固体推进剂

• 固体推进剂通常由燃料、氧化剂和粘合剂等组成。在燃烧过程中，固体推进剂能够持续产生高温高压气体，为火箭提供稳定的推力。

• 其优点是结构简单、可靠性高、易于储存和运输。例如，在某些实际工程中，固体火箭发动机具有快速响应、操作简便等特点2。

• 然而，固体推进剂也存在一些缺点，如燃烧过程难以控制、推力调节困难等。

液体推进剂

• 液体推进剂一般由燃料和氧化剂分别储存，在火箭发动机内混合燃烧。液体推进剂可以根据需要进行精确的流量控制，从而实现对火箭推力的调节。

• 液体火箭发动机具有较高的比冲，即单位质量推进剂产生的冲量较大，能够为火箭提供更高效的推进能力。

• 例如，可重复使用液体火箭发动机智能减损与延寿控制技术是一门新兴交叉技术，涉及控制理论与技术、材料科学、发动机技术等领域，其目的是提高液体火箭发动机的性能和可靠性4。

优势

• 随着火箭飞行高度的增加，其质量逐渐减小，而所需的推力也相应减小。多级火箭可以在不同的飞行阶段丢弃已经用完推进剂的部分，减轻火箭的重量，提高火箭的效率。

• 例如，多级火箭车辆的理想设计（MRV）在从行星表面发射时考虑到进入轨道或逃逸重力所需的大量能量，其推进系统可以根据特定的发射和太空旅行条件而有所不同1。

工作原理

• 每一级火箭都有自己的发动机和推进剂，当一级火箭的推进剂耗尽后，它会与上级火箭分离，上级火箭的发动机点火继续推动火箭飞行。

• 这种逐级加速的方式可以使火箭最终达到足够高的速度和高度，以实现进入轨道或进行更远距离的太空探索。

核火箭概念

• 为了实现更高的比冲，研究人员提出了先进的核火箭概念。其中，核热火箭具有较高的比冲，但由于材料限制，其最大实用比冲在一定范围内。为了获得更高的比冲，需要更高的推进剂温度，这就需要一种全新的核核心设计。

• 例如，一种方法是采用核脉冲系统，即通过一系列外部核爆炸产生的冲击波推动航天器前进。这种概念在 20 世纪 60 年代曾以 “猎户座” 项目进行过化学爆炸试验6。

• 另一种方法是采用气态裂变核心，以消除在极高温度下燃料熔化的问题。但这种概念面临着许多重大的设计挑战，主要是如何设计一种可行的方法将热量从气态裂变核心传递到气态推进剂6。

电推进和太阳能辐射推进

• 电推进和太阳能辐射推进是另一种先进的火箭技术概念。这些技术利用电力或太阳能辐射作为主要动力源，具有较高的效率和较低的推进剂消耗。

• 然而，它们目前还面临着一些技术难题，如能量供应的稳定性、推进器的功率限制等。但随着技术的不断发展，这些先进的发动机技术有望在未来的太空探索中发挥重要作用1。