用电力引擎发射火箭进太空

007

科罗拉多州的太空创业公司 Escape Dynamics 今天宣布：他们已成功测试了他们太空船引擎的原型机，并准备推进到下一阶段开发。就其本身而言，这听起来并不像头条新闻——世界各地的公司都在测试原型火箭引擎。
但不像传统火箭在受控爆炸中点燃燃料来启动引擎，相反， Escape Dynamics 的引擎使用房间对面的微波天线把电力集束打向它来点火。
在这个“游戏改变者”被滥用的行业里，这可能是真家伙。火箭使用来自地面的电力集束驱动，使他们更有效并携带更大的有效载荷。

用电力引擎发射火箭进太空

逃逸动力太空船如何工作的艺术概念图(来源：逃逸动力)
Escape Dynamics 总裁兼首席运营官Laetitia Garriott de Cayeux告诉我：“关键是超越化学火箭，相同的技术已经有50多年了——用化学推进逃离地球引力。但化学推进有两个关键限制：成本难以承受，而且完全缺乏常规、按需发射能力。”
Escape Dynamics 的航天愿景则有很大不同。它的目的是利用一个巨型电池组从常规电网汲取电力(或现场太阳能电池板、风力涡轮机，或其他可用的发电途径)。一旦充好电、飞船准备就绪，电力就被传送到横跨一平方公里的一组模块化相控阵微波天线。这些天线然后将一束微波射向飞船上的热交换器。这个热交换器加热燃料箱里的氢，驱动火箭把飞船送入轨道。
虽然这听起来很复杂(的确复杂)，用它发射飞船好处巨大。能量来自电网和/或可再生能源，而不是更昂贵的火箭燃料，也更高效。
火箭的效率一般用比冲来衡量，这是火箭相对其燃料重量能产生的推力。传统的化学火箭的比冲为460秒，所以它们依靠多级火箭才能进入轨道——一级火箭引擎点火是不够的。
对多级火前的需求带动了火箭成本(因而，这就是为什么像SpaceX这样的公司正试图重复使用第一级火箭，以压低这些费用。)但是逃逸动力认为，用外部推进器能达到大于600秒的比冲——足以大到只需单级就能抵达轨道。

用电力引擎发射火箭进太空

Escape Dynamics 公司外部推进试验的热成像图像(来源：逃逸动力)
这就使得他们的实验室引擎测试如此前途光明。这些试验表明他们的引擎达到了超过500秒的比冲。而且为安全起见，那些测试使用氦而不是氢作为火箭推进剂。该公司的首席执行官和首席技术官Dmitriy Tseliakhovich告诉我，如果用的是氢气，他们的计算机模型显示比冲本应超过600秒。
该公司下一步将是在沙漠露天测试他们的系统，把电力发射到几百米外使用氢作为推进剂的引擎。这些测试一旦成功，随后将通过微波波束飞无人机。
如果这也成功了，那第三个主要测试阶段将是建造一个能够发射飞船进入太空(但不进入轨道)的大型系统，然后是建设全尺寸基础设施(包括一平方公里的天线)的最终计划，驱动一艘飞船进入轨道并带回地面。

用电力引擎发射火箭进太空

Escape Dynamics计划中的航天器设计(来源：逃逸动力)
这其中没一样会便宜。Garriott告诉我到亚轨道飞行为止的研发阶段预计将耗资约二亿美元，而扩展到完整轨道飞行的总成本将为约十亿美元。这意味着当公司沿研发路径前进时就需要筹集他们下一步发展阶段的资金。
但该公司目前的主要投资者和董事会主席Richard F. Schaden并不担心筹款，并预计几个月内就能筹到资金。
他告诉我：“我们现在就有感兴趣的投资者！到目前为止一直是我们在选择不去使用它。我们下一阶段需要的资金相当齐备。我只须要做出一些决定。”
如果一切按计划进行，该公司预计在二十年代初进行飞行。它预计高效、低成本、高频发射的能力将具有巨大价值。
Schaden 说：“这是一个长期的工程，但最终它将非常有利可图，这将大大减少把卫星送上低地球轨道的成本。”
Tseliakhovich补充道：“负担得起的、可靠的太空访问将会改变我们的生活方式。能做到的事情的数量让人脑洞大开 。我希望我们能尽快成功。”

阿甘

微波传递能量？特斯拉？