赖克N·米伯

　　目前的航天器自身携带动力源。如果用向航天器传送高强度的激光或微波能量的方式代替燃料及大量的组件，那么太空旅行的成本将大大降低。美国国家航空航天局与美国空军在过去几年里已经对"轻型航天器" (lightcraft)进行了验证，它能沿着从地面发射的脉冲红外激光波束飞行。这种航天器的镜面将光束聚焦成一个圆环，使其周围空气受热，温度升高到太阳表面温度的5倍，引起爆炸式膨胀，从而产生强大的推力。

　　美国空军研究实验室的富兰克林B·米德和我采用了一种军用10千瓦二氧化碳激光器(每秒脉动28次)，在大约三秒内成功地把自旋稳定、直径10-15厘米的微型“轻型航天器”发送到30米的高度。我们已经投入资金准备将激光器的功率提高到100千瓦，飞行高度达到30千米。尽管目前的样机还不到50克，但我们的五年目标是借助特制的1兆瓦地基激光器把1千克的微型卫星送入近地轨道，而且只耗费几百美元的电量。

　　目前“轻型航天器”的验证机采用普通飞机上使用的铝制材料。它由以下几个部分组成：头部的减速伞(即蒙皮)，环形罩，尾部的壳光学扩口喷管。在大气层中飞行时，航天器的头部使空气受到挤压后流向发动机入口处。环形罩获得推进冲击力。后部是一个抛物柱面聚光镜，通过它把红外激光波束集中到一个环形焦点上。同时，排出的热气紧压镜子的另一面。这种设计提供了自动控制航向的功能：当航天器开始偏离光束飞行时，推力方向出现偏转，把航天器推向原来的航向。1千克的“轻型航天器”可以按这种设计加速到马赫数为5，飞到30千米的高度。当空气非常稀薄时，使用所携带的液氢作推进剂。

　　1千克的氢足以把航天器送入轨道。直径1.4米的航天器沿着100兆瓦的激光束飞行，可以把100千克的微型卫星送入轨道。由于我们使用的是脉冲波束，因此将几个激光器输出组合起来，就能轻而易举地获得100兆瓦的功率。这种激光器可用于发射通信卫星，如果卫星上的电子设备老化了还能让它们脱离运行轨道。

　　各种几何外形的“轻型航天器”都能够沿它们的能量源飞行，而不会出现远离或偏离情况。“轻型航天器”还可以采用微波作为动力源。微波不能象激光那样达到如此高的功率，因此航天器的尺寸相应大一些。但是微波源价格便宜得多，并且也更容易增大到较高的功率。此外，我根据其他原理，设计了一种更为复杂的波束能航天器，它可用于运送乘客。由于产生推力的效率高，因而适于运载更大的载荷。

　　航天器的聚光镜将部分射入的波束能量集中在它前方(离航天器前部的距离为航天器直径)。高温产生的气流脉冲使迎着航天器而来的气流改变方向，减小航天器的阻力及其热量。这种航天器还利用一部分波束能量在它的边缘处产生强大的电场以电离空气。此外，还用超导磁铁使这个区域产生强大的磁场。当电离空气通过电场和磁场时，在磁流体动力作用下，气流速度增大，从而产生推力。

　　“轻型航天器”可以通过改变其反射到前方的能量多少来调节周围的气流。1995年4月我在Rensselaer理工学院的极超音速冲击波风洞验证了气流脉冲可以减少阻力，尽管在实验中采用的不是激光源而是电热等离子炬。目前已开始进行旨在使用一种直径为15厘米的装置产生磁流体推力的实验。这种由微波或1000兆瓦特脉冲激光器驱动的一人大小的“轻型航天器”能够在50公里的高度运行，而且要获得轨道速度也很容易。

　　如果“轻型航天器”由轨道太阳能动力站提供动力，那么这将是卫星运载史上的一次革命。但是，装配轨道基础设施的费用必须降低到每千克几百美元以下。

　　为缩小这种价格上的差距，我认为可以建立第一个轨道动力站，专门用于实现低成本空间访问。设想一种结构，类似于巨大的自行车轮，直径1千米，处在500千米的轨道上。它的质量约为1010吨。巨轮缓慢的旋转以获得陀螺稳定性。轮子上有一个圆盘，圆盘由55块0.32毫米厚的巨大扇形碳化硅片构成。在碳化硅片的其中一个表面上完全用效率为30%的薄膜太阳能光电池覆盖着，这些电池可提供320兆瓦的电量(预计这些设备在十年内研制出来)。在它的另一表面上有132亿个微型固态发射机，每个8.5毫米，发送1.5瓦的微波功率。

　　如果使用目前大推力化学火箭将这种结构发射升空，大约需要55次，耗资55亿美元(这个价格是可以承受)。动力站被能量存储装置包围起来。存储装置由电流方向相反的两根超导电缆组成，每根电缆的质量为100吨(这样做可消除一根电缆产生的巨大的磁扭矩)。

　　动力站在两个地球个轨道周期内，就会使系统会充上1800千兆焦耳的能量，然后将4.3千兆瓦的微波功率射向1170千米范围内的"轻型航天器"。两根电缆间少量电流的转移而产生的扭距指向动力站，通过"轻型航天器"上的信标进行调节。信标向动力站的发射机传送一种控制信号，使发射场产生一个10米直径的圆点。"轻型航天器"在5分钟内就能进入轨道，乘客的过载值与飞船上宇航员所承受的大致相同，不超过3g。要是宇宙发电站在54秒内把能量全部发射出去，能够产生将近20g的垂直加速度，使航天器获得同步轨道速度甚至逃逸速度。

　　第一个轨道太阳能动力站的建立将为轨道站工业的发展奠定基础。未来几十年，这些轨道空间站的出现将使人类快速地、低成本到世界、月球乃至更远的地方旅行成为可能。