示意圖顯示一艘已經抵達地球軌道的飛船，正在等待“激光-熱力”驅動，並啟程飛往火星。

一組科學家提議利用位於(yu) 地麵的激光發射器，發射一道直徑10米的激光，足以把一千公斤的物體(ti) 在45天內(nei) 送達火星。

人類第一趟火星之旅基本已經確定將使用SpaceX公司的化學燃料動力飛船，大約需要六個(ge) 月的時間才能抵達火星。但是2018年，美國宇航局（NASA）招標新的飛船動力方案，希望能把一千公斤的物體(ti) 在不到45天之內(nei) 送達火星，不僅(jin) 為(wei) 將來地球和火星的物流運輸做準備，也希望能縮短未來人類去火星旅途的時間，這將大幅減少人體(ti) 所受到的太空輻射。

加拿大麥基爾大學（McGill University）的研究組提出了這套“激光-熱力”動力方案，用地麵發射的一道激光驅動飛行器在太空中飛行。

這道激光由大量肉眼看不見的紅外光束組成，其波長不到一微米。總功率100兆瓦，差不多相當於(yu) 美國8萬(wan) 戶家庭的用電。待送的貨物或飛船要先抵達地球的軌道，在那裏等待啟程。貨物上裝配一個(ge) 反射器，把收到的激光送入一個(ge) 含有氫等離子體(ti) 的加熱室。此密閉的加熱室的溫度將上升到4萬(wan) 開爾文（大約為(wei) 7.2萬(wan) 華氏度），其中的氫氣將被加熱到1萬(wan) 開爾文（大約1.8萬(wan) 華氏度），此時氫氣從(cong) 一個(ge) 噴嘴噴出，藉以產(chan) 生推力。

根據設計，這個(ge) 推進機製隻需每58分鍾進行一次。飛船還會(hui) 配備一些側(ce) 邊推進器，保證地球在自轉的過程中飛船還能對準地麵的激光。按照研究人員的計算，激光停止發射的時候，飛船和貨物將以每秒17公裏的速度飛離地球。按照這個(ge) 速度，不到8小時飛船就能飛到比月球更遠的地方。

一個(ge) 半月後抵達火星的時候，飛船的速度仍然可達每秒16公裏，需要使用“空氣刹車”的技術讓飛船減速進入距離火星地麵150公裏的軌道。這是另一個(ge) 難點。

研究組說，最理想的情況是讓飛船攜帶一個(ge) 化學燃料引擎到時候助推減速。可是，這些燃料很重，將使得飛船允許的載貨量降至還不到總重量（一千公斤）的6%。另一個(ge) 辦法是，人類將來有能力在火星基地搭建和地球上一樣的激光發射裝置，在那邊接應抵達的飛船，用激光提供反向推力幫它減速。這也很合適，但是短期內(nei) 還辦不到。

所以目前空氣刹車是唯一的辦法。但是這難度也很大，飛船將受到8g的刹車加速度（g是地球的重力加速度，9.8 m/S），這差不多是人體(ti) 能夠承受的極限。這個(ge) 過程飛船也會(hui) 產(chan) 生巨大的熱量，需要製造特殊的保護材料才能經受得住。

研究組表示，這套“激光-熱力”動力方案一個(ge) 很明顯的優(you) 勢是，能源占飛船質量的比例很低，因為(wei) 能量源位於(yu) 地麵，飛船上用於(yu) 接收激光的反射器質量也很小。

主要研究者伊曼紐爾·杜佩萊（Emmanuel Duplay）說，人類最初登陸火星的飛船不會(hui) 使用這種技術，“然而，隨著更多人去火星，並要在上麵建立基地，我們(men) 就會(hui) 需要更快捷的旅行方式，減少輻射危害。”

這份研究2021年12月16日發表於(yu) 《宇航學報》（Acta Astronautica）。