地球-月球间激光推进运输的设想

    地球是人类的摇篮，人类不可能永远呆在自己的摇篮里。走出摇篮的第一步是哪里？我认为该是月球。因为到达月球的成本最低，而且月球还有独到的优势：远强于火星的太阳能资源。
    以人类的科技水平到达月球需要付出高昂的成本，美国人用来登月的土星五号是个庞然大物。土星5号是人类历史上使用过的最重、推力最强的运载火箭，高达110.6米，起飞重量3038吨，总推力达3400吨左右，可将127吨的有效载重送上近地轨道。
    庞大的化学燃料火箭地月运输让成本居高不下。于是有网友设想了一种核能火箭。他们设想的这种火箭以核裂变堆为离子火箭发动机提供能量，大约需要3个月时间从地球轨道到达月球轨道。并可重复使用，直到裂变燃料用完。但是这种核火箭缺点也很明显。那就是离子发动机所能提供的推力过小，1兆瓦的电力只能让离子火箭产生牛顿级别的推力。要知道在地球上1兆瓦的电力足以让主战坦克飞奔！！
    为了克服传统离子火箭和化学火箭的缺点，本人设想了一种激光推进地月间运输船的设想。激光推进是利用远距离高能激光加热工质，使得工质气体热膨胀或者产生电流间接产生推力，推动飞行器前进的新概念推进技术。可以提供高达10000s以上的高比冲。
    该方案大体是：在近地轨道上每隔一定距离设置一个由8兆瓦级别电站供电的激光发射器。由数个这样的携带激光发射器的空间站为激光推进飞船提供动力。让飞船以螺旋轨道逐渐加速，直到达到第二宇宙速度，奔向月球。该方案的相对于化学火箭的优点是节省燃料，由于激光推进技术最高能达到10000s的比冲，25倍于氢氧发动机。这也使得该系统所学要的工质非常少，以往需要15吨燃料才能完成的奔月任务现在只要不到1吨就足够了。
   激光火箭相对于离子火箭的优点是加速快，相对于“裂变堆+离子推进”组合的飞船的牛顿级别的推力，激光推进显然那能够提供更大的推力。此外，由于激光火箭本身并不携带核裂变堆，这就大大降低了飞船的结构重量，运输效率大幅度提高。以下我们设想一下激光火箭发射的情景：
   2038年，中国以长征5X火箭发射了第一只激光动力奔月飞船——嫦娥33号。嫦娥33号全重10吨，其中大约不到1吨的液氢（并非全部）将用于地球-月球间的加速。飞船大体呈碟形，后端呈凹面镜形状，用于聚焦激光。在飞行当中飞船通过控制工质喷管方向和磁场方向来调整姿态。光源也在不断调整角度以配合入射。在激光推进飞船的底缘之外安装一个半径8米的薄膜材质的凹面镜，这可以保证飞船在距激光源3800公里以内获得4倍于同功率可变比冲离子飞船的推力；在7600公里以内获得不弱于同功率同功率可变比冲离子飞船的推力。同时由于激光推进飞船结构重量大大低于同功率的可变比冲离子飞船，激光推进飞船至少可以在距离光源10000公里以内获得不弱于可变比冲离子飞船的推重比。

  聚光薄膜被设计成智能模式，在离激光源过近的地方处于收起模式，在激光源带来的推力不足以抵消空间粒子的阻力时也处于收起模式。

  至于照射死角问题也好解决，只要在近地轨道上画一个囊括地球的五边形或六边形。然后在五边形或者六边形的顶点上分别布置一个核电源的激光发射器，就可以基本没有照射死角。

  飞船达到近地轨道后沿椭圆轨道运行。这时1号空间站的激光器开始工作。它们向飞船的尾端发射2兆瓦级别的强激光，这些激光经过聚焦后用于加热工质-氢。氢被加热到数十万度的高温，成为高温等离子体。然后这些高温等离子体在磁场约束下，向飞船的后方定向喷出，从而推动火箭前进。由于激光是被聚焦后才能达到一定强度用于加热工质，这就使得激光飞船并不畏惧激光射偏，即使激光照射到凹面镜以外的船体上也不会造成事故。
  飞船逐渐远离1号空间站，由设在2号空间站的激光器接力提供激光照射，激光飞船继续加速。然后相继由由3、4、5号空间站提供激光动力，飞船不断加速。
   随着飞船尾端不断被强激光照射，飞船的速度也逐渐提升。经过数天的加速飞船达到10．848公里/秒的速度这时飞船离开地球轨道，奔向月球轨道。
  以上是激光运输船脱离地球飞向月球的过程，在以后的日子里我将和大家讨论激光飞船离开月球，返回地球的问题。

    地球是人类的摇篮，人类不可能永远呆在自己的摇篮里。走出摇篮的第一步是哪里？我认为该是月球。因为到达月球的成本最低，而且月球还有独到的优势：远强于火星的太阳能资源。
    以人类的科技水平到达月球需要付出高昂的成本，美国人用来登月的土星五号是个庞然大物。土星5号是人类历史上使用过的最重、推力最强的运载火箭，高达110.6米，起飞重量3038吨，总推力达3400吨左右，可将127吨的有效载重送上近地轨道。
    庞大的化学燃料火箭地月运输让成本居高不下。于是有网友设想了一种核能火箭。他们设想的这种火箭以核裂变堆为离子火箭发动机提供能量，大约需要3个月时间从地球轨道到达月球轨道。并可重复使用，直到裂变燃料用完。但是这种核火箭缺点也很明显。那就是离子发动机所能提供的推力过小，1兆瓦的电力只能让离子火箭产生牛顿级别的推力。要知道在地球上1兆瓦的电力足以让主战坦克飞奔！！
    为了克服传统离子火箭和化学火箭的缺点，本人设想了一种激光推进地月间运输船的设想。激光推进是利用远距离高能激光加热工质，使得工质气体热膨胀或者产生电流间接产生推力，推动飞行器前进的新概念推进技术。可以提供高达10000s以上的高比冲。
    该方案大体是：在近地轨道上每隔一定距离设置一个由8兆瓦级别电站供电的激光发射器。由数个这样的携带激光发射器的空间站为激光推进飞船提供动力。让飞船以螺旋轨道逐渐加速，直到达到第二宇宙速度，奔向月球。该方案的相对于化学火箭的优点是节省燃料，由于激光推进技术最高能达到10000s的比冲，25倍于氢氧发动机。这也使得该系统所学要的工质非常少，以往需要15吨燃料才能完成的奔月任务现在只要不到1吨就足够了。
   激光火箭相对于离子火箭的优点是加速快，相对于“裂变堆+离子推进”组合的飞船的牛顿级别的推力，激光推进显然那能够提供更大的推力。此外，由于激光火箭本身并不携带核裂变堆，这就大大降低了飞船的结构重量，运输效率大幅度提高。以下我们设想一下激光火箭发射的情景：
   2038年，中国以长征5X火箭发射了第一只激光动力奔月飞船——嫦娥33号。嫦娥33号全重10吨，其中大约不到1吨的液氢（并非全部）将用于地球-月球间的加速。飞船大体呈碟形，后端呈凹面镜形状，用于聚焦激光。在飞行当中飞船通过控制工质喷管方向和磁场方向来调整姿态。光源也在不断调整角度以配合入射。在激光推进飞船的底缘之外安装一个半径8米的薄膜材质的凹面镜，这可以保证飞船在距激光源3800公里以内获得4倍于同功率可变比冲离子飞船的推力；在7600公里以内获得不弱于同功率同功率可变比冲离子飞船的推力。同时由于激光推进飞船结构重量大大低于同功率的可变比冲离子飞船，激光推进飞船至少可以在距离光源10000公里以内获得不弱于可变比冲离子飞船的推重比。

  聚光薄膜被设计成智能模式，在离激光源过近的地方处于收起模式，在激光源带来的推力不足以抵消空间粒子的阻力时也处于收起模式。

  至于照射死角问题也好解决，只要在近地轨道上画一个囊括地球的五边形或六边形。然后在五边形或者六边形的顶点上分别布置一个核电源的激光发射器，就可以基本没有照射死角。

  飞船达到近地轨道后沿椭圆轨道运行。这时1号空间站的激光器开始工作。它们向飞船的尾端发射2兆瓦级别的强激光，这些激光经过聚焦后用于加热工质-氢。氢被加热到数十万度的高温，成为高温等离子体。然后这些高温等离子体在磁场约束下，向飞船的后方定向喷出，从而推动火箭前进。由于激光是被聚焦后才能达到一定强度用于加热工质，这就使得激光飞船并不畏惧激光射偏，即使激光照射到凹面镜以外的船体上也不会造成事故。
  飞船逐渐远离1号空间站，由设在2号空间站的激光器接力提供激光照射，激光飞船继续加速。然后相继由由3、4、5号空间站提供激光动力，飞船不断加速。
   随着飞船尾端不断被强激光照射，飞船的速度也逐渐提升。经过数天的加速飞船达到10．848公里/秒的速度这时飞船离开地球轨道，奔向月球轨道。
  以上是激光运输船脱离地球飞向月球的过程，在以后的日子里我将和大家讨论激光飞船离开月球，返回地球的问题。