火箭發射最給力的妙法

令人頭痛的火箭推進器

2010年12月５日，攜帶有３顆全球導航衛星的俄羅斯「質子－Ｍ」運載火箭從哈薩克拜科努爾發射場升空。但不知道什麼原因，在10分鐘後，衛星隨後未能進入預定的太空軌道，而是墜入了太平洋夏威夷附近海域，這表明這次衛星發射以失敗告終。隨後的調查結果顯示，是運載火箭推進器出現的故障導致了這次發射失敗。

為什麼推進器有如此重要的作用呢？我們知道，衛星上天離不開火箭的推升，而火箭的這種能力主要來源於

推進器。在衛星上天的頭2分鐘里，火箭要提供足夠的推力以便讓衛星擺脫地球引力，然後推進器與火箭分離，依靠降落傘返回陸地，經過檢查、維護後再投入下一次使用。在最初的上升階段，推進器還發揮著為衛星導航作用。這次衛星發射出現事故，問題就是推進器沒有發揮好導航作用。

導航不穩定這讓人頭痛，但更讓人頭痛的是，目前世界上發射衛星所用的推進器都太重了，由於不得不使用大量的液體或固體燃料，這導致運載火箭總體重量中，90%是燃料，5%是機器設備，有效的運載重量只有5%。由此可見推進器攜帶的燃料顯然是一個很重的包袱，火箭帶著這麼重的包袱上天，不但影響飛行速度，而且對準確按預定方向飛行帶來了一定的不穩定性。

那麼，有沒有更好的辦法讓火箭甩掉包袱，輕裝上天呢？

尋找最給力的發射妙法

上世紀70年代，前蘇聯科學家和美國科學家先後提出，可以嘗試製造激光和微波火箭推進器，其主要原理是：由地面發射基地向火箭底部噴射強烈的激光。在激光與熱氣的交織中，空氣分子爆炸產生出巨大的能量，從而推動火箭向上空飛去，用這種辦法就可以甩掉火箭原來的沉重包袱。這個設想顯然是粗線條的，因為要激光與熱氣交織產生能量的方法有許多種，而究竟哪種方法更給力，都需要進行不斷的探索和嘗試。

那麼，如何讓這個美妙的設想變成現實呢？多年以來，許多國家的科學家都在進行著大膽的嘗試。美國科學家最近在火箭激光推進器研製方面，取得了許多突破。新的激光推進器的優勢在於：動力源在地面或在軌道上，火箭或航天器將無需隨身攜帶超過本身重量的大量發動機燃料，而且很容易藉助激光發射器調整火箭運載衛星的運行軌道，從而保護衛星避免與太空垃圾碰撞。因為省去了大量的燃料載荷，可以使火箭體積大大縮小，看上去像一個倒置的陀螺而不是高大聳立的圓柱體。它的飛行速度比燃料運載火箭快100倍。在飛行過程中，新型火箭因為輕便，也就更加安全可靠，而且一次可將更多的有價值的器具物品送入預定的太空軌道。

美國科學家預計，這種新型運載火箭要到2020年或是2025年後才能完成設計，並進行首次發射試驗。

本文源自大科技〈科學之謎〉 雜誌文章 歡迎您關注大科技公眾號：hdkj1997

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