激光推進的基本思想是人們可以在地面上向飛行器傳輸能量，利用遠距離高能激光加熱工質(zhì)，使工質(zhì)氣體膨脹或者產(chǎn)生電流間接推力，推動飛行器前進的推進技術(shù)。NASA最近對一項提案進行了早期投資，計劃將小型激光推進航天器發(fā)射至太陽系外最近的行星，預(yù)計旅行時間只有12年。

基于激光器的星際推進技術(shù)

這一項目名為“星際先驅(qū)任務(wù)的突破性推進架構(gòu)”，是由NASA支持的22項具有遠見探索的項目之一。該項目第一階段將獲得125000美元的資助進行為期9個月的可行性調(diào)研，以支持其概念的初步定義與分析。一旦完成可行性階段論證，第一階段的努力將會推進至第二階段的實施，此外還有50萬美元的資金可用于未來兩年的相關(guān)開發(fā)。

“10km直徑的激光器陣列”設(shè)想

加利福尼亞州美國航空航天局帕薩迪納噴氣推進實驗室的John Brophy提出了一個設(shè)想——直徑10km、按軌道運行100兆瓦的激光器陣列。高效的光伏陣列將高激光功率轉(zhuǎn)換為電能，最后能驅(qū)動70MW鋰離子推進系統(tǒng)能以足夠的速度在一長段時間內(nèi)進行星際旅行。

對此，Brophy表示：“這是一種新型動力/推進架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)12年時間、500個天文單位的飛行。這也是常規(guī)航天器利用太陽引力透鏡對外星行星進行成像的距離。”

星際旅行的前景是提案中最引人注目的一點。在同樣的推進器架構(gòu)之下，從地球到冥王星的軌道飛行時間將縮短至不到四年，并在短短一年時間內(nèi)達到向木星軌道運送80噸有效載荷的能力——這使得太空漫游中人類實現(xiàn)到達巨型天然氣行星的使命成為可能。

鋰離子推進系統(tǒng)

Brophy指出，開發(fā)任何快速空間運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵在于兩種能力：一種是產(chǎn)生大功率的同時，幾乎沒有質(zhì)量的負擔；另一種是在不使用大量推進劑的情況下，提供高速度變化。

他表示：“這兩種能力都需要非常低的特定質(zhì)量（kg/kW）和非常高的比沖量?！?/p>

“通過在航天器使用輕便的光伏陣列來替換電源以及大部分電源轉(zhuǎn)換器件之后，我們架構(gòu)中的特定質(zhì)量可以達到0.25kg/kW，它將以58000s的比沖量輸出鋰燃料，來達到推進器系統(tǒng)所需要的電壓?！?/p>

作為對比，采用了最新技術(shù)的“黎明”號航天器，它的特定質(zhì)量和比沖量分別為300kg/kW和3000s。

其實，在理論上，NASA的另外一位科學(xué)家Philip Lubin曾針對利用推進器架構(gòu)中的新型超大功率激光器提出一種方法。但是Brophy預(yù)計，目前的理論技術(shù)將會比之前提出的理論實現(xiàn)的可能性大得多。

雖然這個想法假設(shè)了巨型激光器陣列和一個效率超過現(xiàn)有技術(shù)水平的光伏系統(tǒng)的存在，但是Brophy認為，即使在很遠的距離尺度上，可用于航天器推進的光子的絕對密度都將轉(zhuǎn)化為一種“巨大”的能量，可以充分發(fā)揮它們的作用。

在太空進行“光學(xué)開采”

NASA支持的另外21個項目同樣是圍繞著光子技術(shù)的各項研究。

其中一個項目已經(jīng)進行到第二階段，是構(gòu)思一個遠程光伏發(fā)電激光蒸發(fā)分子吸收光譜傳感器系統(tǒng)，它可以搭載在軌道上來探測冷太陽系中的分子組成，如小行星、彗星、行星以及衛(wèi)星。

加州理工大學(xué)Gary Hughes團隊表示：“經(jīng)過第一階段的可行性分析論證之后，所有結(jié)果都表明此套傳感器概念是可行的。”

此外，獲得第二階段項目支持的還有外行星“回波”成像系統(tǒng)，這是一種新型光學(xué)探測方法，旨在“發(fā)掘”太空中存在自然資源的小行星、衛(wèi)星以及行星等。

TransAstra公司的項目負責人Joel Sercel目前正在從事一個30千瓦的光學(xué)采礦系統(tǒng)，他解釋說：“在光學(xué)‘開采’中，通過高度集中的日光能夠?qū)崿F(xiàn)小行星材料的挖掘與加工。我們已經(jīng)證實了，將小行星封閉在密封袋中時，日光可用于小行星的鉆孔、挖掘、破壞和塑造?！?/p>