光船發射到39米的垂直高度。2000年，美國光船技術公司則將直徑為12.2厘米、重50克的光船發射到71米的高空，光船飛行12.7秒。這是迄今為止飛行時間最長、高度最高及飛船最重的紀錄，其意義不亞於當年萊特兄弟第一次駕機飛上天空。

　　俄羅斯對激光推進技術的研究幾乎是與美國同步進行的。俄羅斯計劃在最近3年內，實現在大氣中進行輕飛行器的穿線式飛行實驗，將光船推進到40到50米的垂直高度。

　　德國空間中心從20世紀90年代開始激光推進技術的實驗研究。他們提出了利用激光推進技術將10千克的載荷發射到近地軌道的設想。

　　此外，日本也已於90年代研製成功了激光推進實驗裝置。他們的研究結果有望用於觀察氣象參數變化和火山爆發。隨着大量的基礎問題和技術難題不斷被攻克，激光推進技術日趨走向成熟，科學家們的夢想正在慢慢向現實靠近。