第四百四十五篇 庞多拉“天毁计划”五十五

    航天器的正常工作不仅决定于航天器上各系统的协调配合，而且还与整个航天系统各部分的协调配合有密切关系。航天器以及更复杂的航天系统的研制和管理，都需依靠系统工程的理论和方法。

    随着航天飞机和其他新型航天运输系统的使用，空间组装和检修技术的成熟，人类将在空间建造各种大型的航天系统，例如，直径上千米的大型光学系统、长达几千米的巨型天线阵和永久性空间站等。

    未来航天器的发展和应用主要集中在三个方面：进一步提高从空间获取信息和传输信息的能力，扩大应用范围；加速试验在空间环境条件下生产新材料和新产品；探索在空间利用太阳辐射能，提供新能源。从空间获取信息、材料和能源是航天器发展的长远目标。

    而航天器推进系统是一个独立的分系统，习惯上称为发动机，正好用于对来犯小行星进行轰击。

    航天器推进系统按工作原理不同可分为两大类：一类是间接反作用类，一类是直接反作用类。

    间接反作用推进系统进是指发动机和推进器不是一体的，即不是一个装置，它的发动机工作时只输出机械功，而不直接推动飞行器前进。直接反作用推进系统发动机本身就是推进器，发动机工作时自身通过喷管向飞行器外高速喷射工质，工质直接对飞行器产生反作用力，从而推进飞行器前进。

    推进系统是指利用反作用原理为飞行器提供推力的一种装置，用于产生推力克服飞行器在空中中运动时遇到的阻力。推进系统主要用于轨道调整、引力补偿、位置保持、轨道机动及姿态控制。

    推进系统是航天航空飞行器的重要组成部分，它为飞行器的飞行提供动力。一般推进系统是由发动机和辅助系统组成的。推进系统典型发动机可分为：活塞式航空发动机、空气喷气发动机、火箭发动机和组合发动机。其中空气喷气发动机、火箭发动机和组合发动机为直接反作用推进系统，活塞式航空发动机为间接反作用推进系统。

    活塞式航空发动机：活塞式航空发动机并不能直接产生飞机和直升机前进的拉力或升力，而是由活塞发动机带动螺旋浆，靠螺旋浆与空气的相对运动，产生拉力或升力。相对于喷气发动机来说，活塞式发动机功率较小，且结构复杂，它主要应用于小型低速的飞机或直升机上。

    空气喷气发动机：这类发动机也是航空飞行器的动力装置，和活塞式发动机一样，也离不开大气中的氧作为氧化剂，这类发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机和冲压发动机等。

    空气喷气发动机又可分为有压气机式和无压气机式。其中涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机为有压气机式的空气喷气发动机，而冲压发动机则为无压气机式。

    涡轮喷气发动机具有功率大，结构质量轻、节后简单和维修方便等优点，广泛应用在高亚音速和超音速飞机上，而冲压发动机由于不能自行启动，主要应用于防空导弹、巡航导弹的动力装置上。

    火箭发动机：火箭发动机不依赖于大气中的氧，而是自身携带推进剂（含氧化剂和燃料）作为能源，燃烧产物即为工质，工质高速喷出，靠反作用产生推力。

    因此空气喷气发动机只能在大气层内使用，而火箭发动机可以在大气层内外使用，且不受飞行器飞行速度的影响。

    火箭发动机可分为化学能火箭发动机和特种火箭发动机。特种火箭发动机的能源和工质不是一体的，其能源有核能、电能和太阳能。利用上述能源加热、加速另外的工质、同样靠高速喷出的工质直接产生反作用力。

    化学能火箭发动机按能源的物理性质可分为液体火箭发动机、固体火箭发动机和固液混合发动机。

    它们主要用于弹道导弹、运载火箭、中小型火箭和航天器等。也可用于航天器的辅助动力装置来完成姿态控制、轨道变更、位置保持和返回地面等任务。而特种火箭发动机主要用于空间推进装置，经常用在卫星和空间站上。

    组合发动机：组合发动机是由两种不同类型的直接反作用产生推力的喷气发动机组合而成、例如火箭发动机和冲压发动力组合、涡轮发动机和冲压发动机组合。

    组合发动机在不同的飞行条件下发挥各自的优点，并以固有的工作方式工作，目前主要用于飞航导弹和靶机上。

    航天器目前的推进系统主要是化学推进系统，化学推进系统就是指利用化学燃料推进剂在燃烧室内将化学能转化为热能，生成高温高压燃气，经喷管膨胀加速后高速喷出，通过反作用力获得向前的动力。

    当前化学燃料推进技术成熟，应用也最为广泛，是目前卫星、火箭等航天器推进系统的主要形式，几乎占航天器推进系统总量的90%以上。

    电推进系统技术也是各国发展推挤技术的方向之一。电推进是指利用电能加热、离解和加速工质，使其形成高速射流，进而产生推力。电推进具有高比冲质量轻的特点，已经成为当前卫星应用的热点。迄今为止，已经有160多个卫星和星际探测器使用了电推进技术。

    不同电推进主要区别在于推力器的构造和工作原理不同，按工质加热的方式，电推进可分为电热式、静电式和电磁式三种类型。

    激光推进技术是一种全新的驱动概念。其基本原理同化学推进类似，都是利用反冲运动的原理来实现航天器的推进，不同之处在于它使用激光束的能量来加热推进剂，而不是依靠推进剂自身的燃烧。

    总体来说，激光推进就是利用高重复率高功率脉冲激光与靶物质相互作用，产生等离子体反喷推力进行驱动，主要用于航天器做空间推进或姿态调整。

    激光推进是一种不接触的推进方式，其能量能够远距离从某个地方传递给航天器。

    航天器在大气层中飞行时不必携带燃料，而是靠吸入大气压进推进室，压缩气体吸收激光的能量后，产生高温高压等离子体，从尾喷管喷出，产生巨大的推力。

    对于无限的宇宙来说，宇宙中存在巨大的电磁能、核能等，如果将这些能量转化为激光的能量，推动航天器飞行，既满足了推进的需要，又满足了远距离供能高效快捷的特点。因此，激光推进前途无量。