据国外媒体近期报道，美国一家私营公司——Astra火箭公司正在建造用于国际空间站飞行的创新型“等离子体火箭”（VASIMR），这种火箭将来有可能执行探访行星的任务。而早在今年3月初，美国麻省理工学院华裔物理学家、火箭科学家和前任宇航员张福林就曾宣称，采用最新科技的等离子体火箭，未来从地球到火星的旅行只需要39天，这一时间只是目前借助其他航天器从地球到火星飞行所需时间的六分之一。
“等离子体”在我们的现实生活中并不陌生，它是广泛存在于自然界中的一种电中性的电离气体，是继物质存在的固体、液体、气体三种形态之后出现的第四种物质形态，具有数密度近似相等的自由电子和正离子，其产生和运动主要受电磁场力的作用与支配，对电磁波的传播有很大的影响。它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。在自然界里，炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。对于整个宇宙来讲，几乎99.9%以上的物质都是以等离子体态存在的，如恒星和行星际空间等都是由等离子体组成的。用人工方法，如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。
令B-2A“相形见绌”的等离子体隐身飞机
20世纪60年代以来，美国和前苏联等军事强国就可开始研究等离子体吸收电磁波的性能。80年代初，前苏联最早开始进行等离子体实验，重点是等离子体在高空超音速飞行器上的潜在应用。90年代初，美国休斯实验室开展的一项为期两年、投资65万美元的实验表明，应用等离子体技术，可使一个130毫米长微波反射器的雷达回波信号强度减少到原来的1%。1997年，美国海军委托田纳西大学等单位发展等离子体隐身天线，其原理是：将等离于体放电管作为天线元件，当放电管通电时就成为导体，可正常发射和接收无线电信号；当断电时就成为绝缘体，基本上不反射敌方雷达辐射的电磁探测信号。初步的演示结果已经显示了这种天线正常的发射／接收功能和良好的隐身性能。近年来，等离子体隐身技术在俄罗斯取得了突破性的进展，其研究成果明显领先于美国，据报道，俄罗斯克尔德什研究中心已经开发出第一代和第二代等离子体发生器，该研究所在地面模拟设备和自然条件下以及飞机上的试验已经充分地证明了这种隐身技术的实用性。
等离子体隐身飞机是采用等离子隐身涂料研制的一种隐身性能极强的飞机。等离子体隐身涂料以钋-210、锔-242、锶-90等放射性同位素为原料（只要适当选择辐射源，合理控制辐射剂量，对人体是安全的），在飞行器飞行过程中放射出强α射线，高能粒子促使飞行器表面外的空气电离形成等离子体层，它对微波、红外辐射有很好的吸收效果，其吸收性能使信号有1-20吉赫兹范围内衰减可达17分贝。敌方探测雷达辐射的电磁波照射到环绕飞机的等离子云团后主要会产生两种现象：首先，一部分电磁波能量被等离子云团吸收。因为电磁波在穿越等离子云团时与等离子体的带电粒子相互作用，会将能量传递给带电粒子，自身能量被大大衰减；其次，等离子云团能使电磁波产生绕射，电磁波绕过等离子云团唇，继续向前辐射，不产生反射，这将极大地减少反射的电磁波信号，使雷达难以发现隐蔽在等离子云团中的飞机。
俄罗斯在等离子体隐身技术研究方面领先美国，设备已经发展到第三代，前两代产品已经进行过飞行和地面试验。俄罗斯下一代战略轰炸机使用了等离子隐身技术，在不改变飞机气动外形设计的前提下，将飞机周围的空气变成等离子云，达到吸收和散射雷达波的效果。据称可将飞机被雷达发现的概率降低99％。新一代技术将使美军B-2A相形见绌。
“杀敌于无形”的等离子体防空反导武器
在现代战争中，如何有效地抗击导弹袭击是世界各国军事专家们共同关注的难题。现有的主要方式是“以导反导”，即用反导弹导弹拦截攻击的导弹，由于导弹目标小、飞行速度快，“以导反导”防不胜防，效果不好。俄罗斯的阿夫拉缅科、阿期卡良和尼古拉那娃3位科学家独辟蹊径，设计出了用等离子武器消灭空中导弹的新方法，对于各种飞行器而言，它们的致命弱点是飞行环境的特性，只要能改变它们的飞行环境，就能找到对付它们的办法，他们决定利用彼此交叉的大功率电磁波束来改变飞行器的飞行环境，将超高频电磁波束在大气中聚焦，焦点处的空气高度电离，形成电离度和密度极高的空气团——等离子云团，设下一个布满杀机的空中“陷阱”。导弹、飞机等各种飞行器一旦进入等离子云团，就会偏离飞行轨道，产生旋转力矩，这样造成的大得惊人的向心力，足以将其撕成碎片，只要l00毫秒就可以使它“粉身碎骨”。
等离子武器主要由超高频电磁波束发生器、导向天线和大功率电源等组成。它集雷达搜索、发现目标和打击目标于一身，极大地简化了攻击过程，等离子武器辐射的电磁波束并不聚焦在目标上，而是聚焦在目标的前方和两侧；不是用极高的能量将目标烧毁，而是以电磁波束设下“陷阱”，以破坏飞行器的飞行环境来打击目标。另外，由于等离子武器辐射的电磁波束是以光速传播的，导弹弹头的飞行速度不过8 km/s，最多15 km/s，对于等离子武器辐射的电磁波束而言，相当于“慢镜头”动作或静止不动的目标，攻击非常容易。等离子武器可在瞬间打击各种空中目标，对于真假目标能够一并摧毁，可有效地对付来自太空和高、中、低空大气层内的各种飞机、导弹的袭击。随着科学技术的发展，等离子武器在21世纪必将作为空中目标的新杀手的新星而登上未来战争舞台，并将发挥重要作用。
星际旅行的新“飞毛腿”：等离子体火箭
等离子体火箭又称“可变比冲磁等离子火箭”，是使用等离子体加速器作为推力的火箭。其发动机包括三个相连的磁元件，最前面的元件将推进气体离子化，中间的元件则起放大器作用以进一步加热等离子体，最后一个元件是磁喷嘴，可将等离子体变为按一定方向运动的流体。等离子体火箭技术的关键在于它能改变、调整等离子体流，以保持最佳推进效率。等离子体推进的优点是推进比冲大，即火箭排气速度与地球重力加速度的比值大，缺点是效率低，其推力与重量比远小于1。等离子火箭是一种小功率的火箭，寿命很长，可在10年以上的时间内连续提供小推力，先用大功率的化学火箭将飞行器送入环绕地球的轨道，然后用这种小推力火箭去执行各种特殊任务。
飞往行星将有力地验证等离子体火箭技术，这项技术利用无线电波电离氩、氙或氢等推进剂，之后将电离区加热至20倍，达到太阳表面还高的温度。在控制方向的排气金属喷嘴处，等离子体火箭使用磁场。等离子体火箭的发明者张福林曾为宇航员，2005年离开NASA创立Astra火箭公司全力研制等离子火箭。等离子体火箭技术2009年在真空室成功进行了全功率验证。Astra公司计划2014年向空间站运送等离子体火箭。作为备份，张福林希望生产两台等离子体火箭，以避免发射事故或其他重大问题影响首次对空间站的发射。一旦发动机被安全地安装到空间站外，另一台等离子体火箭就可以执行一项新任务，并且不需要NASA的投资。
目前，美国对等离子体火箭的未来发展设想主要有两个：一种构想是等离子体火箭发动机从空间站外部提供动力；另一个等离子体火箭执行小行星任务。NASA和Astra公司将与国防高级研究计划局（DARPA）组成团队利用等离子体火箭的高效性，当前在研的还有200千瓦的太阳动力帆板。火箭抵达目标行星后，太阳动力帆板还能为科学设备和其他仪器提供动力。张福林称，等离子体火箭不需要动力系统，登上小行星之后关闭发动机，还有200瓦的能量用于执行任务。任务也可以进行雷达成像和观测，选择样本发回地球。这项任务与美国总统奥巴马的太空新方向也相符合。等离子体火箭小行星任务是NASA研究团队目前评估的若干项提议之一。如果被NASA选中，这项任务到2017年可以实现自由太空飞行。
突破化学火箭“瓶颈”，星际旅行或成现实
在众多的科幻小说中，飞行器总能为星际旅行的全程提供动力。但在现实中，目前火箭推进器的发动机技术，根本无法实现这一点。相对于裸露在外的推进剂储箱，化学火箭的发动机看上去很小，但它的胃口很大，真可谓“吃得多，干得少”。化学火箭的大部分燃料被用来摆脱地球引力，剩余的一点则被用来推动火箭的“太空滑行”。火箭飞往目的地，仅仅是依靠惯性。对于星际飞行来说，这种引擎显然力不从心。等离子发动机采取了一种和化学火箭完全不同的设计思路。它使用洛伦兹力让带电原子或离子加速通过磁场，来反向驱动航天器，和粒子加速器与轨道炮都是同样的原理。等离子火箭在一定时间内提供的推力相对较少，然后一旦进入太空，它们就会像有顺风助阵的帆船，逐渐加速飞行，直至速度超过化学火箭。
实际上，迄今已有多个太空探测任务采用等离子发动机，如美国宇航局探测小行星的“黎明号 ”（Dawn）探测器和日本探测彗星的“隼鸟号”（Hayabusa）探测器，而欧洲空间局撞击月球的SMART-1探测器的目的之一，就是验证如何利用离子推进技术把未来的探测器送入绕水星运行的轨道。这些已经实用的离子发动机都很“迷你”（mini），多属于辅助发动机，推力和加速度都很小，要使航天器达到预定的飞行速度，用时极长—SMART-1的等离子体发动机提供的加速度只有0.2毫米/秒，推力只相当于一张纸对于手掌的压力。这样的发动机，带上一只蚂蚁都无法脱离地球的重力场。但它们在太空中的表现能够弥补这个缺陷。优越的比冲量，也就是能用更少的燃料提供更多的动力，使它最终能把传统的化学火箭远远抛在身后。
正是这一原因，使等离子发动机成为航天界新的宠儿。等离子发动机中的新秀等离子体火箭被美国航空航天研究所（AIAA）列为2009年十大航天新兴项目。NASA的新任掌门人查尔斯?博尔登（Charles Bolden）也非常看好等离子体火箭，NASA向Astra 火箭公司提供经费，希望他们能够完成自己的承诺——让等离子体火箭在2012年或2013年能够安装到国际空间站上进行点火测试。（中国网）
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