20多年前，美國開始研制代號為“星球大戰(zhàn)”的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。該系統(tǒng)旨在追蹤其他國家發(fā)射的導(dǎo)彈，并使用激光器將其擊落。雖然這個系統(tǒng)是為戰(zhàn)爭而設(shè)計，但研究人員發(fā)現(xiàn)這些高功率激光器還有眾多其他用途。事實上，有朝一日激光器會用于將宇宙飛船推向軌道和其他星球。
   人類目前使用航天飛機飛向太空，而航天飛機要發(fā)射升空，除了要裝好幾噸燃料外，還必須綁兩個巨大的火箭助推器。激光器可供工程師研制出無需裝載能源的輕型宇宙飛船。光船本身可充當引擎，而燃料則是光 ——宇宙中最豐富的一種能源。
 
   光推進器的基本原理是用陸基激光器加熱空氣，令其爆炸并推動宇宙飛船。倘若奏效，光推進器不僅比化學火箭引擎輕數(shù)千倍、效率高數(shù)千倍，還不會造成任何污染。在本篇博聞網(wǎng)文章中，我們將了解這種先進推進系統(tǒng)的兩個版本，其中一個只需五個半小時就能把我們從地球帶往月球，而另一個則能帶我們沿“光路”進行太陽系之旅。
   光推進火箭聽上去就像科幻小說里的宇宙飛船 -- 乘著激光束進入太空，它只需少量或無需裝載推進劑，而且還無污染。這似乎不可思議，因為人類尚未研制出任何與之相近的設(shè)備可用于地球上常規(guī)的地面或空中旅行。盡管實現(xiàn)這一目標可能還需要15-30年，但建造光船的原理已經(jīng)成功實驗了多次。一家名為Lightcraft Technologies的公司在繼續(xù)改進始于倫斯勒理工學院（位于紐約特洛伊市）的研究。
  光船的基本原理非常簡單——橡子形飛行器利用鏡子接收并聚焦入射激光束，以加熱空氣并使之爆炸，從而推進飛行器。下面列出了這種革命性推進系統(tǒng)的基本組件：
二氧化碳激光器——Lightcraft Technologies使用脈沖激光損傷測試系統(tǒng) (PLVTS)，這是星球大戰(zhàn)防御計劃的產(chǎn)物。試驗光船目前使用10千瓦的脈沖激光器，也是全世界功率最大的激光器之一。
拋物柱面鏡——宇宙飛船的底部是一面鏡子，可將激光束聚焦至引擎進氣口或機載推進劑。還有一面看似望遠鏡的鏡子充當次級陸基發(fā)射機，用于將激光束引導(dǎo)至光船上。
吸收室——將進氣引入吸收室，并由激光束加熱膨脹，從而推動光船。
機載氫——當大氣過于稀薄，無法提供足夠的空氣時，需要少量氫推進劑提供火箭推力。
光船發(fā)射前會噴射一股壓縮空氣，這些空氣將使其以大約10,000轉(zhuǎn)/分（rpm）的速度旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)對陀螺式穩(wěn)定飛行器非常必要。以美式橄欖球為例：為了更精準地傳球，四分衛(wèi)會在踢球時加以旋轉(zhuǎn)。將旋轉(zhuǎn)施加給這種極輕的飛行器，就能讓其更穩(wěn)定地穿過空氣。
一旦光船以最佳速度旋轉(zhuǎn)，激光器就會打開，從而將光船推向空中。10千瓦激光器發(fā)射脈沖的頻率是25-28次/秒。通過發(fā)射脈沖，激光器會繼續(xù)向上推動飛行器。光束由飛行器底部的拋物柱面鏡聚焦，并將空氣加熱到9982-29982℃，比太陽表面的溫度還要高好幾倍?？諝庠诟邷叵聲D(zhuǎn)化為等離子狀態(tài)，然后等離子發(fā)生爆炸并向上推進飛行器。
Lightcraft Technologies公司得到FINDS的贊助（早期飛行由美國宇航局和美國空軍資助），在新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈試驗場對一架小型光船樣機進行了幾次測試。2000年10月，直徑12.2厘米、重量僅50克的小型光船達到了71米的高度。Lightcraft Technologies希望，能在2001年將該光船樣機發(fā)送到150多米的高度。將一公斤的衛(wèi)星送入低地球軌道需要1兆瓦特的激光器。盡管該模型是用飛機鋁制成，但最終的標準光船可能會由碳化硅打造。
這種激光光船也可以使用鏡子，將其安裝在光船內(nèi)，投射飛船前方的光束能量。激光束發(fā)出的熱量會形成空氣釘，使飛船四周的空氣轉(zhuǎn)向，從而既能減小阻力，又能減少光船吸收的熱量。
目前有人正在考慮將另一種推進系統(tǒng)用于光船，其中涉及到微波。微波能量比激光能量更便宜，也更容易升級為較高的動力，但需要直徑更大的飛船。為這種推進器設(shè)計的光船看上去更像飛碟（實際上我們正逐步將科幻變?yōu)楝F(xiàn)實）。與激光推進光船相比，開發(fā)這種技術(shù)需要更長的時間，但它能帶我們?nèi)ネ庑行恰ｉ_發(fā)人員還設(shè)想修造數(shù)千架這種光船，由一隊軌道電站提供動力，并取代傳統(tǒng)的飛機。
微波動力光船還會利用沒有飛船之外的能源。使用激光動力推進系統(tǒng)時，能源是位于地面的。而微波推進系統(tǒng)則與之相反。微波推進宇宙飛船將依靠軌道太陽能電站向下傳送的動力。能源并不會推離光船，而是將其拉近。
要讓微波光船飛行，科學家必須首先在軌道中安置一個直徑為1公里的太陽能電站。領(lǐng)導(dǎo)光船研究的Leik Myrabo認為，這樣一個發(fā)電站可產(chǎn)生高達20千兆瓦的動力。該發(fā)電站沿地球上空500公里的軌道運行，并向直徑20米、可搭載12人的光船發(fā)送微波能量。飛行器頂部覆蓋著數(shù)百萬個小天線，可將微波轉(zhuǎn)換成電流。只需兩個軌道，發(fā)電站就能匯集1800千兆焦耳的能量，并向光船傳送4.3千兆瓦的動力，供其駛?cè)胲壍馈?br /> 該微波光船會配備兩個強大的磁體和三種推進引擎。光船起飛時會利用覆蓋在頂部的太陽能電池產(chǎn)生電流。電流會電離空氣，然后推動飛行器。一旦起飛，微波光船就會用內(nèi)部反射器加熱周圍的空氣，并穿過聲障。
上升到一定高度后，光船立即向一邊傾斜，以獲得超音速。然后，一半的微波動力在光船前方得到反射，從而加熱空氣并形成空氣釘，使飛船以25倍音速穿過空氣，飛入軌道。該飛行器的最高速度大約是音速的50倍。另一半微波動力則由飛行器的接收天線轉(zhuǎn)化為電流，用于為兩個電磁引擎供電。然后兩個引擎對滑流（即飛行器周圍流動的空氣）進行加速。通過使滑流加速，飛行器就能抵消所有聲震，讓光船悄無聲息地以超音速飛行。