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 就讓高效率的電漿引擎把新一代太空船推往太陽系之外吧！

撰文∕喬艾里（Edgar Y. Choueiri）　翻譯∕甘錫安
重點提要

■傳統火箭藉由燃燒化學燃料產生推力，電漿火箭則是在一群帶電荷的粒子（也就是電漿）上施加電場或電磁場，用以推進太空船。
■儘管電漿火箭產生的推力比化學火箭小得多，但是它能使用同量的燃料讓太空船達到更快的速度。
■電漿火箭的高速特性和推進劑使用效率，使它在深太空任務方面顯得格外有價值。

在黑暗的宇宙中，美國航太總署（NASA）的「曙光號」太空探測船飛出火星軌道之外，朝小行星帶前進。為了深入探究太陽系的誕生，這艘無人太空船正要前去 研究「灶神星」和「穀神星」，這兩枚小行星是45億7000萬年前原始行星不斷碰撞合併、形成現今各行星後，所殘餘的最大兩塊天體。

但2007年9月發射升空的曙光號，此趟飛行值得注意的不僅是它的任務目標，還有它採用了在長途太空任務中越來越重要的動力來源──電漿火箭。有別於傳統 火箭是以燃燒液體或固體化學燃料來提供動力，目前已發展出數種先進形式的電漿火箭，提供推力的方式是以電力產生並控制離子化氣體推進劑，。

曙光號任務設計人員採用電漿火箭，是因為它的效率相當高，到達小行星帶所需的燃料僅為化學火箭的1/10。如果計畫人員採用化學火箭，太空船就只能飛到灶神星或穀神星其中之一，而不能兩者都去。

的確，電漿火箭（又稱為電能火箭）很快就成為長程太空船的最佳動力選擇。電漿推進技術最近一次的成功案例為NASA「深太空一號」的彗星之旅，這趟飛行是 太空船完成主要任務之後，利用剩餘燃料進行的額外旅程。另外，曾經嘗試登陸小行星的日本探測船「獵鷹號」（Hayabusa），以及歐洲太空總署用來造訪 月球的「聰明一號」太空船，也都是以電漿火箭做為動力來源。由於電漿推進技術展現了許多優點，美國、歐洲和日本的深太空任務規劃人員都打算在未來的太空任 務中採用，以便探索外行星、尋找太陽系外的類地行星，並且以遼闊的太空當做實驗室，研究基礎物理學。

電漿火箭的誕生

電漿火箭雖然最近才成為長程太空船的一員，但是這類技術早已針對太空任務發展了一段時間，而且也已經運用在一些太空工作中了。

早在20世紀初，火箭研發者就構思過以電能推動太空船。但直到1950年代中期才由火箭科學家史圖林格（Ernst Stuhlinger）將這個概念化為實用技術。史圖林格是由馮布朗領軍的德國火箭科學家團隊的成員，他們後來轉為美國工作，替美國的太空計畫奠定了基 礎。數年後，NASA路易斯研究中心（已改名為葛蘭研究中心）建造了史上第一具實際運作的電漿火箭。這具引擎於1964年裝置在「太空電漿火箭測試一號」 上進行了次軌道飛行，運作了半個小時之後，這艘太空船就落回地球。

在此同時，前蘇聯研究人員也在研究電漿火箭的概念。任務規劃人員從1970年代開始選用這種技術，是因為它可節省推進燃料，同時維持電訊衛星的高度與在地球同步軌道中的位置。


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