@ 2015.07.22 , 16:00
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用电力引擎发射火箭进太空

科罗拉多州的太空创业公司 Escape Dynamics 今天宣布:他们已成功测试了他们太空船引擎的原型机,并准备推进到下一阶段开发。就其本身而言,这听起来并不像头条新闻——世界各地的公司都在测试原型火箭引擎。

但不像传统火箭在受控爆炸中点燃燃料来启动引擎,相反, Escape Dynamics 的引擎使用房间对面的微波天线把电力集束打向它来点火。

在这个“游戏改变者”被滥用的行业里,这可能是真家伙。火箭使用来自地面的电力集束驱动,使他们更有效并携带更大的有效载荷。

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逃逸动力太空船如何工作的艺术概念图(来源:逃逸动力)

Escape Dynamics 总裁兼首席运营官Laetitia Garriott de Cayeux告诉我:“关键是超越化学火箭,相同的技术已经有50多年了——用化学推进逃离地球引力。但化学推进有两个关键限制:成本难以承受,而且完全缺乏常规、按需发射能力。”

Escape Dynamics 的航天愿景则有很大不同。它的目的是利用一个巨型电池组从常规电网汲取电力(或现场太阳能电池板、风力涡轮机,或其他可用的发电途径)。一旦充好电、飞船准备就绪,电力就被传送到横跨一平方公里的一组模块化相控阵微波天线。这些天线然后将一束微波射向飞船上的热交换器。这个热交换器加热燃料箱里的氢,驱动火箭把飞船送入轨道。

虽然这听起来很复杂(的确复杂),用它发射飞船好处巨大。能量来自电网和/或可再生能源,而不是更昂贵的火箭燃料,也更高效。

火箭的效率一般用比冲来衡量,这是火箭相对其燃料重量能产生的推力。传统的化学火箭的比冲为460秒,所以它们依靠多级火箭才能进入轨道——一级火箭引擎点火是不够的。

对多级火前的需求带动了火箭成本(因而,这就是为什么像SpaceX这样的公司正试图重复使用第一级火箭,以压低这些费用。)但是逃逸动力认为,用外部推进器能达到大于600秒的比冲——足以大到只需单级就能抵达轨道。

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Escape Dynamics 公司外部推进试验的热成像图像(来源:逃逸动力)

这就使得他们的实验室引擎测试如此前途光明。这些试验表明他们的引擎达到了超过500秒的比冲。而且为安全起见,那些测试使用氦而不是氢作为火箭推进剂。该公司的首席执行官和首席技术官Dmitriy Tseliakhovich告诉我,如果用的是氢气,他们的计算机模型显示比冲本应超过600秒。

该公司下一步将是在沙漠露天测试他们的系统,把电力发射到几百米外使用氢作为推进剂的引擎。这些测试一旦成功,随后将通过微波波束飞无人机。

如果这也成功了,那第三个主要测试阶段将是建造一个能够发射飞船进入太空(但不进入轨道)的大型系统,然后是建设全尺寸基础设施(包括一平方公里的天线)的最终计划,驱动一艘飞船进入轨道并带回地面。

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Escape Dynamics计划中的航天器设计(来源:逃逸动力)

这其中没一样会便宜。Garriott告诉我到亚轨道飞行为止的研发阶段预计将耗资约二亿美元,而扩展到完整轨道飞行的总成本将为约十亿美元。这意味着当公司沿研发路径前进时就需要筹集他们下一步发展阶段的资金。

但该公司目前的主要投资者和董事会主席Richard F. Schaden并不担心筹款,并预计几个月内就能筹到资金。

他告诉我:“我们现在就有感兴趣的投资者!到目前为止一直是我们在选择不去使用它。我们下一阶段需要的资金相当齐备。我只须要做出一些决定。”

如果一切按计划进行,该公司预计在二十年代初进行飞行。它预计高效、低成本、高频发射的能力将具有巨大价值。

Schaden 说:“这是一个长期的工程,但最终它将非常有利可图,这将大大减少把卫星送上低地球轨道的成本。”

Tseliakhovich补充道:“负担得起的、可靠的太空访问将会改变我们的生活方式。能做到的事情的数量让人脑洞大开 。我希望我们能尽快成功。”

# 两个星期前介绍的金·斯坦利·罗宾森新书《极光》里,世代飞船就是用土星基地的剪切磁场和激光束加速到0.1c的。果然,科幻又变成现实了。书看到一小半,感觉发挥了金的应有水准。

本文译自 Forbes,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 24+1

  1. 大轱辘鸡
    @3 years ago
    2872851

    美国人真是怎么科幻怎么来啊,不愧是科幻片第一大国。

  2. bububu
    @3 years ago
    2872859

    反地球磁场地表飞行器,微波电力飞机,离子火箭引擎,反物质引擎,我记得以前都是90年代《航空知识》杂志里的东西,这些70,80年代停留在理论上的推论这么快就有市场化应用了。

  3. 2872867

    @bububu: 你说的这些还没有一个应用的吧。反地磁飞行器什么鬼,地球磁场这么弱,根本没法提供动力吧

  4. 路人A
    @3 years ago
    2872871

    说的我好想看,可是啃不动生肉。有没有电子版翻译呢

  5. dukenukem
    @3 years ago
    2872876

    @none: 理论上超导体线圈来驱动地表载具也是可能的,但仅仅是理论上。因为这种交通工具会产生超强的磁场,干掉一路上所有的电器。
    但是我记得由地磁场和通电线圈驱动调整姿态的无推进工质卫星几年前美国已经发射了。

  6. 2872884

    还是巴巴多斯大炮 大法成本低

  7. 功夫猫
    @3 years ago
    2872891

    @dukenukem: 调整姿态本来就不用工质吧?现在大多是用陀螺仪,变轨才需要用工质燃料

  8. 飞行音
    @3 years ago
    2872899

    那还怎么叫火箭发动机啊?这是锅炉发动机啊!

  9. dukenukem
    @3 years ago
    2872900

    @功夫猫: 陀螺仪是用来测量姿态的,用它调整卫星姿态实在不现实。

  10. 丧家犬
    @3 years ago
    2872905

    好像看过一个文章,也是微波传递能量,记得说的是能量衰减很大。。。

  11. 功夫猫
    @3 years ago
    2872907

    认真看了一遍,没理解错的话,他们想造一个喷热气的可带负载的气罐,只不过加热气体的能量由地面直接提供

    相比传统化学火箭,我没觉得这个能提高太多载荷/燃料比,但是每次发射会方便很多

  12. 2872920

    @bububu: 开玩笑,86~89年《科学画报》就有了

  13. 武昌鱼
    @3 years ago
    2872925

    @dukenukem: 惯性轮可以调整姿态。

  14. 你Hans哥
    @3 years ago
    2872978

    坏人侵入微波阵列意图毁灭地球,超级特工带着惹火辣妹拯救全人类的戏码又有新道具啦~~~

  15. 绝念梦依然
    @3 years ago
    2873006

    电驱火箭的比冲长,问题是现有的引擎推力太小,也就是说在无重力条件下可以缓慢的加速到很高的速度,奈何推力不足以克服地球引力飞起来。。。

  16. 2873008

    这类发动机不早就有了么。

    不过以前是用激光照射,这篇改用微波照射。

    激光可能更好,定向性更强,微波稍远就散开了。但是微波不怕云雾,这点比激光强。

  17. 2873034

    早就跟你们说过要发展曲率引擎了

  18. 2873066

    这个热交换器加热燃料箱里的氢 还是要携带化学燃料啊。

  19. 2873093

    你们确定比冲的单位是秒吗,听着很不对劲啊

  20. 天才琪露诺
    @3 years ago
    2873112

    推力不够然并卵

  21. 撸啊撸
    @3 years ago
    2873147

    @dukenukem: 可以调,扭力大就行

  22. 2873300

    这个在坎巴拉航空里有个mod上有

  23. 神之疯神
    @3 years ago
    2873386

    @Bobo: 还真的是……我去查了……不过跟时间那个秒不同这个是中文的缩写,英文单位为“N·s/kg”

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