行星際航行

行星際航行或行星際旅行指在行星系內的行星之間旅行^[1]。實務上，此類的太空航行局限於太陽系內的行星之間。載人飛行的行星際航行必須維持生命保障系統，成本非常高昂；而重量較輕的太空探測器則是太陽系內行星際航行的主力。

推進方式

重力助推法

在太陽系中，由於飛往內行星的飛行器的軌道方向是朝向太陽的，所以其可以獲得加速度；而飛往外行星的飛行器由於是背向太陽飛行的，故其速度會逐漸降低。

雖然內行星的軌道運行速度要比地球的快得多，但是飛往內行星的飛行器由於受到太陽引力作用而獲得加速，其最終速度仍遠高於目標行星的軌道運行速度。如果飛行器只是計劃飛掠該內行星，就沒有必要為飛行器降速。但是如果飛行器需要進入環該內行星的軌道，那麼就必須通過某種機制為飛行器降速。

同樣的道理，雖然外行星的軌道運行速度要低於地球，但是前往外行星的飛行器在受到太陽引力作用而逐漸減速之後，其最終速度將仍低於外行星的軌道運行速度。所以也必須通過某種機制為飛行器加速。同時，為飛行器加速還能夠減少飛行所耗時間。

使用火箭助推是為飛行器加減速的重要方法之一。但是火箭助推需要燃料，燃料具有重量，而即使是增加很少量的負載也必須考慮使用更大的火箭引擎將飛行器發射出地球。因為火箭引擎的抬升效果不僅要考慮所增加負載的重量，也必須考慮助推這部分增加的負載質量所需的燃料的重量。故而火箭的抬升功率必須隨着負載重量的增加而呈指數增加。

而使用重力助推法，則飛行器無需攜帶額外的燃料就可實現加減速。此外，條件適宜的情況下，大氣制動也可用來實現飛行器的減速。如果可能，兩種方法可以結合起來使用，以最大程度的節省燃料。

例如，在信使號計劃中，科學家們即試用了重力助推法為這艘前往水星的飛行器進行減速，不過由於水星基本上不存在大氣，所以無法使用大氣制動來為飛行器減速。

霍曼轉移軌道

霍曼轉移軌道是一種變換太空船軌道的方法，途中只需兩次引擎推進，相對地節省燃料。

飛往火星和金星的飛行器一般使用霍曼轉移軌道法，該軌道呈橢圓形，其開始一端與地球相切，末尾一端與目標行星相切。該方法所消耗的燃料得到了儘可能的縮減，但是速度較慢——使用該方法的飛行器從地球達到火星需要1年多的時間。

大氣制動

大氣制動是一種太空船使用目標星球的大氣層來減速。阿波羅計劃返回地球的太空船沒有進入地球軌道，以弧形的垂直下降通過地球大氣層來降低太空船速度，直到降落傘系統可以順利展開。大氣制動不需要濃厚的大氣，大多數火星登陸器都使用該技術。

大氣制動的動能轉換成熱量，因此太空船需要防熱結構，以防止太空船燃燒。

核熱火箭

核熱火箭和太陽熱能火箭通常使用氫氣，並加熱到很高的溫度，然後通過火箭噴管而產生推力。

美國原子能委員會和NASA曾發展NERVA計畫，論證了核熱力火箭可以成為太空探索的一項可現實可靠的工具。在1968年底，SNPO測試完成最新型號的NERVA引擎——NRX/XE後，認為NERVA可以用於載人火星任務。儘管NERVA引擎在測試後已經被認為可以勝任飛行任務，而且引擎也正準備整合入宇航器中，但在最終飛往火星的夢想實現前，被尼克松政府取消。

NERVA曾被AEC，SNPO和NASA寄予厚望，而實際上，整個項目的成就也達到甚至超過它原先的目標。NERVA最主要的任務是「為太空任務提供核動力推進系統的科技基礎」。^[2]

太陽帆

太陽帆使用巨大的薄膜鏡片，以太陽的輻射壓做為太空船推進力。輻射壓不僅非常小，而且與太陽距離的平方成反比，但不同於火箭的是，太陽帆不需要燃料。推進力雖然很小，但是只要太陽繼續照耀著，太陽帆就能繼續運作。

太陽能集熱器、溫度控制面板和陽光下的樹蔭都可以視為特殊的太陽帆，太陽帆可以幫助在軌道上的太空船調整飛行姿態或是對軌道做少量的修正而無須耗費燃料。

電力推進

電力推進系統使用外部電源，例如核反應堆或太陽能電池來發電，加速化學惰性推進劑速度，並超越化學火箭。電力推進驅動器會產生微弱的推力，並因此不適合快速機動探測或從行星的表面發射。但是電力推進可以保持數天或數週的連續發射。

太空電梯

空間電梯的概念最初出現在1895年，由康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基提出。隨着近年納米技術取得的突破性進展，建造一部現實的空間電梯已經成為可能，預計其建造成本約100億美元，遠少於國際空間站或航天飛機計劃的投資。

離子推進

離子發動機原理是先將氣體電離，然後用電場力將帶電的離子加速後噴出，以其反作用力推動火箭。這是目前已實用化的火箭技術中，最為經濟的一種，因為只要調整電場強度，就可以調整推力，由於比衝（specific impulse）遠大於現有的其它推進技術，因此只需要少量的推進劑就可以達到很高的最終速度，而既然太空船本身不需要攜帶太多燃料，總重量大幅減少後就可以使用較小而經濟的運載火箭，節省下來的燃料更是可觀。

離子發動機缺點是推力很小，目前的離子推進系統只能吹得動一張紙，無法使太空船脫離地表，而且即使在太空中也需要很長的時間進行加速。離子推力器目前只能應用於真空的環境中。在經過很長時間的持續推進後，將會獲得比化學推進快很多的速度，這使得離子推力器被用在遠距離的航行中。

另見

載人火星任務

參考文獻

^ Interplanetary Flight: an introduction to astronautics. London: Temple Press, 亞瑟·查理斯·克拉克, 1950
^ Robbins, W.H. and Finger, H.B., "An Historical Perspective of the NERVA Nuclear Rocket Engine Technology Program", NASA Contractor Report 187154/AIAA-91-3451, NASA Lewis Research Center, NASA, July 1991.

[1] Interplanetary Flight: an introduction to astronautics. London: Temple Press, 亞瑟·查理斯·克拉克, 1950

[2] Robbins, W.H. and Finger, H.B., "An Historical Perspective of the NERVA Nuclear Rocket Engine Technology Program", NASA Contractor Report 187154/AIAA-91-3451, NASA Lewis Research Center, NASA, July 1991.

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