假如对 20 新世纪至今人们最重要的创造发明做一个评比，坚信拥有“最靓的光”“最快的刀”之称的激光必然可以之中占有一席之地。

1960 年 5 月 15 日，人类的历史上第一束激光问世，此后激光逐渐进到实用阶段，并快速在工业生产、农牧业、诊疗、国防等行业异彩纷呈。而由于大家对激光的掌握日趋加重，专家也进行试着探寻激光大量的运用很有可能。

图 | 激光演出（来源于：Pixabay）

例如，激光是不是可以促进太空飞船进到火星呢？

近日，来源于澳大利亚麦吉尔大学的科学研究精英团队对这一胆大的构想做出了回复，觉得其是彻底可以建立的。

该精英团队明确提出一种激光热推进系统软件设想，期待利用一个坐落于地球大气层上的大中型激光引流矩阵，将存储于空间四轴飞行器尾端的氢等离子（plasma）加温，进而形成强有力的驱动力，以将四轴飞行器快速送到火星，整个过程预估只需 45 天[1]。

而先前，太空探索技术性企业（SpaceX）一样对于火星探寻明确提出过一种解决方法，但它们运用的是借助有机化学然料来促进火箭弹，预估用时长达 6 个月。这也代表着高效率的激光热推进可以达到更快的行星际帝国每日任务，从而可对全部太空探索及运送方案造成充分危害。

该科研成果发布在Acta Astronautica刊物上，有关毕业论文以《应用激光热推进迅速穿越重生火星每日任务的设计方案》（Design of a rapid transit to Mars mission using laser-thermal propulsion）题写，第一作者是麦吉尔大学工程项目学土伊曼纽尔·杜佩莱（Emmanuelle Duplay）。

图 | 有关毕业论文（来源于：Acta Astronautica）

实际上，激光热推进做为一种新式推进技术性，对比传统式火箭弹促进方法而言，在费用和有效载荷比上面拥有明显优点，且早就被全世界各个国家高度重视并普遍用以发射卫星和轨道控制等行业。因而，该精英团队的构想并并不是故弄玄虚。

据统计，杜佩莱精英团队往往会造成依靠激光引流矩阵进到火星的念头，实际上是因为进行美国航天局（NASA）在 2018 年进行的一项挑戰。

那时候，NASA 规定专家设计方案出一套计划方案，以“在没有超出 45 天内给予最少 1000 kg的有效载荷，及其更长期地出入太阳系行星。”此项每日任务若能顺利进行，将在较大水平上降低将来航天员们在太空探险中所遇到的人体损害，例如宇宙射线产生的辐射源。

殊不知难点取决于，专家早已意识到火箭燃料的推动力并不能让人们到达火星等更远的地区，新的驱动力急待发生。

这样的事情下，麦吉尔大学的科学研究精英团队顺理成章将眼光锁向了备受关注的激光推进技术性。

在该精英团队的构想中，激光热推进系统软件将放弃航天器务必带上的很多然料，继而用激光来替代，进而让航天器更轻，速率更快。

其详细的机理是，运用坐落于地球上的大中型激光列阵，长距离发送诸多较高能激光束。当航天器依照明确路轨在地月室内空间航行时，便会根据打气设备，将这种不由此可见的激光束集聚到一个氡气加温室，该加热室类似火箭弹上的发动机燃烧室，不一样的是，其中带有氢等离子。

而后，当聚拢在一起的激光在功率密度去一个零界点时，加温房间内移动的氡气便会根据喷头排出来，产生强有力的驱动力，进而促进航天器快速航行。

图 | 激光热推进系统软件设想（来源于：Acta Astronautica）

据了解，根据这类推进方法，航天器的效率将提升 17 千米/秒。而这代表着其可以在没有超出大半天的時间内就穿越重生月球的路轨间距。最重要的是，即使在 45 天以后，该航天器依然可以保持类似的速率再次航行。

殊不知，新的问题也随之发生，在航天器到达火星地球大气层后，又该如何把迅速航行中的有效载荷取得成功按置在明确部位呢？

先前，运输有效载荷的航天器通常依靠有机化学然料的反冲力来开展减速，但激光推进系统软件显而易见欠缺这一必备条件。

该精英团队表明，在修建火星激光引流矩阵以前，也许“上空捕获将变成火星上降速有效载荷的唯一方式。”但是，这类降速方法具有非常高的风险性。因为激光推进造成的高速运行，上空捕获将非常容易造成明显的空气磨擦，这对航天器上的热系统保护原材料而言是个非常大的磨练。

但无论怎样，激光热推进系统软件定义都象征着一种优秀的驱动力技术性。除此之外，该体系可以完成史无前例的 0.01kg/kW 或更小的品质输出功率比。

“激光热推进的一大优点取决于，可以应用排球场地尺寸的激光列阵完成 1 吨的快速运输每日任务，”杜佩莱说。他进一步表述道，“其品质输出功率比乃至远小于核推进技术性，因为它的动力装置来源于地球上，并可以根据低品质打气反射面开展解决。”

但是，在杜佩莱来看，激光热推进技术性现阶段并不成熟，想要成为实际，很有可能仍必须接近 20 年時间的不断发展趋势。

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参照：

1.Duplay, Emmanuel, et al. "Design of a rapid transit to Mars mission using laser-thermal propulsion."Acta Astronautica（2021）.

https://phys.org/news/2022-02-laser-mars.html