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有關(guān)使用地面激光站發(fā)射航天器的思想誕生于上世紀70年代,由前蘇聯(lián)科學(xué)家和美國科學(xué)家提出。其主要原理是:用強大的激光束照射某種氣體或物質(zhì)后,發(fā)生局部爆炸現(xiàn)象,爆炸產(chǎn)生的強大沖擊波可用做推進器的動力源。裝備激光發(fā)動機的宇宙飛船就像一艘快速航行的帆船,除了“桅桿”和“帆”外,沒有一個多余的部件。1997年美國科學(xué)家首次借助于激光發(fā)動機成功發(fā)射了一種航天器。
俄研究的使用激光器的宇宙飛船實驗裝置具有簡單而獨特的結(jié)構(gòu),其中使用了兩個鏡子,目的是為了使航天器永遠迎著光束飛行,同時,光束在這樣的結(jié)構(gòu)中不會在蒸發(fā)材料上發(fā)生散射。第一個鏡子像一個拋光了的尖頂裝置,光束投向后,發(fā)生反射,并聚焦到第二個鏡子上。第二個鏡子套在尖頂鏡子的大部分上,它將收集到的光聚焦到含有蒸發(fā)物質(zhì)的暗室里。蒸發(fā)物質(zhì)在激光束的作用下加熱膨脹爆發(fā),推動著航天器飛行。
在3年的試驗工作中,研究人員首先使用液態(tài)燃料做蒸發(fā)材料,但效果差。后來使用固體燃料做蒸發(fā)物質(zhì),發(fā)現(xiàn)聚甲醛的效果最好,而使用聚氯乙烯效果要低30%,聚碳酸酯的效果更小。
俄研制出的使用激光推進器飛行的宇宙飛船規(guī)模很小,第二個鏡子的直徑只有20厘米,重20克。在實驗中該飛船在5千瓦激光器的推動下,以每秒3米—4米的速度飛行,激光轉(zhuǎn)換出的動力達到了1.5牛頓。據(jù)悉,該項目得到了國際科學(xué)技術(shù)中心和日本國家宇航實驗室的資助。
俄研究人員認為,要使用激光器將航天器發(fā)射到軌道,最少需要1兆瓦的功率。現(xiàn)在許多國家正在研制這樣的激光器。誰第一個研制出,誰將是第一個使用激光器發(fā)射航天器的國家。研制激光發(fā)動機宇宙飛船的成本要比使用核電力發(fā)動機低得多。但在太空中安置激光站,已經(jīng)屬于反導(dǎo)彈防空系統(tǒng)的一部分,會引起國際社會的關(guān)注。
(來源:科技日報;作者:董映璧)
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