高功率微波能降低航天火箭的发射成本吗?

世界各国政府都使用火箭将卫星和人送入轨道。目前,这需要大量的高能燃料,占火箭总质量的95%。由于火箭的发射成本可以达到5亿,据说发射1克有效载荷相当于买1克黄金。最大限度地降低火箭发射总成本,可以最大限度地提高科学有效载荷,提高太空探索的可行性。研究人员现在可以用数字量化可变焦距短距离传输效率。推进微波技术在火箭发射中实际应用的重要一步,也许有一天高功率微波会成为一种低成本的火箭推进方式。

高功率微波能否降低太空火箭的发射成本?

目前在航天器与火箭上一项研究中,筑波大学研究人员解决了重要的无线电力传输和其他效率问题,这些问题必须克服,才能使用高功率微波补充或替代火箭发射所需的化学燃料。

研究人员通常认为,火箭每公斤有效载荷需要一兆瓦的束流推进—-大约相当于10辆汽车的功率输出—才能达到最小轨道。微波传输对于实际应用是否足够有效是一个有待商榷的问题。

微波束是通过与火箭天线大小相同的地面天线发射的。然而,实际应用将需要一个大的地面发射器和火箭上的小接收器,从而可变焦距传输,这项研究中不仅想证明这种方法,还想量化其效率。

研究人员计算出了地面微波发生器(51%)、向火箭推进系统发送微波的无线电源(14%)、火箭上的接收天线(34%)以及利用微波能量加热火箭推进剂的推进装置(6%)在短距离内的效率。研究人员现在可以用数字来说明目前可变焦距传输的效率。

未来需要研究如何提高远距离传输效率。这是一个困难的挑战,但确是推进微波技术在火箭发射中实际应用的重要一步。

火箭是必不可少的技术,但其发射成本是科学任务的一大劣势。通过未来研究,高功率微波也许有一天会成为一种低成本的火箭推进方式。

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