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激光等离子体微推进技术的研究进展

2011-11-06叶继飞洪延姬王广宇李南雷

中国光学 2011年4期

叶继飞,洪延姬,王广宇,李南雷

(1.装备指挥技术学院研究生院 北京101416;2.装备指挥技术学院基础部 北京101416)

1 引言

自激光推进概念诞生以来,激光推进技术从概念到实现,从理论到应用,从模型到产品,不断地经历着一次次新的变革。伴随着激光推进技术的不断发展,激光推进的应用领域也不断扩展:从最初的发射入轨的设想,延伸到空间领域的清除碎片,卫星轨道转移、姿态控制,以及近空间的推进任务等等[1]。其中,激光等离子体微推进技术作为微小卫星姿轨控的应用技术,倍受业内人士关注。在激光技术蓬勃发展的今天,激光器的功率水平、激光远距离传输等仍存在技术瓶颈,这使得激光等离子体微推进技术在当前阶段成为众多激光推进应用技术中比较现实的应用之一[2]。美国Photonic Associates(PA)的Phipps小组研制了一款激光等离子体微推力器(micro-Laser Plasma Thruster,μLPT),该推力器采用瓦级半导体、ms量级脉宽烧蚀固体工质靶带,用于美国空军TechSat21型卫星的姿轨控任务[3]。激光等离子体微推进技术首次应用于实践[4]使美国人在激光微推进技术领域走在世界前列。而Phipps等人的成果也证明了激光等离子体微推进技术的研究潜力及其应用的可行性。

2 工作模式

激光等离子体微推进技术属于激光推进技术中的烧蚀模式[5],是利用激光与物质在百微米尺度上的相互作用烧蚀机理进行工作。在激光烧蚀靶材整个过程中,主要的物理过程有靶材的受热升温、熔融气化、激光强度足够强时产生等离子体,以及高温气体或等离子体高速喷射产生推力等阶段。……

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