微波驱动火箭升空不用燃料


  今年早些时候,日本科学家成功发射了一枚小型金属火箭,使用了一种不寻常的动力源,就是推力微波。这个实验最新佐证了一种推进原理,这种原理从来没有成为那样的受益者,获得传统化学火箭所得到的那样多的投资,但它的支持者表示,可能有一天会成为一种更好的方法来把宇宙飞船送入轨道。

  利用机载可燃混合燃料把火箭送入太空,对于克服地球深部重力问题而言,并不是最优解决方案。它不仅危险地把人与卫星绑在一颗巨型炸弹的顶端,而且浪费也惊人:发射台上火箭重量的90%是燃料。

  20世纪初,俄罗斯火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)发现,有另一种方式,就是把能源放在地面,把所需能量辐射到火箭上,火箭只需机载很少的燃料就可以发射。

  随着微波激射器或微波激光的发明,科学家们获得了一种工具,可以实现齐奥尔科夫斯基的梦想。所以在1970年代,他们就开始制作模型。一些人看好它可以潜在地把进入轨道的成本降低一个数量级,但是最重要的是,由于缺乏资金,这项技术从未起飞。

  然而,每隔几年,就会有人提醒人们,至少它使火箭飞离地面,只需要很少或根本不需要燃料。最新的示范项目使用了一个回旋振荡管(Gyrotron),它本质上是一种微波激射器,该示范项目位于日本国际原子能局那珂核聚变研究院(Naka Fusion Institute of the Japan Atomic Energy Agency)。(这个超级高能微波光束发射器最初被研发,是日本为了促进国际上创造可行的聚变反应堆的工作[ITER, the international effort to create a workable fusion reactor]。)

  利用该微波束,科学家可以发送微波脉冲能量进入126克的空心火箭模型底部,加热其内部空气到1万摄氏度,使这些空气快速膨胀。结果是一阵小小的轰鸣声,就像“雷声”,他们报告说。稳定的推力可以由重复脉冲微波辐射产生。

  这样的飞行器的世界纪录是12.7秒飞行72米,这一纪录是2001年创造的。

  他们未来的工作是发射一枚更重的火箭到更高的高度,这就要提高光导系统和回旋振荡管的性能,也需增加输入能量,最终,他们要发射200公斤的有效载荷进入地球轨道。