约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）应用物理实验室（Applied Physics Laboratory，APL）工程师正在对以前的理论火箭设计进行原型设计，该设计可能有朝一日将太空船带入星际空间（Interstellar Space）。他们利用太阳热而不是燃烧原理来为火箭引擎提供动力。
与安装在火箭尾部的传统引擎不同，该实验性太阳能引擎在外型上采用由黑碳泡棉制成的扁平防护罩。该引擎可兼做遮热板，以保护探测器免受太阳强光的照射，在表面下方充满氢气的线圈绕管同样发挥吸收太阳热的作用。
氢气膨胀、加压，然后从喷嘴喷发，产生推力。科学家称其为太阳热推进（Solar Thermal Propulsion）技术。“从物理学的角度来看，我很难想像有什么能在效率上击败太阳热推进，”APL 实验室材料科学家 Jason Benkoski 指出，“但是你能阻止它爆发式的进展吗？”
Benkoski 和他来自 APL 实验室和 NASA 的同事最近在线上“第三届年度星际探测器探索工作坊”分享了他们的设计。根据 Benkoski 的计算，这个真实版的引擎效率可能是当今火箭所用最先进化学燃烧引擎的 3 倍。
在 2019 年，NASA 与 APL 合作开展了星际探测器研究。这项研究将决定未来 10 年可能启动的任务，以研究我们太阳影响范围之外的科学。太阳系尽头和星际空间起始点位置尚未完全达成共识，但有一个度量标准就是由太阳磁场和太阳风所构成太阳圈（Heliosphere）的边界，他们将不能再被探测到，科学家称之为太阳圈顶（Heliopause）。
APL 室验室冀望打造更快、更远、更接近太阳的太空船
APL 正在寻找一种探测器，它能够在不到 20 年的时间里就航行到离太阳圈最外层 3 倍距离远之处（500 亿英里远）。为了弄清这一点，让我们看一下目前航行距离最远的纪录保持者。
2012 年，航海家 1 号（Voyager 1）太空船成为第一个脱离我们太阳系范围的人造飞行物。1977 年泰坦 3 号（Titan III）运载火箭从美国太空总署肯尼迪太空中心升空后，这艘太空探测器就展开了为期 2 年的木星之旅，在那里它会被气态巨行星（Gas Giant）巨大引力弹射而加速展开前往土星、天王星和海王星的旅程（请参见完整的太空船时间表）。
航海家 1 号发射升空距今已近 40 年，距地球超过 140 亿英里远，并以时速 38,000 英里（mph）的速度航行。APL 团队希望透过将该太空船加速至 200,000 mph，并希望以原本一半的时间来完成旅行并打破这项纪录。
为了实现这一目标，这艘太空船将必须首先完成另一项工作：在离太阳炽热表面仅 100 万英里处执行一次 Oberth 效应操作，这个动作是由现代火箭技术创始人之一 Hermann Oberth 创造的，其透过太空船引擎进一步加速坠入重力井之中，进而充分利用天体的引力。这很像跑下山以获得上山的动能。山越陡峭，或者你愈靠近像太阳这样的重力天体，就愈容易获得速度并让能量最大化。但问题是太阳非常非常热。
2025 年，NASA 帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）将执行最接近太阳的任务。它将以超过 400,000 mph 的速度航行到达距离太阳表面四百万英里的地方，届时将承受高达华氏 2,500 度的高温。为了抵御这个有如巨型核反应炉的热量，NASA 为其探测器配备了 4.5 英寸厚的碳复合材料防护罩。
如果 APL 计划将探测器发送至距离太阳 100 万英里处的话，那么当它在进行 Oberth 操作时将需要承受华氏 4,500 度左右的高温长达 2.5 小时之久。这就是为什么 NASA 正在寻找可以包覆整艘太空船并能反射太阳热之新材料的原因。此外，流经隔热板的氢气可以像散热器一样发挥作用，进而将热能转变成为推进剂。
“我们希望制造出比以往更快、更远、更接近太阳的太空船，”Benkoski 表示，“这就像你可能做过最困难的事情一样”。Benksoski 和他的 APL 同事计划明年提交一份有关他们实验性火箭设计研究的报告。
- The Rocket Engine That Proves Solar Thermal Propulsion Isn’t Just a Crazy Theory
（首图来源：Johns Hopkins University APL）
