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光子火箭發(fā)動機(photon rocket engine)是靠電磁輻射量子(光子)的定向流生推力的火箭發(fā)動機。
這種發(fā)動機在理論上具有的效能和比沖，它的主要結構部件是光子源。為了在光子源中獲得足夠大的光壓，需要有50000～250000K的高溫。這種發(fā)動機尚處于理論探索階段。
中文名
光子火箭發(fā)動機
外文名
photon rocket engine
主要部件
光子源
優(yōu) 點
具有的效能和比沖
目錄
- 1 光子火箭
- 2 原理
- 3 應用設想
- 4 評價
光子火箭
編輯
光子火箭（photon rocket） 靠電磁輻射量子（光子）的定向流生推力的光子發(fā)動機推進的火箭。光子火箭
理論是在1953年提出的。根據愛因斯坦相對論定律，質量和能量相系，質量可以轉化為動能。因此可利用物質-反物質湮沒反應把質量*轉化為動能。正電子和電子結合湮沒產生兩個或多個γ射線（光子），質子和反質子結合湮沒產生兩個或多個介子，這些介子不穩(wěn)定，很快衰變成電子（或正電子）和中微子。介子、電子和正電子是帶電的，在強電場作用下以等于光速（或接近光速）的速度噴射，從而產生推力。光子火箭發(fā)動機理論上具有效能和比沖，它的主要結構部件是光子源。為了在光子源中獲得足夠大的光壓，需要有50000-250000K的高溫?，F代技術尚未解決如此高溫的問題，光子火箭尚處于探索階段。
這個設想初由奧地利物理學家桑格爾提出。桑格爾認為由光子火箭推動的宇宙飛船由三部分組成。后面的是動力部分，主要部件是巨大的凹面反射鏡，面積可達幾十平方千米。在凹面反射鏡的焦點處有光子發(fā)射器，它產生的光子由凹面反射鏡反射，并形成向后噴射的光子流，推動飛船高速飛行，這就是光子火箭發(fā)動機。中間是火箭推進劑儲存箱。前面的是航天員工作和生活的密封座艙。 [1]
原理
編輯
光子火箭屬于非常規(guī)推進技術，是未來實現星際航行的動力裝置。‘已建立在正物質與反物質相遇時會立即發(fā)生質量湮滅過程并產生大量光子流的原理上并被認為可行。
其發(fā)動機依靠向后噴射的定向光子流而產生向前的反作用推力，在理論上具有高的效能和比沖。換句話說，光子火箭發(fā)動機采用光子作為工質，當光子流以每秒30萬千米的速度向后噴射時，它在反作用力的推動下，就能以接近光速或達到光速的速度向前運動。發(fā)動機所需要的大量光子可從正物質和反物質連續(xù)發(fā)生的質量湮滅過程中獲取。 [2]
應用設想
編輯
科學家們設想中的以光子火箭為推進動力裝置的載人航宇飛船，主要由三部分組成。其前端是座艙，裝有
生命保障系統(tǒng)和*的各種科學儀器，是航宇員工作和生活的場所;其中部是發(fā)動機的燃料貯箱，貯存作為推進劑的正物質和反物質，箱體結構必須密封可靠，不能有任何泄漏。
其尾部是作用相當于發(fā)動機燃料室的大型凹面反射鏡，用來反射光子流，促其向后噴出，以產生反作用推力，推動飛船高速前行。擬用氫和反氫作為火箭發(fā)動機的推進劑，分別貯存在高度密封的容器之中?；鸺龁庸ぷ鲿r，氫和反氫通過各自的導管被導向反射鏡的焦點處，兩者在此相遇而發(fā)生質量湮滅，產生的光子流經反射鏡反射噴向火箭后方，從而使飛船獲得向前的推動力。氫和反氫發(fā)生湮滅時，兩者質量全部消失，轉化成為光能放出。由于湮滅過程釋放的能量，比同樣質量的氫發(fā)生熱核反應產生的能量還要大1000倍，故而光子流能以每秒30萬千米的速度向后噴射，使航宇飛船以接近光速的速度前行。
評價
編輯
火箭威力巨大。發(fā)動機是火箭產生運動動力的提供者，沒有發(fā)動機，火箭就寸步難行，火箭發(fā)動機名目繁多。按能源的種類可分為化學火箭發(fā)動機、電火箭發(fā)動機、核火箭發(fā)動機、太陽能火箭發(fā)動機和光子火箭發(fā)動機等。
光子火箭發(fā)動機依靠電磁輻射光量子的定向產生推力，這種發(fā)動機大速度、比沖和效能。極限速度應該是光速，但很不容易達到。它的主要結構部件是光子源。為了使光子源獲得足夠大的光壓，需要有5萬一25萬K的高溫。銀河系外星距離近的都有幾光年到幾十光年，如果有光子火箭，飛到那里的時間就短多了。
