光电工程师社区首页 ›光电资讯› 技术百科 › 查看内容

文章

每天积累一点光学干货：什么是“激光推进技术”？

时间：2020-11-4 13:51作者：update 阅读(850) 评论: 5来自: 网络平台

导读：学习要靠积累，今天跟大家带来的光学知识干货是激光推进技术的相关内容，希望有兴趣的朋友们学习一下，如果您喜欢，也可以转发给自己的同学或朋友哦。

学习要靠积累，今天跟大家带来的光学知识干货是激光推进技术的相关内容，希望有兴趣的朋友们学习一下，如果您喜欢，也可以转发给自己的同学或朋友哦。

“激光推进技术”是一种新概念推进技术，即把激光由热能变为动能，作为推进工具发射卫星。它的推进性能优于火箭，而且有比较好的机动性、灵活性和可靠性。各航天大国都非常重视这项高端技术，投入大量人力和财力进行研究。

原理简介

激光推进的基本原理是将远距离激光能量导入推进器中的推进剂中，使其温度急剧升高，形成高温高压气体或等离子体，然后从喷管中喷射出来，从而产生推力。

激光推进的实质就是激光与物质的相互作用，激光推进器的性能主要取决于三个参数：所用工作物质的特性，加热室的压力和激光器的功率。

应用方向

随着激光能量的不断提高和航天技术的飞速发展，激光推进的研究日益受到人们重视。应用最多的化学火箭发动机理论上可达最高温度为4000~5000K，而且燃料中氧化剂的分子质量大，比推力上限仅为4000~5000N.s/Kg。而激光推进可产生10000~20000K的高温，推进剂分子质量小，比推力可达20000N.s/Kg。由于激光推进可靠陆基或空基激光器远距离传输能量，从而可增加航空器有效载荷。另外，激光推进还具有无大气污染等优点。

迄今为止，人们主要热衷研究激光推进这一发射系统应用于小型人造卫星环地球低轨道飞行和许多较轻的载荷（比如军事情报搜集卫星）快速布放到不同的轨道上。另外，激光推进还可应用到卫星姿态调整和清除空间垃圾等领域。

据国外媒体报道，登上宇宙飞船，拉下控制杆，转眼之间你就飞越了大半个星系，来到了另一个宜居的类地行星，这些场景在科幻小说中看起来如此轻松有趣。而事实上，要离开太阳系需要花上很长的时间。例如旅行者1号探测器，在化学燃料以及许多巨型行星的引力助推下，整整花了35年才离开太阳系。来自UCSB的圣芭芭拉实验太空研究小组的PhilipLubin似乎已经解决了这个星际难题。

PhilipLubin最近发表了一篇关于星际战争进军路线的文章，他同时也是“突破摄星”计划顾问委员会的成员之一。当然，他的理念仍有待证实，不过他已经在期待未来20至30年内他将成为星际航行的先驱。

推进之难

如今的航天器的推进装置多采用化学燃料推进、太阳能推进、核反应推进以及离子推进（利用已聚能的粒子释放能量），这些推进装置都足以使航天器飞离太阳系，尤其在工程师们需要利用天体引力来控制航天器的运行方向时更能起到促进作用。例如，旅行者1号探测器需要依次飞越木星、天王星、土星以及海王星，利用它们的引力以获得离开太阳风层的助推力。然而在太阳系之外，却并没有这样的条件能够在人类有限的生命里穿越星系。

激光推进

Lubin解释说，通过电脑计算模型，我们将很快取得巨大的进展。即使当今火箭技术的发展还较为初级，Lubin却认为他已经发现了一种能够使极小极薄的航天器加速到理想超高速的技术，他很有信心未来航天器的发展将超乎我们的想象。他所提到的理论便是激光——一种定向能系统，利用光束力来推进航天器。它的优势在于：不需要使用燃料，不存在补充燃料的问题；也不需要太阳能，毕竟在太阳系之外太阳能十分微弱。当不再需要使用时，可以随时丢弃，或者，可以在太空中储藏起来以供别的航天器使用。

Lubin将他的理念比作超级计算机。超级计算机利用并行计算机来处理多项进程。简单来说，就是我们的家用电脑通常都有双核或者四核处理器。“如果可以的话，你会使用许多处理器并行处理进程来提高电脑的运行速度，而不是用一个巨大的圆筒来达到这个目的。”

激光的工作原理与此类似。就是利用许多相对较小的激光束同步、互相协调来完成工作，一束激光小小的推动力通过许多激光的共同作用将变成极大的推动力。如此一来，这项技术能够使微型航天器获得不可思议的高速，也许能达到光速的2成。这意味着，我们也许能够在20年内到达距离我们最近的半人马座阿尔法星（距地球约4光年）。

激光将带我们走向何方

虽然，阿尔法星相对来说距离地球比较近，但是，还有许多系外行星距离地球有成百上千光年之远，它们对我们来说依然遥不可及，但Lubin没有放弃希望。激光技术的发展将超乎我们的想象，就像60年代时占据了整个实验室的电子管计算机，由于计算机芯片的诞生，如今小巧而高速的计算机才能进入千家万户。

即使我们能够到达系外行星，仍然面临一道难关：相对论。就算我们只要花1秒钟就能到达2000光年以外的星球，再花1秒钟回到地球，可此时对地球而言已经过了2000年零2秒，整个地球文明都将产生翻天覆地的变化。Lubin对这个问题也没有解决方案，但他坚信，激光是航天器未来能够高速运行的希望。

研究计划

2006年3月1日，装备指挥技术学院着力攻关的“激光推进技术”领域某课题研究，通过国家“十一五”计划立项评审，被正式列入国家“十一五”研究计划。

装备指挥技术学院是中国“激光推进技术”领域的总体技术和核心技术牵头单位。2001年初，该学院女教授洪延姬跟踪国内外学科发展前沿，对“激光推进技术”进行开创性研究。当时的院领导听取课题组的论证汇报后敏锐地意识到这一项目的前瞻性和重大价值，果断成立了“推进技术研究中心”，专门配备实验室，并协调该院庄逢辰院士给予技术上的指导与协助。

同时，他们打破原有专业格局和行政编制局限，跨系、跨学科进行科技攻关。随着研究的深入，课题组遭遇技术难关。这时，继任的院领导以同样的热情跟踪扶持，采取“横向联合”的做法，出面协调清华、中国科大、国防科大等军内外十几所名校和名师给予支持。一位院领导还将自己多年来的相关研究成果“奉献”出来，加快了该课题研究步伐。2004年3月，现任领导上任后，又采取特事特办的做法，从人力、物力、财力上给予倾斜。到2006年初已累计投入数千万元，保证了这一多学科交叉的全新研究项目不断取得新突破，达到与国际同步的水平。

该实验室从三四平方米扩建到2006年的368平方米，实验设备从当初的租借、代用到后来的国内一流、配备齐全；人员从过去三五个人的“小组”发展成为众多名校名师加盟的创新团队。截至2006年3月，该项目研究已获4项国家发明专利。

“激光推进技术”的研究孕育了新的学科生长点，促进了激光技术和推进技术两个学科的交叉融合，对军用和民用都具有广泛的开发前景。

2012年12月7日，中国首个激光推进及其应用国家重点实验室在装备学院揭牌成立。这标志着中国已迈出探索新型高效航空航天推进技术研究的坚实步伐。

实验室已拥有由中国科学院院士、科技领军人才和中青年学术专家组成的科技创新团队，主要开展激光推进应用基础、等离子体流动控制与推进技术、推进流场测试和诊断技术等方面的研究。

免责声明：编写或转载此文是为了传递更多的信息，为光电行业尽一些绵薄之力。若文字或图片侵犯了您的合法权益或有不当之处，请作者在20个工作日之内与我们联系，我们将协调给予处理。

联系邮箱：lm@focaloptics.com，欢迎相关行业朋友与我们约稿。谢谢。

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

路过

收藏分享邀请

上一篇：每天积累一点光学干货：激光传感器工作原理及功能下一篇：每天积累一点光学干货：“光学场”相关知识需要好好了解一下

发表评论

文章

每天积累一点光学干货：什么是“激光推进技术”？

最新评论

相关分类


热搜: 防雾膜棒料红外反射膜光电二极管镀膜机反射膜光谱仪光电探头真空镀银滤光片光器件应用光学 zemax激光远心镜头 sio2 增透膜离子源栅网 zemax 论文高反膜半反半透膜