科学探索|科学家称运用激光可在短短45天内将任务装置送往火星科学家称运用激光可在短短4

美国和中国都计划在未来十年向火星发射载人任务。虽然这代表了空间探索方面的巨大飞跃，但它也带来了重大的后勤和技术挑战。首先，每隔26个月，当我们的两颗行星处于彼此轨道的最近点时（"对角"期间），才能向火星发射任务。使用目前的技术，从地球到火星需要六到九个月的时间。

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即使使用核热或核电推进（NTP/NEP），单程可能需要100天才能到达火星。然而，蒙特利尔麦吉尔大学的一个研究小组评估了激光-热推进系统的潜力。根据他们的研究，一个依靠新型推进系统的航天器--激光被用来加热氢气燃料--可以将到达火星的过境时间减少到仅45天。
这项研究由Emmanuel Duplay领导，他是麦吉尔大学的毕业生，目前是代尔夫特理工大学航空航天工程硕士生。他与安德鲁-希金斯副教授和麦吉尔大学机械工程系的多名研究人员一起工作。他们的研究题为"利用激光-热力推进的快速过境火星任务的设计"，最近提交给了《天文学和天体》杂志。

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艺术家对运行中的定向能推进激光帆的印象。
近年来，定向能（DE）推进一直是相当大的研究和兴趣的主题。这方面的例子包括星光计划--也被称为星际探索定向能推进（DEEP-IN）和定向能星际研究（DEIS）计划，由菲利普-卢宾教授和加州大学洛杉矶分校实验宇宙学小组（ECG）开发。作为2009年开始的美国宇航局资助的研究的一部分，这些计划旨在为星际任务调整大规模定向能应用。
还有Breakthrough Starshot和Project Dragonfly，这两个项目都是由星际研究计划（i4iS）在2013年主持的设计研究中产生的。这些概念要求用一个千兆瓦功率的激光阵列将光帆和小型航天器加速到光速的一小部分（又称相对论速度），以便在几十年内到达附近的恒星系统，而不是几个世纪或几千年后。
但是，虽然这些概念都是以星际为重点，但Duplay和他的同事们探讨了星际概念的可能性。正如Duplay通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样。
"定向能推进的最终应用是将光帆推进到星际，进行真正的星际旅行，这种可能性促使我们的团队进行这项研究。我们对同样的激光技术如何用于太阳系的快速运输感兴趣，希望这将是一个能够证明该技术的较近的垫脚石。"

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突破基金会发起的"射星计划"旨在成为人类的第一次星际航行
除了激光帆板推进，DE正被探索用于其他几个空间探索应用。这包括与航天器和永久阴影栖息地之间的动力传输（例如，阿特米斯计划）、通信、小行星防御和寻找可能的技术特征。还有关于激光-电力航天器的概念正在被NASA评估，并作为UCSB ECG和MIT之间合作研究的一部分。
在这种应用中，激光被用来向航天器上的光伏阵列提供电力，这些电力被转换为霍尔效应推进器（离子引擎）的动力。这个想法类似于核电推进（NEP）系统，其中激光阵列取代了核反应堆的位置。正如Duplay所解释的，他们的概念是相关的，但又是不同的。
"我们的方法是对这些概念的补充，因为它使用相同的相控阵激光器概念，但将在航天器上使用更强烈的激光流量来直接加热推进剂，类似于一个巨大的蒸汽壶。这可以让航天器在仍然靠近地球时迅速加速，因此激光不需要聚焦到空间那么远。