光子火箭是很有希望实现恒星际航行的动力装置，然而工程问题又难以解决。比如，光子火箭喷射出的光子束能量极大，只要有百万分之一的热量泄漏给飞船，就足以将飞船烧毁。又如，光子火箭喷射出的巨额能量会给地球环境造成严重的破坏，因此光子火箭推进的宇宙飞船必须远离地球才能确保安全。 目前，有好几个研究小组正在研究光子火箭，如美国的马歇尔大空飞行中心和休斯实验室。预计2040-2050年光子火箭有可能投入实际应用。

原理简介

速度最快的光子火箭

光子火箭发动机的主要部件

光子火箭目前仍然只是一种设想

原理简介

这个设想最初由奥地利物理学家尤金·桑格尔提出。桑格尔认为由光子火箭推动的宇宙飞船由三部分组成。最后面的是动力部分，主要部件是巨大的凹面反射镜，面积可达几十平方千米。在凹面反射镜的焦点处有光子发射器，它产生的光子由凹面反射镜反射，并形成向后喷射的光子流，推动飞船高速飞行，这就是光子火箭发动机。中间是火箭推进剂储存箱。最后面的是航天员工作和生活的密封座舱。 那么，光子从哪里来呢？我们知道，物质是由原子构成的，原子是由质子、中子组成的原子核和外围电子构成的。质子、中子和电子都有它对应的反质子、反中子、反电子等反粒子存在。正粒子组成正物质，就是我们日常接触的各种物质。各种反粒子组成反物质。而正电子与反电子一旦相遇，就会湮灭，放出光子，同时释放出大量的能量。光子火箭就是利用正电子和反电子的湮灭来产生光子。根据相对论能量定律，即质量和能量不仅相联系而且不可分割，质量可以全部转化为能量。当正反电子相互湮灭时会产生光子，并以接近光速的速度前进，从而产生推力。

速度最快的光子火箭

以往的各种效率高和工作时间长的火箭和非火箭动力，使宇宙飞船达到的最大速度，也只有15千米/秒。到最近的恒星比邻星周围飞一个来回，仍需要十几年到几十年的时间，到天狼星则要十几年到一百多年，而到距地球分别为16.63和26.3光年的牛郎星和织女星，则需要上千年的时间，要绕银河系一圈更是需要不可想像的近二十万年的时间。因此，要实现宇宙航行的理想，还需寻找新的动力来加快航行的速度。?

早在20世纪初齐奥尔科夫斯基提出火箭分式中，人们就知道，火箭的速度与火箭发动机的喷气速度成正比，火箭发动机向后喷射的排气速度愈高，火箭的速度愈高。?

那么，什么样的排气速度最高昵?人们自然会想到光子。因为爱因斯坦的相对论告诉我们，宇宙中一切物质的运动速度，以光速为最快，达30万千米/秒。如果能让火箭发动机向后喷射光子，自然可使火箭和火箭运送的宇宙飞船，以接近光速的速度飞行。?

那么，如何让火箭喷射光子呢?即如何在火箭发动机中产生光子，然后向后喷射呢?早在20世纪50年代，德国科学家桑格尔就提出了光子火箭的设想。

在反物质火箭中，正反物质相遇时双双湮灭，除释放热能外还放出的光子，反物质火箭只利用了湮灭反应放出的热能。那么，它放出光子，不正是光子火箭所需分的动力能源吗?桑格尔正是这样想的。他设想用氢(质子)和反氢(反质子)相遇湮灭来产生光子。

桑格尔设想的用光子火箭推动宇宙飞船，由三部分组成。最前面是客封座舱，是宇航员工作和生活的地方，中间部分是正氢和反氢贮箱，最后面是光子火箭发动机。由于正氢和反氢相遇湮灭时会产生强烈的能量辐射，因此，在生活、工作区与正氢、反氢贮箱之间设有防护屏，以免人员、仪器设备、动物和植物等遭受辐射伤害。?

光子火箭发动机的主要部件

是一面直径达几十平方千米的巨大凹面反射镜。发动机工作时，将正氢和反氢引到凹面镜的焦点处，它们在那里相遇湮灭，产生光子。向各个方向发射的光子，经过反射镜的反射，形成一股向后喷射的光子流，它们的反作用力推动飞船加速飞行。?

光子火箭目前仍然只是一种设想

虽然科学家目前已可以在实验中制造出反质子(反氢)，但要制造大量的反质子，仅仅是所有消耗的能量，就是无法承受的。同时，制造出来的大量反氢，还有贮存和运输等许多技术上的问题。就是制造和装配出合格的巨大反射镜，也是一件十分困难的事。