太空推进有哪些不寻常的形式(Some Unusual Forms of Space Propulsion)？

今天太空推进的典型形式有固体火箭助推器、液体火箭和混合火箭。它们都携带燃料并使用化学能产生推力。不幸的是，它们可能非常昂贵：将1公斤有效载荷送入近地轨道可能需要25-200公斤火箭。将1公斤提升到低地球轨道的费用2008年5月，通常使用的固体火箭助推器为$12000（美元），还有混合火箭。化学火箭用于太空发射和旅行的方法基本上是有限的。因为火箭必须推动自己的燃料向上穿过大气层最稠密的部分，所以成本效益不高。最近的一项发明是私人飞船"太空船一号"，它使用运载飞船（白骑士）运载到发射前14公里（8.7英里）的高度。在这个比珠穆朗玛峰更高的高度上，"太空船一号"已经在大气层的90%以上，并且能够使用它的小型混合动力引擎在剩余的时间里到达太空的边缘（100公里的高度），可重复使用的旅游航天器很可能就是基于这个模型的。大多数被送入轨道的物体都是通过传统火箭（如俄罗斯联盟-FG发射系统）送入太空的。除了化学火箭范例外，还分析了其他几种形式的太空推进特别是推进器，已经被数艘航天器成功使用，其中包括2001年访问过博雷利彗星和布莱叶小行星的"深空1号"。离子推进器的工作原理类似于粒子加速器，利用电磁场将离子从发动机后部排出对于长距离的旅行，例如从地球到火星，离子推进器的性能比传统的太空推进方式要好，但只有很小的差距。太空船一号是在21世纪初为维珍银河公司建造的。更先进的空间推进形式包括核脉冲推进和其他核动力接近。核电站或核弹的功率密度比任何化学源都要大很多倍，因此核火箭也会相应地更有效。核脉冲推进，一个60年代的参考设计，称为猎户座-不要与2000年代的猎户座船员探险车混淆-它可以在4周内运送200人的宇航员返回火星，而美国宇航局目前的化学动力参考任务需要12个月的时间，也就是土星的卫星需要7个月的时间。另一个名为"代达罗斯计划"的设计只需要大约50年就可以到达6光年外的伯纳德星，但需要一些时间惯性约束聚变（ICF）领域的技术进步。由于1965年的《部分禁止核试验条约》（Partial Test Ban Treaty），大多数关于核脉冲推进的研究都被取消了，尽管这一想法最近得到了新的关注。另一种太空推进形式，太阳帆，在20世纪80年代和90年代进行了一些详细的研究。太阳帆将使用反射帆利用太阳的辐射压力来加速有效载荷。太阳帆不携带反作用质量，是快速远离太阳的理想选择。尽管太阳帆可能需要数周或数月的时间才能加速到可观的速度，利用地球或天基激光将辐射直接照射到帆上，这一过程可以跨越这一过程不幸的是，折叠和展开极其薄的太阳帆的技术还不成熟，因此可能必须在太空中进行建造，使问题变得相当复杂。另一种更具未来感的太空推进方式是使用反物质作为推进燃料，就像科幻小说中的一些太空船一样。今天，反物质是地球上最昂贵的物质，每毫克的成本约为3000亿美元，到目前为止只生产了几纳米的反物质，这些技术与化学火箭的关键区别在于，这些技术可以将航天器加速到接近光速，而化学火箭则不能。因此，太空旅行的长远未来在于其中一项技术。一些研究建议使用小型航天器，从经过地球和火星的小行星到火卫一这样的小卫星，以廉价地在行星之间移动。