航天发射将不依赖化学火箭,我国首个激光推进及其应用国 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/18 23:59:33


感谢楼下兄弟们补充,在35L,36L补充部分资料——来源度娘

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激光推进这个概念似乎还有点科幻?激光武器貌似还没有真正落实呢,但咱们有能力预研说明不缺小钱钱了,各个领域广泛预研才能保证今后的领先啊!

不知有没有相关领域的老大在坛子里,进一步爆点尿?

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国防部网北京5月8日电 据中国军网记者频道(特约记者高原 记者张晓祺)航天发射不依赖化学火箭,也许不是梦想!我国首个激光推进及其应用国家重点实验室7日在北京装备学院正式成立。这标志着我国已迈出探索新型高效航空航天推进技术研究的坚实步伐。

    “激光推进及其应用国家重点实验室由科技部立项建设,依托单位为装备学院和中国航天科工集团公司三十一研究所,是我国首个激光与航空航天交叉领域的实验室。”装备学院院长邹鹏介绍,“实验室建设了具有国际先进水平的激光推进发射验证系统和国内惟一的全系统全过程激光推进研究平台,在国际上率先提出了激光推进能量转化的重大机理,并实现了部分研究成果的转化应用。”

    据介绍,目前实验室已拥有由中国科学院院士、科技领军人才和中青年学术专家组成的3个科技创新团队,主要开展激光推进应用基础、等离子体流动控制与推进技术、飞行器与动力装置的流场诊断和状态监测等方面的研究。

http://news.mod.gov.cn/headlines/2012-05/09/content_4365316.htm

感谢楼下兄弟们补充,在35L,36L补充部分资料——来源度娘

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激光推进这个概念似乎还有点科幻?激光武器貌似还没有真正落实呢,但咱们有能力预研说明不缺小钱钱了,各个领域广泛预研才能保证今后的领先啊!

不知有没有相关领域的老大在坛子里,进一步爆点尿?

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国防部网北京5月8日电 据中国军网记者频道(特约记者高原 记者张晓祺)航天发射不依赖化学火箭,也许不是梦想!我国首个激光推进及其应用国家重点实验室7日在北京装备学院正式成立。这标志着我国已迈出探索新型高效航空航天推进技术研究的坚实步伐。

    “激光推进及其应用国家重点实验室由科技部立项建设,依托单位为装备学院和中国航天科工集团公司三十一研究所,是我国首个激光与航空航天交叉领域的实验室。”装备学院院长邹鹏介绍,“实验室建设了具有国际先进水平的激光推进发射验证系统和国内惟一的全系统全过程激光推进研究平台,在国际上率先提出了激光推进能量转化的重大机理,并实现了部分研究成果的转化应用。”

    据介绍,目前实验室已拥有由中国科学院院士、科技领军人才和中青年学术专家组成的3个科技创新团队,主要开展激光推进应用基础、等离子体流动控制与推进技术、飞行器与动力装置的流场诊断和状态监测等方面的研究。

http://news.mod.gov.cn/headlines/2012-05/09/content_4365316.htm
先发射到近地轨道然后再用这个推进吧,以后空间站就是发射基地,用其他方式方式发射到空间站,然后再从空间站推进到别的星球
大航海时代我们落后了,大航天时代我们要做领导者。
楼主理解有问题
高能量的合理和可控利用是未来的发展方向 兔子早作准备是必须的~
逆天兔,有点受不了了。

话说,科幻小说作者的想象力都跟不上了啊。
强烈建议中科院人类所马上立项,全面开展全国范围内自然进化变革者的工作!
乃,乃们这些兔子们,是要逆天么?
激光推进,好科幻啊,小时候在恐龙特级克塞号里边看见过
出点成果在上报纸成么,别学三个乱用“将”字
就算成了,也是用于深空推进,出大气层之前用这种方式应该是不合适的
激光推进?在太空可能还行,作为发射动力,似乎还是一个久远的梦想
楼主曲解含义了
尼玛,真心理解不能啊。光做动力?我OUT了
记得为上小学的时候读到的光子火箭?这也太牛了吧
大家请百度太阳帆
头一次听说这玩意
skymantion 发表于 2012-5-9 12:15
大航海时代我们落后了,大航天时代我们要做领导者。
大航海时代我们是先驱者后来落后了,大航天时代我们也算先驱者之一,希望不要步大航海时代的后尘才好。
cnnetspy2000 发表于 2012-5-9 12:28
激光推进?在太空可能还行,作为发射动力,似乎还是一个久远的梦想
激光推进不能脱离大气层,激光推进是靠激光击穿空气产生爆轰波,就是借助空气的膨胀作用力
这玩意离实用还远着呢,都不知道啥时候能把一公斤的东西推上去
xucencan 发表于 2012-5-9 13:03
激光推进不能脱离大气层,激光推进是靠激光击穿空气产生爆轰波,就是借助空气的膨胀作用力
虽然不懂怎么实现,在大气层应该就是利用激光加热空气吧,现在的火箭也这样吧,只不过是利用化学燃烧而已。到了深空应该也可以,哪只需要很小的力就可改变轨迹,可以带个压缩空气瓶——不知道是不是这样子。
这个才有真正的高科技感觉,加油
理论上光子是可以实现无工质推进的,靠动量守恒推进,离这一步还远着呢
工质由火箭携带,激光只是传输能量,动力来自于等离子体,大气层外理论上可以实现激光推进的
“实验中,采用中科院电子研究所自行研制的高平均功率高重复频率TEA CO2激光器,将一个重量为4.2克的光船样品,垂直推进自由飞行到2.6米的高度(受到实验室天花板限制),自由飞行持续时间为1.75秒” 05年的事情,这个估计是能较早实现的东西
航天发射的火箭无法使用激光推进.
23楼有料
cynics84 发表于 2012-5-9 12:25
出点成果在上报纸成么,别学三个乱用“将”字
这个支持你的观点
fish140103 发表于 2012-5-9 12:21
逆天兔,有点受不了了。

话说,科幻小说作者的想象力都跟不上了啊。
先看看《三体2》再说吧。。;P科幻小说作者中也有想象力逆天的人存在的。。

辐射驱动而已,小case。人家时空曲率驱动都出来了。。
是不是能达到光速?
这个这个用在哪里?优势是什么,第一次听说
稻城枫叶 发表于 2012-5-9 12:47
大航海时代我们是先驱者后来落后了,大航天时代我们也算先驱者之一,希望不要步大航海时代的后尘才好。{: ...
TG不是大明,我们现在是工程师治国,这样的悲剧应该不会重演的。
激光推进技术接近成熟和微波动力光船
http://club.kdnet.net/dispbbs.asp?boardid=1&id=2943128&page=1&1=1#2943128
光推进器工作原理

20多年前,美国开始研制代号为“星球大战”的导弹防御系统。该系统旨在追踪其他国家发射的导弹,并使用激光器将其击落。虽然这个系统是为战争而设计,但研究人员发现这些高功率激光器还有众多其他用途。事实上,有朝一日激光器会用于将宇宙飞船推向轨道和其他星球。

激光推进光船的早期模型
伦斯勒理工学院供图
激光推进光船的早期模型

人类目前使用航天飞机飞向太空,而航天飞机要发射升空,除了要装好几吨燃料外,还必须绑两个巨大的火箭助推器。激光器可供工程师研制出无需装载能源的轻型宇宙飞船。光船本身可充当引擎,而燃料则是光 ——宇宙中最丰富的一种能源。

运行中的光船。所见亮光是在飞行器边缘下方燃烧的空气。
伦斯勒理工学院供图
运行中的光船。所见亮光是在飞行器边缘下方燃烧的空气。

光推进器的基本原理是用陆基激光器加热空气,令其爆炸并推动宇宙飞船。倘若奏效,光推进器不仅比化学火箭引擎轻数千倍、效率高数千倍,还不会造成任何污染。在本篇博闻网文章中,我们将了解这种先进推进系统的两个版本,其中一个只需五个半小时就能把我们从地球带往月球,而另一个则能带我们沿“光路”进行太阳系之旅。

光推进火箭听上去就像科幻小说里的宇宙飞船 -- 乘着激光束进入太空,它只需少量或无需装载推进剂,而且还无污染。这似乎不可思议,因为人类尚未研制出任何与之相近的设备可用于地球上常规的地面或空中旅行。尽管实现这一目标可能还需要15-30年,但建造光船的原理已经成功实验了多次。一家名为Lightcraft Technologies的公司在继续改进始于伦斯勒理工学院(位于纽约特洛伊市)的研究。

当激光器发射脉冲时,会不断加热空气直至燃烧。空气燃烧会产生闪光。
伦斯勒理工学院供图
当激光器发射脉冲时,会不断加热空气直至燃烧。
空气燃烧会产生闪光(如这幅测试飞行图所示)。

光船的基本原理非常简单——橡子形飞行器利用镜子接收并聚焦入射激光束,以加热空气并使之爆炸,从而推进飞行器。下面列出了这种革命性推进系统的基本组件:

    * 二氧化碳激光器——Lightcraft Technologies使用脉冲激光损伤测试系统 (PLVTS),这是星球大战防御计划的产物。试验光船目前使用10千瓦的脉冲激光器,也是全世界功率最大的激光器之一。
    * 抛物柱面镜——宇宙飞船的底部是一面镜子,可将激光束聚焦至引擎进气口或机载推进剂。还有一面看似望远镜的镜子充当次级陆基发射机,用于将激光束引导至光船上。
    * 吸收室——将进气引入吸收室,并由激光束加热膨胀,从而推动光船。
    * 机载氢——当大气过于稀薄,无法提供足够的空气时,需要少量氢推进剂提供火箭推力。

光船发射前会喷射一股压缩空气,这些空气将使其以大约10,000转/分(rpm)的速度旋转。这种旋转对陀螺式稳定飞行器非常必要。以美式橄榄球为例:为了更精准地传球,四分卫会在踢球时加以旋转。将旋转施加给这种极轻的飞行器,就能让其更稳定地穿过空气。

一旦光船以最佳速度旋转,激光器就会打开,从而将光船推向空中。10千瓦激光器发射脉冲的频率是25-28次/秒。通过发射脉冲,激光器会继续向上推动飞行器。光束由飞行器底部的抛物柱面镜聚焦,并将空气加热到9982-29982℃,比太阳表面的温度还要高好几倍。空气在高温下会转化为等离子状态,然后等离子发生爆炸并向上推进飞行器。

Lightcraft Technologies公司得到FINDS的赞助(早期飞行由美国宇航局和美国空军资助),在新墨西哥州的白沙导弹试验场对一架小型光船样机进行了几次测试。2000年10月,直径12.2厘米、重量仅50克的小型光船达到了 71米的高度。Lightcraft Technologies希望,能在2001年将该光船样机发送到150多米的高度。将一公斤的卫星送入低地球轨道需要1兆瓦特的激光器。尽管该模型是用飞机铝制成,但最终的标准光船可能会由碳化硅打造。

这种激光光船也可以使用镜子,将其安装在光船内,投射飞船前方的光束能量。激光束发出的热量会形成空气钉,使飞船四周的空气转向,从而既能减小阻力,又能减少光船吸收的热量。

目前有人正在考虑将另一种推进系统用于光船,其中涉及到微波。微波能量比激光能量更便宜,也更容易升级为较高的动力,但需要直径更大的飞船。为这种推进器设计的光船看上去更像飞碟(实际上我们正逐步将科幻变为现实)。与激光推进光船相比,开发这种技术需要更长的时间,但它能带我们去外行星。开发人员还设想修造数千架这种光船,由一队轨道电站提供动力,并取代传统的飞机。

微波动力光船将依靠轨道电站提供动力。
美国宇航局供图
微波动力光船将依靠轨道电站提供动力。
微波动力光船还会利用没有飞船之外的能源。使用激光动力推进系统时,能源是位于地面的。而微波推进系统则与之相反。微波推进宇宙飞船将依靠轨道太阳能电站向下传送的动力。能源并不会推离光船,而是将其拉近。

要让微波光船飞行,科学家必须首先在轨道中安置一个直径为1公里的太阳能电站。领导光船研究的Leik Myrabo认为,这样一个发电站可产生高达20千兆瓦的动力。该发电站沿地球上空500公里的轨道运行,并向直径20米、可搭载12人的光船发送微波能量。飞行器顶部覆盖着数百万个小天线,可将微波转换成电流。只需两个轨道,发电站就能汇集1800千兆焦耳的能量,并向光船传送4.3千兆瓦的动力,供其驶入轨道。

该微波光船会配备两个强大的磁体和三种推进引擎。光船起飞时会利用覆盖在顶部的太阳能电池产生电流。电流会电离空气,然后推动飞行器。一旦起飞,微波光船就会用内部反射器加热周围的空气,并穿过声障。

上升到一定高度后,光船立即向一边倾斜,以获得超音速。然后,一半的微波动力在光船前方得到反射,从而加热空气并形成空气钉,使飞船以25倍音速穿过空气,飞入轨道。该飞行器的最高速度大约是音速的50倍。另一半微波动力则由飞行器的接收天线转化为电流,用于为两个电磁引擎供电。然后两个引擎对滑流(即飞行器周围流动的空气)进行加速。通过使滑流加速,飞行器就能抵消所有声震,让光船悄无声息地以超音速飞行。

光推进飞船模型


伦斯勒理工学院供图
运行中的光船。所见亮光是在飞行器边缘下方燃烧的空气。


伦斯勒理工学院供图
当激光器发射脉冲时,会不断加热空气直至燃烧。
空气燃烧会产生闪光(如这幅测试飞行图所示


美国宇航局供图
微波动力光船将依靠轨道电站提供动力
曾经看过MD的光推进飞船试验视频的,找了一下没找到
我被楼上“凯迪“主流声音””几个字亮瞎了眼。
大肥 发表于 2012-5-9 13:21
理论上光子是可以实现无工质推进的,靠动量守恒推进,离这一步还远着呢
工质由火箭携带,激光只是传输能量 ...
没有大气怎么能推进,靠光子动量?地球人还没到那么牛逼
根据23L提供资料,依靠度娘,找到了原文出处~~ 看来我兔此领域已经下了不少年苦工啦!
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千龙网讯 2005年4月25日,在开展知识创新课题“激光推进实验装置与实验技术研究”过程中,中科院电子研究所在国内首次成功实现了激光推进自由飞行演示。实验中,采用中科院电子研究所自行研制的高平均功率高重复频率TEA CO2激光器,将一个重量为4.2克的光船样品,垂直推进自由飞行到2.6米的高度(受到实验室天花板限制),自由飞行持续时间为1.75秒。

  激光推进是具有良好发展前景的新一代推进方式。与传统的化学推进方式相比,激光推进具有比推力高、飞行器不必携带燃料、发射装置可反复多次使用、发射费用低、控制灵活等优点。激光推进目前正成为国际新型推进技术研究的一个热点。其中,激光推进飞行演示实验,是激光推进研究中一项具有标志性的工作,从一定意义上代表了一个国家在该领域的研究水平。目前,国际上,有美国Myrabo等人和德国Bohn等人分别实现了激光推进自由飞行演示。

  在本次实验以前,中科院电子研究所及国内其它单位开展的激光推进演示实验中,均采用线导方式或气浮导轨以控制光船样品的飞行姿态和飞行轨迹,在我所开展的本次实验中,采用在知识创新领域前沿项目中提出的创新技术,成功实现了无约束条件下垂直方向激光推进自由飞行演示,填补了国内空白。该技术目前正申请国家发明专利。

进一步搜索相关资料~~
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激光推进――把航天器“照”入太空
激光推进是航天器接受远距离发射出的高能激光,利用抛物面反向镜聚焦,加热工作气体并使气体热膨胀产生推力推动航天器前进的新型推进技术。

与传统的化学推进相比,激光推进最突出的优点是不需携带燃料,航天器在大气层中飞行时,只需对空气加热,穿越大气层后,只需少量工作物质即可工作,这样就可以把运载工具的有效载荷提高到15%以上,发射费用降低到每千克数百美元左右。自20世纪60年代初期出现激光器以来,由于激光推进巨大的潜在优势,美国、俄罗斯、德国等发达国家联合攻关,在激光推进领域进行了不懈的努力。20世纪90年代以来,随着小卫星技术和强激光技术的进一步发展,激光推进研究又掀起了热潮。目前美、俄等国已经提出并制造出了激光光船,并把激光推进作为发展运载工具优先考虑的目标。据预测,如果新一代大功率激光器的研制能够取得突破,到2015年前后,利用激光推进系统可将数百千克的小卫星送入轨道。
另外,与微波推进、核能推进、光压推进反物质推进等性方法相比,激光推进技术是目前所知唯一的,既能达到10000N量级的较大推力,又能获得高于2000S的比冲的推进方式,可望用于将微小型空间飞行器从地面直接送入近地轨道,也可用作飞行器的空间推进或姿态调整。

激光推进器技术是激光推进技术的关键技术之一,也是其核心技术,而激光推进器概念设计是开展激光推进器技术研究的首要任务。
激光推进是具有良好发展前景的新一代推进方式。与传统的化学推进方式相比,激光推进具有比推力高、飞行器不必携带燃料、发射装置可反复多次使用、发射费用低、控制灵活等优点。激光推进目前正成为国际新型推进技术研究的一个热点。其中,激光推进飞行演示实验,是激光推进研究中一项具有标志性的工作,从一定意义上代表了一个国家在该领域的研究水平。目前,国际上,有美国Myrabo等人和德国Bohn等人分别实现了激光推进自由飞行演示。
在本次实验以前,中科院电子研究所及国内其它单位开展的激光推进演示实验中,均采用线导方式或气浮导轨以控制光船样品的飞行姿态和飞行轨迹,在我所开展的本次实验中,采用在知识创新领域前沿项目中提出的创新技术,成功实现了无约束条件下垂直方向激光推进自由飞行演示,填补了国内空白。该技术目前正申请国家发明专利。

前期相关信息:
国内首次进行空气呼吸模式激光推进试验
2002年11月下旬,装备指挥技术学院激光推进技术实验室进行了国内首次空气呼吸模式激光推进试验,完成了单线导引、双线导引和气轨导引水平激光推进试验,并取得了良好的试验结果。这标志着我国在空气呼吸模式推进领域的研制进入新阶段。
试验中使用的光船试验件为旋转抛物形状铝合金制件,重约7 g,最大直径约5 cm。激光光源为TEA-CO2脉冲激光器,单脉冲能量20~30 J,重复频率2 Hz,光斑直径约4 cm。光船采用空气呼吸模式工作,其抛物形内反射面将入射激光聚焦在光船内部的环形焦点处,使焦点附近的空气被击穿,形成高温高压等离子体。等离子体迅速膨胀,沿光船内壁面喷出,从而产生推力推动光船前进。在双线导引试验中,单脉冲平均推进距离可达10 cm。根据实验数,平均推力约为10 mN。若换算为德国试验中的激光平均功率,则可达到1.9N的平均推力,与德国1.1 N的试验结果在量级上相当。在今后5年内,激光推进技术有望通研过究的突破,达到推进1~10 kg有效载荷单级入轨的水平。

中国激光界的忧患
研究领域的论文处于世界领先水平,而产业领域却要花钱进口设备,这种尴尬的局面长期困挠着中国激光业。近年来,只要学术会议一碰到“激光”话题,都会听到专家学者异口同声的疾呼:中国激光产业正处于逆水行舟的关键时刻,只有积极推进产业化,参与国际竞争与合作才能快速发展,稍有迟缓即会重蹈微电子产业受制于人的覆辙。
1960年,世界上第一台红宝石激光器诞生于美国贝尔实验室。仅仅1年后,我国第一台激光器在长春问世。此后40多年,我国激光技术的基础研究始终紧跟国际顶尖水平,差距并不大。在美国出版的权威学术刊物《国际光学工程学会会报》上,几乎每期都有四分之一的论文作者是中国人。
然而提起中国激光的产业化应用,就没有那么风光了。到2003年底,我国激光加工总产值才12亿余元,占全球销售总额的不到5%;国内高档激光器、激光成套设备市场长期被国外产品占领。我国现有的600余台激光切割设备中,绝大部分是进口货。

制约“瓶颈”在哪里?科技部一针见血地指出:我国激光加工产业与国外相比存在较大差距,关键在于科研与生产结合不紧密,许多具有市场前景的成果仍停留在样机阶段。科研人员发表两篇论文、出一项成果就算完了,而激光器在工业上究竟怎么用,却很少有人关心和钻研。由此带来的后果是:我们在实验室还有点发言权,但在实际应用中,特别是尖端领域则被别人牵着鼻子走。也就是说,真正带来效益的部分被我们不经意地放弃了。久而久之,基础研究陷于“纸上谈兵”,底气也不足了。
最典型的案例就是我国研制的YAG激光治疗机,原来只是一根裸光纤,而国外研制出侧向输出的光纤与之相配后,就成为治疗前列腺肥大的专用机,再加上尿道镜和电视显示系统,每台卖到37万美元,赚取了大量利润。

目前国内100%的光纤制造设备、80%的石油化工装备都被进口产品挤占,每年要花费6000多亿元从国外进口设备。中国工程院院士孙家广指出,装备制造业是各个工业化或后工业化国家的主导产业,但它在中国制造业中的比重还不到30%,远低于美国的41.9%、日本的43.6%、德国的46.4%,这导致了我国工业结构升级趋缓。因此,国家提出要振兴老工业基地的战略,关键就是看装备制造业如何借助激光加工技术提升整体水平。
“中国光学之父”王大珩院士曾分析说,我国的技术发展往往采取跟踪战略,是一种“引进、落后、再引进、再落后”的不良循环,以致于步步落后,而理想的引进模式则应是“引进、消化、吸收”,努力使国外的技术为我所用,最终摆脱被动挨打的局面。
楼主那么快就放暑假了?