一文帮您学习“激光推进技术”

　　激光推进是利用远距离高能激光加热工质，使得工质气体热膨胀或者产生电流间接产生推力，推动飞行器前进的新概念推进技术。

　　“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。

　　激光推进的基本原理

　　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。

　　激光推进方法主要分为两种，第一种使用连续波（cw）激光加热具有相对较高分子的推进剂，这种模式下的激光转换效率高，比冲较高。

　　第二种通常使用脉冲激光辐射轻原子/分子量的离子化气体，这种冲量耦合系数较高。激光的光束是可以从远程激光站照射到飞行器腔室中的推进剂上从而产生驱动能量，不需要将工质携带在飞行器上，从而增加了有效载荷。火箭发射可以接受这种方法来完成地面或月球任务。考虑到大功率激光二极管的新发展和超小型化，利用激光推进技术发射微小卫星和调整卫星姿态以及轨道控制已经成为可能。

　　激光推进的主要特点有以下几个方面：

　　飞行器与能源的分离。飞行器仅携带工质，产生动力的能量来源于激光器（一般部署在地面），通过远距离传输激光能量进行能源的补给，不必携带 庞大笨重的能源系统。

　　能源与工质的分离。可以选用安全的工质，即比冲较高和分子量小的 “轻型”工质，不必携带易燃易爆甚至有毒的推进剂。

　　激光推进由于上述两个分离，带来了推进技术的大发展，其主要特点是：比冲大、成本低;机动性好、可靠性高;远距离传输能量，在轨机动能力强；发射周期 短、批量发射能力强。

　　相关研究与发展

　　激光推进技术在近地轨道发射以及空间碎片清除等方面有着很大的应用前景。

　　各国学者都积极研究激光推进的实际应用价值，其中Myrabo小组在激光垂直和水平推进实验方面进行了研究，俄罗斯的Ageichik等人设计了一种新型激光推力器，也对激光推进垂直和水平实验方面进行了研究。

　　Phipps教授在近地轨道发射成本和微推力器设计方面做出了卓越的贡献。

　　巴西学者在激光减阻技术方面进行了研究，NASA和美国空军实验室在空间碎片的地基激光监测方面进行了实验研究。

　　激光推进主要应用前景

　　(1)单级发射微小卫星。根据齐奥尔科夫斯基公式,传统化学火箭推进系统比冲在200s ——500s范围，无法实现单级入轨。激光推进系统比冲可达2000s， 其至更高，可实现单级入轨。

　　(2)在轨卫星的姿/轨控。对微小卫星编队飞行的姿态和轨道精确控制，要求MIN冲量单位为一定量级，激光微推力器可提供毫牛·秒到微牛·秒，甚至更小量级的MIN冲量。

　　(3)临近空间飞行器的动力。地基激光能源系统，通过远距离传输激光能量，为临近空间飞行器提供动力。

　　(4)高超声速飞行器减阻。在高超声速飞行器钝头体前方用高功率激光击穿空气产生高温高压扰动区，并形成空气锥，从而达到减阻的目的。

　　(5)空间碎片清除。采用激光推进技术可实现地基激光清除空间碎片或天基激光清除空间碎片。