利用阳光驱动——太阳能火箭

火箭和飞机都能在天上飞,但火箭发动机和飞机发动机的本领却不相同。飞机发动机只带燃料,不带液氧一类的氧化剂,燃料全靠从大气中得到的氧气帮助燃烧，产生推力使飞机上天,因此飞机在没有空气的太空是飞不了的。火箭就不同,因为它不仅带燃料,还带助燃的氧化剂,因此可以在没有空气的太空飞行。

但正是由于火箭带了大量氧化剂,重量就大大增加，从而使火箭的成本大大增加。现在有许多卫星,如通信卫星,需要发射到与地球相对位置保持静止的轨道上，这样就必须把卫星送到赤道上空约3500千米的位置。这么远的距离，当然就需要带很多的燃料和液氧一类的氧化剂。因此在发射通信卫星时,火箭的个头就特别大,即使如此,现在有些火箭还是缺乏足够的动力能够做到一次启动就把卫星送到这么高的地方。

因此现在常常采取“两步走”的办法,也就是从地面发射一枚火箭先把卫星送到低空的临时轨道上,再由另一枚附在卫星上的火箭发动机再点火,把卫星送到高空的最终轨道上。实际上就是要采用上下两级火箭。而这种火箭通常都属于化学火箭，即是通过燃料和氧燃烧的化学能转变为热能,生成高温燃气,经喷管膨胀加速、将热能转化为气流动能,以高速(1500-5000米/秒)从喷管排出产生推力。

为了减轻火箭的重量,火箭专家早就提出过用太阳能作动力推进火箭的设想，但这种设想因太阳能转换材料不理想,得不到足够的功率而长期得不到实现，一直处于试验之中。直到1995年,这个设想才有了眉目。

1995年10月,美国航空航天局(NASA)和一家航天航空公司合作,研制出一种太阳能火箭,称为“太阳能上段火箭”,它虽然不能独立地把卫星送上天,但可以代替以往使用的第二级化学火箭。这种太阳能上段火箭装有两面可充气的反射镜，能把阳光聚焦在一个液氢源上,使氢加热到2300摄氏度以上，然后将热的氢气送到喷管产生推力使卫星继续飞行。两面阳光收集器反射镜和支撑它的梁是用一种柔性材料制成的，它可以在太空中充气变硬。采用可充气的材料做收集器反射镜和支撑梁是因为这种材料在地面时可将它们卷起来装进一个小小的空间,这比用普通的刚性材料制成的反射镜和支撑梁要节省很多空间,减少发射时的体积。

按美国航空航天局喷气式推进实验室新概念小组领导人内维尔·马斯威尔的意见,太阳能上段火箭将比同样功率的传统化学火箭小得多,这样可以用较小而便宜的第二级火箭机动地操纵宇宙飞船,把发射一枚卫星的费用降低1.5亿美元。

马斯威尔认为,太阳能上段火箭可以和单级入轨火箭很好配合。单级入轨火箭是航空航天局设计的一种可重复使用的火箭，但它只能把卫星送到低空临时轨道。而太阳能动力第二级火箭可以在单级入轨火箭达到的临时轨道上,把卫星送到最终的高空静止轨道上。预计这种太阳能火箭在20世纪末可开始太空试验。