太空航行与作战技术导论

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第六节 三种推进形式系统的比较(1/2)

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关于各式推进系统的简单介绍到此为止,接下来则来探讨各种推进系统的可能运作情况。就第一类推进系统而言,化学火箭仍会是短时间内主要动力源之一,即使核能火箭开始运作,初期仍是要靠化学火箭来作地球表面至绕地轨道间的举升运载。但就行星间太空航行而言,化学火箭十分不经济,因此将会很快的被更佳的系统取代。

核分裂电推力火箭技术难度与受控核融合火箭相比并不高,同时此类核电动力系统已累积大量的运转经验,因此有可能在短中期内成为主流,而核分裂的热推力火箭目前则是卡在环保问题以及政治问题上。实际上若是没有政治因素的影响,这类系统现今应该已经发展成熟并大量运用中。但既然已经拖延到现在,则可能会还没正式上台便结束其生涯。因先进的核分裂热推力系统之概念(气态核心炉)与核融合系统相当类似,同时核融合系统的能量效率又远较其为高,而构造简单的核融合脉冲推进系统又是可以立即上马,又没有核分裂系统的污染及辐射屏蔽问题,因而完全可以轻易击败核分裂热推力系统。再加上核分裂系统所用的燃料铀与钸等价格又较贵(藏量较少之故),因此很有可能会直接跳过核分裂热动力系统直接使用核融合脉冲推进系统。

至于受控核融合推进系统则由于受控核融合尚未发展完成,同时即使发展完成,想成熟到能够装备至太空船上仍须一段时间,因此中期仍然应以核融合脉冲推进系统为主。不过长期下来,受控核融合系统仍然会成为主流,这是因为其比冲值较高的缘故。再者受控核融合的发展同时还有提供太空飞行以外一般能源的目的。

核融合脉冲pēn_shè则是为了太空飞行而发展的方法,并不适合用于作为供应一般能源的发电使用。目前受控核融合虽然也有以雷射爆缩的惯性拘束研究,但用在发电上系统的复杂度将不下于托卡马克的磁场电浆拘束系统,且输出功率也会较低。目前的雷射爆缩研究目的与其说是为了用来发电作为能源供应,不如说为了军事用途的核爆研究。

不过即使是受控核融合系统普及之后,核融合脉冲推进仍然会以其极为简单的结构,相当大的推力与较低的系统故障率与价格而能占一席之地。特别是中小型的太空船就很可能会选择使用脉冲推进系统来作为推力源。象是百吨级或是千吨级的区间联系船,小型人员运输船,中型探测船或是区间太空战斗机,甚至是大型飞弹等都很可能都会使用此类系统。至于星际冲压pēn_shè系统,则除了超长程恒星探测船外没有其它的市场,因而其进一步研究发展可能要再拖下去了。

而第三种推进形式的的光压与磁压推进系统则具有极大的潜力,关键乃是在于价格方面。比如前文举的太阳光压系统一光秒距离加速的例子与核分裂动力火箭相比,两者间的巨大区别是火箭系统可能仅在几分钟内便可达到此一最高速度,但需要支出庞大的燃料成本,就核分裂引擎的标准太空船而言是一千吨富铀的价格,推进系统本身的造价尚未计算在内。而光帆系统则需要加速九天半,但是一毛燃料费用都不用花,只要太阳不熄灭就成。

而光帆本体的价格则很便宜,从金属薄膜,凯夫勒纤维镀金属甚至网状材质等都有,总之能比一千吨的富铀贵的材料似乎并不多。再者核分裂火箭的这一千吨富铀(或者是核融合火箭的氦三或氘)都是会在飞行中消耗掉的。而聚光站与光束发射站都可以重复使用,因此价格可以分摊下来,实际上建造这些系统的成本并不比铀矿的开采与提炼设施贵多少(运费除外)。

另外光帆可以重复使用,也可使用一次就丢掉,端视需要而定。换句话说,光帆的消耗性能量主要来自太阳,而这价格极低,其它推进系统的消耗性燃料在这方面无法与之竞争。但光帆系统的航道与机动远不及火箭系统,因此在行星间航行与输送中光帆系统将会是主要的「辅助动力源」。也就是同时装备火箭系统与光帆,有点象是装了蒸汽引擎的帆船,或者是装了帆的蒸汽船之类的。

虽说是辅助动力,但可能是整个航行中一半以上到90%的能量是由光压提供。火箭系统仅于紧急时使用,或作为停车靠泊与航道修正时的辅助动力。但有个例外,军用舰艇不可能以光帆为主要动力,至少在战争时不可能,因为光帆系统的航道十分固定容易被预测,且体积,或者说是面积庞大,非常容易被侦知与破坏。因此在战斗舰艇上应该是以核融合推进为主要动力,另预留搭载光帆系统的硬点支架以于平时的训练任务中搭载光帆以节省燃料,或者作为出港时舰艇的加力器。

当然在战时作为加力器用途的光帆将会在以其增加到一定速度后抛弃。这类一次使用性的光帆可以做的厚一点,在推进时以高功率光束照射以在短时间内获得最大推力。当然这样很可能会烧毁光帆,不过既然是一次性使用这就不重要了。所以光帆算是太空战舰的副油箱,可以增加其巡航半径与巡航速度。就地球上的类比而言,光压推进系统相当类似于地球上的铁道系统或是海运系统。具有廉价大量运输的特性,但机动性与加速度(并非速度)远低于汽车与空运体系。另外光帆或是磁帆亦可做为太空船的减速系统,就是光压煞车或是磁压煞车。运用这两种系统来煞车

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