據(jù)悉，中國(guó)首個(gè)激光推進(jìn)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正式成立，這標(biāo)志著中國(guó)已邁出探索新型高效航天推進(jìn)技術(shù)的堅(jiān)實(shí)步伐。
據(jù)英國(guó)雜志報(bào)道，激光推進(jìn)技術(shù)的原理是利用高能激光加熱物質(zhì)產(chǎn)生氣體，氣體膨脹產(chǎn)生推力再推動(dòng)飛行器前進(jìn)。該技術(shù)具有推力大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于小型衛(wèi)星發(fā)射、地球軌道碎片清除、衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制等領(lǐng)域。應(yīng)用于衛(wèi)星近地軌道發(fā)射時(shí)，這種技術(shù)可使發(fā)射成本降低至每千克數(shù)百美元，遠(yuǎn)低于目前每千克上萬(wàn)美元的火箭發(fā)射成本。
俄羅斯雜志猜測(cè)，中國(guó)為激光推進(jìn)技術(shù)成立國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，顯然不只是尋求將該技術(shù)應(yīng)用于上述領(lǐng)域。它很可能將開(kāi)始開(kāi)發(fā)靠激光驅(qū)動(dòng)的新型空天飛行器
我國(guó)首個(gè)激光推進(jìn)及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室今天在裝備學(xué)院揭牌成立。這標(biāo)志著我國(guó)已邁出探索新型高效航空航天推進(jìn)技術(shù)研究的堅(jiān)實(shí)步伐。
美俄等國(guó)的科學(xué)研究證明，太陽(yáng)能不足以推動(dòng)大型空天飛行器，于是激光動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)越來(lái)越受到重視，利用強(qiáng)大的激光束推動(dòng)飛行器，聽(tīng)上去充滿科幻色彩，卻有著相當(dāng)大的可行性。
報(bào)道揣測(cè)，中國(guó)激光推進(jìn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室可能已經(jīng)開(kāi)始測(cè)試一種被稱為“激光燒蝕”的技術(shù)，即利用強(qiáng)大的激光束燒蝕飛行器尾部裝載的特殊金屬，金屬蒸發(fā)形成的氣體可提供推力。另一種技術(shù)未來(lái)也可能投入試驗(yàn)：在空天飛行器上安裝一張大帆，帆上涂有特殊的金屬涂層。從地面發(fā)射激光束“燃燒”金屬涂層，就可產(chǎn)生強(qiáng)勁的推力。理論上，利用這兩項(xiàng)技術(shù)都可以對(duì)大型空天飛行器實(shí)施驅(qū)動(dòng)。
美國(guó)媒體指出，激光推進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵是找到一種合適的“驅(qū)動(dòng)燃料”，金屬被認(rèn)為是理想的選擇，因?yàn)樯倭拷饘俳?jīng)激光照射后就可產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。但是，選用何種金屬要經(jīng)過(guò)廣泛的論證和試驗(yàn)。
報(bào)道揣測(cè)，中國(guó)的激光推進(jìn)計(jì)劃可能已經(jīng)選中了一種金屬——釷，它具有微弱的放射性，經(jīng)過(guò)激光照射很容易發(fā)熱，繼而在一個(gè)閉合空間中產(chǎn)生氣體。這種氣體可為發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力，從而發(fā)電。
或許有人會(huì)擔(dān)心釷的安全性，但研究表明，薄薄的鋁箔就可阻擋釷的輻射外泄。據(jù)估算，約8克釷就足以為一輛高速行駛的跑車提供動(dòng)力，并且可以維持它行駛數(shù)十萬(wàn)千米?？梢?jiàn)，這種金屬完全可以作為驅(qū)動(dòng)大型飛行器的“燃料”。
激光推進(jìn)技術(shù)面臨許多重大挑戰(zhàn)。首先，激光束必須精確聚焦于飛行器的驅(qū)動(dòng)裝置，即使距離再遠(yuǎn)，也不能有絲毫偏差，否則飛行器就會(huì)因?yàn)榈貌坏阶銐虻膭?dòng)力而墜毀；其次，激光束生成設(shè)施的功率必須“超級(jí)強(qiáng)大”，也就是說(shuō)，首先要在功率激光發(fā)射器方面取得技術(shù)突破。
專家指出，激光動(dòng)力系統(tǒng)是繼核動(dòng)力系統(tǒng)之后，未來(lái)空天動(dòng)力系統(tǒng)的又一個(gè)重要的發(fā)展方向。中國(guó)先于美國(guó)和俄羅斯啟動(dòng)研發(fā)計(jì)劃，將占據(jù)空天裝備領(lǐng)域的制高點(diǎn)。報(bào)道揣測(cè)，中國(guó)可能率先開(kāi)發(fā)一款小型、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、可重復(fù)使用的空天飛機(jī)，以測(cè)試激光推進(jìn)系統(tǒng)的有效性。
一旦獲得成功，它就將繼續(xù)開(kāi)發(fā)大型激光驅(qū)動(dòng)空天飛機(jī)。 頗具神秘色彩的美國(guó)空軍X-37B空天飛機(jī)于2012年12月11日升空，不免令人再度關(guān)注它針對(duì)中國(guó)、俄羅斯所扮演的“太空轟炸機(jī)”、“衛(wèi)星獵手”等角色；12月7日，中國(guó)首個(gè)激光推進(jìn)及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室揭牌成立，研究項(xiàng)目包括利用陸基激光器對(duì)航天器實(shí)施“空中加油”、清理太空垃圾……顯然，美國(guó)和中國(guó)目前都在向太空領(lǐng)域中的尖端項(xiàng)目發(fā)力。
西方和中國(guó)專家認(rèn)為，中國(guó)在緊跟美國(guó)腳步，發(fā)展空天飛機(jī)的同時(shí)，也在研究激光應(yīng)用技術(shù)，用于太空項(xiàng)目。
據(jù)美國(guó)《空軍時(shí)報(bào)》報(bào)道，X-37B由波音公司“鬼怪工廠”制造，機(jī)體長(zhǎng)8.8米，翼展4.5米，尺寸與一輛小型校車相當(dāng)，是一種可重復(fù)使用的智能化航天載具。X-37B空天飛機(jī)項(xiàng)目由美國(guó)宇航局（NASA）于1999年啟動(dòng)，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局從2004年開(kāi)始接手，最終在2006年落入美國(guó)空軍手中。12月11日的這次飛行是X-37B第三次升空?qǐng)?zhí)行任務(wù)。與前兩次升空時(shí)一樣，美國(guó)空軍對(duì)X-37B在太空中執(zhí)行什么樣的任務(wù)諱莫如深，也就引得專家學(xué)者們議論紛紛。
“反對(duì)太空武器化及有核化全球網(wǎng)絡(luò)”負(fù)責(zé)人戴夫·韋伯認(rèn)為，五角大樓一直在謀求“一小時(shí)之內(nèi)用常規(guī)彈頭打擊世界上任何一處目標(biāo)的能力”，而X-37B正是該計(jì)劃的重要組成部分。
美國(guó)“全球安全”網(wǎng)站執(zhí)行官約翰·派克認(rèn)為“它確實(shí)擁有某種用途，我認(rèn)為它的用途就是讓中國(guó)人一直猜測(cè)它的用途到底是什么。”
“安全世界基金會(huì)”技術(shù)顧問(wèn)布萊恩·維頓指出，包括中國(guó)在內(nèi)的對(duì)手，已將X-37B升空視為美國(guó)發(fā)展太空武器的又一動(dòng)作，這和美國(guó)的公開(kāi)表態(tài)完全相反，美國(guó)宣稱沒(méi)有任何空間武器。
面對(duì)X-37B帶來(lái)的挑戰(zhàn)，中國(guó)已有所準(zhǔn)備。據(jù)美國(guó)《空間新聞》網(wǎng)站報(bào)道，X-37B升空之際，美國(guó)專家還在密切關(guān)注中國(guó)“神龍”空天飛機(jī)的研發(fā)進(jìn)度。報(bào)道稱，中國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)已利用轟-6轟炸機(jī)完成了空投“神龍”空天飛機(jī)的測(cè)試。一些美國(guó)專家猜測(cè)，“神龍”就是沖著X-37B來(lái)的。
普林斯頓大學(xué)科學(xué)及全球安全項(xiàng)目研究員馬克·甘布魯?shù)抡J(rèn)為，“神龍”是中國(guó)嘗試研發(fā)空天飛機(jī)的體現(xiàn)，它的外形與美制航天飛機(jī)或X-37B空天飛機(jī)相似，但個(gè)頭要小得多。甘布魯?shù)轮赋?，一旦中?guó)設(shè)計(jì)師在“神龍”項(xiàng)目上取得突破，他們就會(huì)繼續(xù)研發(fā)更大的型號(hào)。
美國(guó)傳統(tǒng)基金會(huì)的迪恩·程也提醒，“考慮到中國(guó)人民解放軍的一些刊物曾刊登過(guò)闡述未來(lái)太空行動(dòng)的文章，因此類似X-43超高音速驗(yàn)證機(jī)或X-37B空天飛機(jī)這樣的裝備出現(xiàn)，很可能有軍事用途。”
顯然，在一些美國(guó)學(xué)者眼中，中國(guó)已開(kāi)始緊盯X-37B研發(fā)自己的空天飛機(jī)，在太空戰(zhàn)場(chǎng)向美國(guó)發(fā)起挑戰(zhàn)。但事實(shí)上，執(zhí)行秘密任務(wù)的美國(guó)空天飛機(jī)已完成多次太空飛行，而中國(guó)的“神龍”尚處于研發(fā)的初步階段，更遑論有什么軍事用途。
美國(guó)海軍戰(zhàn)爭(zhēng)學(xué)院和密歇根大學(xué)的兩位專家認(rèn)為，中國(guó)進(jìn)入航天飛機(jī)（或空天飛機(jī)）領(lǐng)域的速度超過(guò)大多數(shù)人的想象，但“神龍”的性能遠(yuǎn)不及X-37B，需要很多年才能具備執(zhí)行任務(wù)的能力。
不可否認(rèn)，在先進(jìn)太空載具研發(fā)領(lǐng)域，中國(guó)與美國(guó)之間確實(shí)存在“代差”。不過(guò)，中國(guó)并未盲目追趕，而是采取“兩條腿走路”的方式，在探索空天飛行器技術(shù)的同時(shí)，以發(fā)展激光技術(shù)帶動(dòng)航天技術(shù)革新。
中國(guó)首個(gè)激光推進(jìn)及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室12月7日在裝備學(xué)院揭牌成立。“激光推進(jìn)及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)建設(shè)，是中國(guó)首個(gè)激光與航空航天交叉領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室。”實(shí)驗(yàn)室主任、博士生導(dǎo)師洪延姬介紹，“實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際上率先提出激光推進(jìn)能量轉(zhuǎn)化的重大機(jī)理，并實(shí)現(xiàn)了部分研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。”#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
據(jù)報(bào)道，激光推進(jìn)是利用遠(yuǎn)距離高能激光加熱氣體工質(zhì)，使氣體熱膨脹產(chǎn)生推力，推動(dòng)飛行器前進(jìn)的新概念推進(jìn)技術(shù)，具有比沖高、有效載荷比大、發(fā)射成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于微小衛(wèi)星近地軌道發(fā)射、地球軌道碎片清除、微小衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制等領(lǐng)域。應(yīng)用于衛(wèi)星近地軌道發(fā)射時(shí)，可使發(fā)射成本降低至每千克幾百美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前化學(xué)火箭每千克上萬(wàn)美元的發(fā)射成本。
軍事評(píng)論員宋忠平表示，由于中國(guó)目前的陸基激光系統(tǒng)比較成熟，這就為發(fā)展激光動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)提供了可能。宋忠平稱，“激光動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)，主要是利用遠(yuǎn)距離高能激光加熱氣體，且對(duì)照射的精確度要求很高，這些特征與激光武器技術(shù)異曲同工。”宋忠平還表示，清除地球軌道碎片可作為激光武器的附屬功能。
另有分析指出，美國(guó)空軍的X-37B日趨成熟，并展示了長(zhǎng)期部署和可執(zhí)行多重任務(wù)的能力，太空中的火藥味正變得越來(lái)越濃烈。雖然中國(guó)始終堅(jiān)持和平利用外層空間的原則，但面對(duì)別國(guó)日益明顯的太空軍事化動(dòng)作也不得不防。美國(guó)空軍的X-37B已經(jīng)進(jìn)入太空，并展示了長(zhǎng)期部署和可執(zhí)行多重任務(wù)的能力，且具備俘獲對(duì)手衛(wèi)星的能力。也就是說(shuō)，美國(guó)空軍能在太空中對(duì)別國(guó)實(shí)施“繳械”。為了防止美國(guó)突然在太空動(dòng)手，其他國(guó)家有必要發(fā)展相應(yīng)的制衡性手段，使美國(guó)不敢輕舉妄動(dòng)。2007年，中國(guó)用導(dǎo)彈成功摧毀一顆報(bào)廢的氣象衛(wèi)星，首次在太空中展示了硬實(shí)力。而“神龍”空天飛機(jī)和激光推進(jìn)這兩個(gè)項(xiàng)目，可為日后制衡美國(guó)稱霸太空做技術(shù)儲(chǔ)備。
空天飛行或有重大突破
航天發(fā)射不再依賴化學(xué)火箭，也許不是夢(mèng)想！我國(guó)首個(gè)激光推進(jìn)及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室今天在裝備學(xué)院揭牌成立。這標(biāo)志著我國(guó)已邁出探索新型高效航空航天推進(jìn)技術(shù)研究的堅(jiān)實(shí)步伐。
“激光推進(jìn)及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)建設(shè)，是我國(guó)首個(gè)激光與航空航天交叉領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室。”實(shí)驗(yàn)室主任、博士生導(dǎo)師洪延姬介紹，“實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際上率先提出激光推進(jìn)能量轉(zhuǎn)化的重大機(jī)理，并實(shí)現(xiàn)了部分研究成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。”
激光推進(jìn)是利用遠(yuǎn)距離高能激光加熱氣體工質(zhì)，使氣體熱膨脹產(chǎn)生推力，推動(dòng)飛行器前進(jìn)的新概念推進(jìn)技術(shù)，具有比沖高、有效載荷比大、發(fā)射成本低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于微小衛(wèi)星近地軌道發(fā)射、地球軌道碎片清除、微小衛(wèi)星姿態(tài)和軌道控制等領(lǐng)域。應(yīng)用于衛(wèi)星近地軌道發(fā)射時(shí)，可使發(fā)射成本降低至每千克幾百美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前化學(xué)火箭每千克上萬(wàn)美元的發(fā)射成本，因而受到各國(guó)廣泛關(guān)注。
據(jù)介紹，目前實(shí)驗(yàn)室已擁有由中國(guó)科學(xué)院院士、科技領(lǐng)軍人才和中青年學(xué)術(shù)專家組成的科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，主要開(kāi)展激光推進(jìn)應(yīng)用基礎(chǔ)、等離子體流動(dòng)控制與推進(jìn)技術(shù)、推進(jìn)流場(chǎng)測(cè)試和診斷技術(shù)等方面的研究。實(shí)驗(yàn)室的成立，將有力推動(dòng)我國(guó)空天飛行推進(jìn)新技術(shù)基礎(chǔ)理論研究、前沿技術(shù)創(chuàng)新和科研成果推廣，為我國(guó)空天飛行推進(jìn)新技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提供重要保障?！〖す馔七M(jìn)在1957年激光振蕩器發(fā)明不久就由坎特羅維奇首先提出其概念方案，受此影響，從20 世紀(jì) 70 年代起美國(guó)、俄國(guó)、德國(guó)以及日本等都積極參于研究。現(xiàn)在正研究的激光推進(jìn)大體可分為用于發(fā)射裝置和用于航天器方面兩大類。
在大氣稀薄的高空或者更高高度的宇宙空間，作為推進(jìn)劑不可能利用大氣，必須利用攜帶的推進(jìn)劑。有關(guān)這樣的激光火箭研究較多的是利用在固體或者液體上照射激光加熱，利用其噴射的運(yùn)動(dòng)能量的激光燒蝕方式。
利用激光能量進(jìn)行軌道轉(zhuǎn)移的激光軌道轉(zhuǎn)移運(yùn)載器（LOTV），作為推進(jìn)劑在利用冰的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中又增加了在水或油膜等上照射激光并將其噴射出去取得推力的研究。而以高比沖為目標(biāo)正在試探將激光等離子體加速器的原理應(yīng)用于宇宙用推進(jìn)裝置。
激光燒蝕微調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)開(kāi)發(fā)方向是以人造衛(wèi)星姿態(tài)控制用推進(jìn)系統(tǒng)為目標(biāo)進(jìn)行研究。比較接近實(shí)現(xiàn)的有攜帶半導(dǎo)體激光器，利用其激光照射碳等固體表面，利用其噴出的高溫氣體作為推力。采用固體推進(jìn)劑的優(yōu)點(diǎn)是不必?cái)y帶氣體或液體推進(jìn)系統(tǒng)那樣的加壓箱和管道等，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、可靠性高等，而且采用激光器可以構(gòu)成高效率推進(jìn)裝置。
作為未來(lái)的構(gòu)想提出了不攜帶推進(jìn)劑的太陽(yáng)帆方案。即利用太陽(yáng)帆反射太陽(yáng)放出的光子獲取其動(dòng)能而得到推力。因?yàn)椴挥猛七M(jìn)劑可以得到推力，所以在太陽(yáng)光強(qiáng)度很強(qiáng)的近地球宇宙空間可以說(shuō)這是一種很有希望的系統(tǒng)。但是，其推力的產(chǎn)生與太陽(yáng)光的強(qiáng)度直接相關(guān)，在太陽(yáng)光弱的火星以外的星際中旅行將不能使用。作為彌補(bǔ)太陽(yáng)帆的不足的方案而提出了激光帆，該激光帆不使用太陽(yáng)光而是用帆反射從地球軌道上發(fā)送的方向性良好的激光束取得推力。
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