英國著名物理學家霍金日前宣佈，將致力於用地面鐳射遠距離持續作用於航太器的帆板上，使其加速至光速的五分之一，在飛行20年後抵達4光年以外的半人馬星座。

　　這個想法看起來很科幻。其實此前航太界已在研究三種很“炫”的推進技術，也不比霍金的計劃差。

　　小巧靈便的電推進

　　航太電推進系統也叫電火箭。它不用化學燃料，而是以電能加熱或電離推進劑，使其加速噴射而産生推力。

　　電推進系統的效率是目前運載火箭所用化學推進系統的10倍，具有高比衝（即消耗單位品質的推進劑所能産生的衝量）、省燃料、振動小等一系列特點。單從省燃料一點來看，電火箭完成同樣任務所需的推進劑越少，就越能大幅提高航太器內的其他有效載荷，據測算最多可提高90％左右，是目前世界最先進的航太推進技術。

　　2003年9月升空的歐洲首個月球探測器“SMART－1”號，便試用了基於上述原理的太陽能離子發動機。該裝置將太陽能轉化為電能，再電離惰性氣體原子，噴射出高速氙離子流，為探測器提供主要動力。據測算，它利用燃料的效率比普通化學燃料發動機高10倍，在當時創造了連續正常運轉2000小時的世界紀錄。而去年造訪谷神星的美國“黎明”號小行星探測器，裝有3台氙離子發動機，可使帶電氙離子以14萬公里的時速向後噴射，提供強大動力。

　　呼之欲出的核電火箭

　　把航太核電源用於電推力器，便有望製成核能電火箭。與目前所用的太陽能電推進系統相比，採用更加穩定充足的核電源，可大大提高航太電推力器的比沖和推力。

　　核能電火箭由核反應爐系統、熱電轉換系統和電－推力轉換系統組成。它利用核反應爐運作時産生的熱量來加熱特定的媒介物質，使其吸收熱量後形成高溫高速的噴氣射流，從而産生推力。或者通過熱電轉換將核反應産生的能量轉換成電能，再用電能加速帶電粒子，高速噴射，産生反作用推力。核能電火箭産生的比衝可達當代最好的化學火箭的幾倍至幾十倍，可節省大量任務時間和成本。

　　據測算，傳統探測器從地球飛到土星的時間約為7年，改用核能電火箭後，這一旅程可縮短至3年，從地球飛抵太陽系邊緣的時間有望從15年降至5年。

　　2009年10月，俄聯邦航太局宣佈，俄將研製核動力飛船，其飛船的核反應爐功率將達兆瓦級，遠超上世紀冷戰時期造出的千瓦級核動力衛星。該計劃預計在2025年完成。

　　2015年9月，美國航太局表示其正在資助10年內製成小型核能電火箭發動機的試驗，其飛行試驗將選用推力為3.4噸或7.5噸的發動機，計劃中的演示驗證任務將是飛越月球。

　　“紙上談兵”的光子火箭

　　大約60年前歐洲科學家提出了光子火箭的概念，其實與霍金的設想非常類似。它的發動機依靠光子的定向流産生推力，其主要機構部件是光子源。為了在光子源中獲得足夠大的光壓，需保持超高工作溫度。

　　具體來説，研究人員設想用反質子與質子作推進劑，利用反質子與質子相遇爆炸的湮滅反應，生成有巨大能量的光子及中微子束，並借用大型凹面反射鏡向後方噴射來産生推力。這種湮滅反應所産生的能量密度可高達每千克10的17次方焦耳，比核裂變反應放出的能量密度高3個數量級，在理論上可擁有最高比衝。經計算，幾百噸重的光子火箭作火星往返航行時，僅需幾十克反質子和質子。目前科學界已開展反質子的生産、捕集和儲存研究。

　　今年2月，美國加州大學聖巴巴拉分校物理學教授菲利普·魯賓對媒體介紹了他的光子火箭設計方案——其推進系統用鐳射束施放出來的光子提供推動力，使火箭飛行速度最高達到光速的四分之一。如此將100公斤的無人航太器送到火星只需3天時間，把載人航太器送到火星只需一個月時間，而現在單程載人赴火星理論上至少需要9個月。

　　當然，這一想法還僅停留在理論階段。

　　（新華社北京4月14日電）