利用陽光驅動——太陽能火箭
但正是由於火箭帶了大量氧化劑,重量就大大增加,從而使火箭的成本大大增加。現在有許多衛星,如通信衛星,需要發射到與地球相對位置保持靜止的軌道上,這樣就必須把衛星送到赤道上空約3500千米的位置。這麽遠的距離,當然就需要帶很多的燃料和液氧壹類的氧化劑。因此在發射通信衛星時,火箭的個頭就特別大,即使如此,現在有些火箭還是缺乏足夠的動力能夠做到壹次啟動就把衛星送到這麽高的地方。
因此現在常常采取“兩步走”的辦法,也就是從地面發射壹枚火箭先把衛星送到低空的臨時軌道上,再由另壹枚附在衛星上的火箭發動機再點火,把衛星送到高空的最終軌道上。實際上就是要采用上下兩級火箭。而這種火箭通常都屬於化學火箭,即是通過燃料和氧燃燒的化學能轉變為熱能,生成高溫燃氣,經噴管膨脹加速、將熱能轉化為氣流動能,以高速(1500-5000米/秒)從噴管排出產生推力。
為了減輕火箭的重量,火箭專家早就提出過用太陽能作動力推進火箭的設想,但這種設想因太陽能轉換材料不理想,得不到足夠的功率而長期得不到實現,壹直處於試驗之中。直到1995年,這個設想才有了眉目。
1995年10月,美國航空航天局(NASA)和壹家航天航空公司合作,研制出壹種太陽能火箭,稱為“太陽能上段火箭”,它雖然不能獨立地把衛星送上天,但可以代替以往使用的第二級化學火箭。這種太陽能上段火箭裝有兩面可充氣的反射鏡,能把陽光聚焦在壹個液氫源上,使氫加熱到2300攝氏度以上,然後將熱的氫氣送到噴管產生推力使衛星繼續飛行。兩面陽光收集器反射鏡和支撐它的梁是用壹種柔性材料制成的,它可以在太空中充氣變硬。采用可充氣的材料做收集器反射鏡和支撐梁是因為這種材料在地面時可將它們卷起來裝進壹個小小的空間,這比用普通的剛性材料制成的反射鏡和支撐梁要節省很多空間,減少發射時的體積。
按美國航空航天局噴氣式推進實驗室新概念小組領導人內維爾·馬斯威爾的意見,太陽能上段火箭將比同樣功率的傳統化學火箭小得多,這樣可以用較小而便宜的第二級火箭機動地操縱宇宙飛船,把發射壹枚衛星的費用降低1.5億美元。
馬斯威爾認為,太陽能上段火箭可以和單級入軌火箭很好配合。單級入軌火箭是航空航天局設計的壹種可重復使用的火箭,但它只能把衛星送到低空臨時軌道。而太陽能動力第二級火箭可以在單級入軌火箭達到的臨時軌道上,把衛星送到最終的高空靜止軌道上。預計這種太陽能火箭在20世紀末可開始太空試驗。