火箭不再喷火 激光把卫星送上天 ?

　　航天发射时，运载火箭拖着长长的火焰直飞九天的画面，已为人们所熟悉。然而，也许过不了多长时间，这种场景就会发生全新的变化：那长长的火焰被一束激光所取代，震天动地的隆隆巨响隐于无形，在无声无息中，卫星被成功送入太空轨道。科学家们正在苦苦探索的激光推进技术，就是把这一幕变成现实的神奇钥匙，引领人类进入一个崭新的航天时代。
　　传统火箭推进技术污染大、成本高

　　目前，国际上相对成熟的通用航天推进技术是化学火箭推进技术和电火箭推进技术。化学火箭推进的推进剂和能源是合二为一的，除了化学燃料自身具有的危险性、污染环境的弊病之外，推进剂的重量占运载器总重量的90%以上，有效载荷仅占1%左右，而受推进剂化学能的限制，其推力很难提高，同时，其发射操作运转模式复杂，发射成本高，重复使用困难。相对来说，电火箭推进技术能够获得较高的运载效率，但是，由于其推力小而又必须携带笨重的能源设备，却又难以应用于运载发射。

　　现在国际航天界进入太空的成本是一千克有效载荷为1万至2万美元，而航空运输的成本仅为十美元。面对21世纪，美国制定了第二代、第三代推进技术的研究目标。其中，第二代推进技术的主要指标是要将费用降到每千克1000美元，第三代要降低到每千克100美元。

　　为寻找更先进的推进技术，科学家们尝试研究以核能和激光作为推进技术的新能源。目前，核推进技术受到核反应装置小型化和环保的限制，应用前景不容乐观。而激光推进技术却在科学家们的研究中逐步显现出不可比拟的优势和发展前景。

　　用激光技术把微小卫星送上天仅需几百美元

　　激光推进是利用高能激光与工质相互作用产生的反作用力推动航天器前进的新概念推进技术。其基本特点是飞行器与能源、能源与工质完全分离，可达到更高的飞行器推重比，同时可获得比化学火箭高几倍、几十倍的比冲，从而实现航天发射低成本、短周期、可重复的目标。

　　有关专家预测，激光推进技术一旦获得广泛应用，将使发射费用降低两个量级左右，将一个一千克的微小卫星推进到近地轨道仅需几百美元，远低于用运载火箭发射所需的1万美元的费用，将彻底改变传统运载火箭发射航天器的模式。

　　目前，激光推进技术主要有火箭模式和大气吸气模式两种。火箭推进模式是指激光加热飞行器自身携带的能源，使其产生高温高压等离子体，经喷管喷出产生推力。大气吸气模式将经由进气道吸入的空气作为工质，激光击穿空气，产生激光支持的等离子体爆轰波，从而推动飞行器运动。

　　科学家们认为，从应用前景看，激光推进技术在航天运载发射、卫星与飞行器空间机动等方面有着广泛的应用前景，可以用于卫星直接发射进入近地轨道、将近地轨道卫星转移到地球同步轨道、维持卫星轨道参数和清除太空垃圾等。

　　作为一种新的航天推进概念，激光推进技术在概念、机理和方法等方面还存在着大量的基础性探索研究工作要做。这项技术的诞生，促使传统的运载火箭技术发生了革命性变革。从国外的研究现状和发展趋势来看，这是一项充满生机和挑战的新技术。

　　美俄德日竞相发展激光推进技术

　　正是由于激光推进技术有着巨大的潜在优势和广阔的应用前景，美国、德国和俄罗斯等发达国家始终没有放弃对这项技术进行研究。美国是最早提出激光推进并开展相关研究的国家。自20世纪60年代中期以来，美国就开始研究激光能量与固体靶之间的动量和动能转换。70年代，美国开始系统研究激光推进技术。

　　1998年，美国科学家用脉冲二氧化碳激光器将直径14厘米、重50克的飞行器垂直自由升高4.72米，水平滑行121.3米。1999年，他们又将直径为11厘米的光船发射到39米的垂直高度。2000年，美国光船技术公司则将直径为12.2厘米、重50克的光船发射到71米的高空，光船飞行12.7秒。这是迄今为止飞行时间最长、高度最高及飞船最重的纪录，其意义不亚于当年莱特兄弟第一次驾机飞上天空。

　　俄罗斯对激光推进技术的研究几乎是与美国同步进行的。俄罗斯计划在最近3年内，实现在大气中进行轻飞行器的穿线式飞行实验，将光船推进到40到50米的垂直高度。

　　德国空间中心从20世纪90年代开始激光推进技术的实验研究。他们提出了利用激光推进技术将10千克的载荷发射到近地轨道的设想。

　　此外，日本也已于90年代研制成功了激光推进实验装置。他们的研究结果有望用于观察气象参数变化和火山爆发。随着大量的基础问题和技术难题不断被攻克，激光推进技术日趋走向成熟，科学家们的梦想正在慢慢向现实靠近。