[发明专利]一种利用激光加速核衰变的推进方法和系统

权利要求书

1.一种用于推进太空飞行器的推进装置，其特征在于，所述推进装置固定于所述太空飞行器的主体结构上，且所述推进装置包括一个或多个近光速粒子推进单元，所述近光速粒子推进单元包括：推力产生结构、推力承接结构和激光系统，其中，

所述推力产生结构包括核衰变材料和金属颗粒，其中，所述核衰变材料自然衰变产生近光速粒子，部分所述近光速粒子的动量被直接用作产生推进所述太空飞行器飞行的动力；所述推力产生结构中，所述核衰变材料和所述金属颗粒均匀分布；

所述推力承接结构与所述太空飞行器的主体结构连接，且所述推力承接结构与所述推力产生结构相邻，用于承接所述近光速粒子产生的动力且将所述动力传递至所述太空飞行器以推进所述太空飞行器飞行；

所述激光系统产生激光，所述激光作用于含所述金属颗粒的所述推力产生结构后，所述金属颗粒在激光作用下发生谐振，加速所述核衰变材料衰变释放近光速粒子，产生推力；

并且所述推力产生结构中，所述核衰变材料和金属颗粒的重量总含量≥50wt％。

2.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述近光速粒子推进单元位于所述太空飞行器的外侧且对称分布。

3.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述多个近光速粒子推进单元连接形成推力帆结构。

4.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述核衰变材料自然衰变产生的近光速粒子包括向背离所述推力承接结构方向的近光速粒子P’和向所述推力承接结构方向的近光速粒子P，其中，部分所述近光速粒子P’的动量被直接用作产生推进所述太空飞行器飞行的动力。

5.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推力产生结构的厚度为0.01-100000μm。

6.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推力产生结构的形状选自下组：涂层状、薄膜状、网孔状、片材状、线材状、块状、或其组合。

7.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推力产生结构中，所述核衰变材料和金属颗粒的重量总含量≥80wt％。

8.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推力产生结构中，所述核衰变材料和所述金属颗粒的质量比为1－99：1－99。

9.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述推力产生结构中所述核衰变材料和所述金属颗粒紧密接触。

10.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，组成所述核衰变材料的放射性元素的同位素的半衰期在激光激励下缩短至其自然衰变半衰期的1/10⁵⁰－1/10³。

11.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，组成所述核衰变材料的放射性元素的同位素的自然核衰变半衰期≥10年。

12.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，组成所述核衰变材料的放射性元素的同位素在激光激励下的核衰变半衰期≤10⁷秒。

13.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述核衰变材料由选自下组的放射性元素的同位素组成：钚、铀、镭、或其组合。

14.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述金属颗粒的粒径为10－10000nm。

15.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，组成所述金属颗粒的金属元素为金。

16.如权利要求1所述的推进装置，其特征在于，所述激光经所述推力承接结构的激光照射区域透过所述推力承接结构。

17.如权利要求16所述的推进装置，其特征在于，所述推力承接结构的激光照射区域的材料是能透过激光的透明材料。

18.如权利要求17所述的推进装置，其特征在于，所述透明材料为选自下组：石英、金刚石、各类光学玻璃、或其组合。

19.如权利要求16所述的推进装置，其特征在于，所述推力承接结构的激光照射区域的材料是不能透过激光的不透明材料，且在激光前进路径上设有一个或多个贯通所述推力承接结构的孔，所述孔用于透过所述激光。