火箭（也称运载器或运载工具）可以将卫星和其他航天器送入不同的空间轨道，将人类送往月球，将空间探测器或宇宙飞船推向宇宙深处。除此之外，火箭在军事上还可以用于弹道导弹，让它到达预定高度和速度后，其分离出的弹头沿抛物线轨道飞向上万公里外的敌方目标；也可以用于巡航导弹或高超音速武器，助推它们加速飞行并达到需要的速度，更有效地飞行和攻击远处的敌方目标。

　　化学推进技术难以满足航天与导弹发射任务需求

　　火箭推进技术对火箭的性能至关重要，其每一次进步，都预示着航天事业的巨大发展，促进着人类星际旅行的梦想变为现实，并不断提升导弹等武器装备的水平。目前，航天器和弹道导弹上广泛使用的火箭推进技术是化学推进技术，即将火箭自身携带的化学燃料（燃烧剂和氧化剂）在燃烧室内点燃产生高温高压气体，并让其通过火箭尾部喷嘴加速后喷出形成推力，不断推动火箭加速运动。至今，这种技术仍是航天器和弹道导弹发射所依赖的不二选择，也是它们被发射后实施轨道转移或变轨机动的主要技术。然而，化学推进技术也存在明显的问题，譬如，化学燃料大多有毒、安全性不好、对环境有污染、能量密度偏低、火箭飞行时自身要携带大量燃料，导致其有效载荷能力弱、推进效费比小、加速性或速度增量不足等。所以，即使是使用当今最有效的化学推进技术，也难以满足目前某些航天与导弹发射、深空探测以及星际旅行等任务的需求。

　　非化学推进技术的“黑马”——微波推进技术

　　除了化学推进技术外，还有非化学推进技术。它们也均是通过不同方式将其他形式的能量转换为动能，产生火箭的推力。譬如，已经达到一定实用化程度的电推动技术；正在研究和发展的激光、离子、核聚变、电磁炮、太阳帆（光压）、电动帆、微波电热和核子脉冲等推进技术；曾经被提出但非常玄幻神秘、实现难度超大的反物质、时空扭曲、虫洞利用和多维空间等推进技术。

　　在上述非化学推进技术中，微波推进技术最吸引公众眼球。它虽然提出的时间不长，但却被很多学者誉为是一项“真正伸手可及的革命性的推进技术”，可能给航天和军事领域带来巨大变革，无疑是非化学推进技术中的一匹“黑马”。

　　微波推进技术是指利用电磁作用，让产生的微波在容器或腔体内来回反射释放能量，来获得推力的一种推进技术。由于涉及电磁概念，因此，有时也称为电磁驱动或电磁引擎技术，而其所支撑的引擎就是电磁引擎或微波引擎。其作用原理是用电力首先通过磁控管的电磁作用，将产生的微波注入或辐射进推力装置中一个封闭的锥形腔体内，然后带有能量的微波就能在腔体内来回反射，在腔体的两面形成推力差，从而为微波引擎汇集起前进的动力。实际使用时，太阳能可以作为维持腔体内微波运动的电力来源。

　　表面上看，微波推进技术没有类似化学推进技术中的喷出气体或工质，在不对外界产生任何作用力的情况下，“凭空”就能获得推进力，似乎不符合牛顿第三定律和动量守恒定律等物理定律。有人形容说，这就像一个两臂环绕自己的人，自己发力将自己抱起来，令人难以想象。正因为如此，微波推进技术自从在2000年左右被英国工程师罗杰·肖耶提出并测试验证之后，饱受非议，甚至有人视之为是如永动机般痴人说梦的“伪科学”。

　　但是，也有学者经过分析论证甚至试验后，并不认为微波推进技术在本质上与牛顿第三定律和动量守恒定律等物理定律相悖。他们给出的观点或解释主要有四个方向：一是微波是以光速在封闭体内运动，不能完全用化学推进技术中的工质和冲量概念来理解，况且微波应该也是一种特殊的工质，它运动时也是把自身能量转换为动能，形成推力；二是真空中可能也有人们迄今还未知的粒子，它们不停地产生又迅速消失，微波运动时“推挤”这些粒子就可能产生前进的推力；三是圆锥形腔体特定的设计，带来其内部电磁场的不均匀分布，由此就让微波产生了推力；四是封闭的腔体内微波的电磁场中存在带电粒子，它们在电磁力的作用下获得了能量和动量，进而形成了推力。相比较而言，这些解释是认真和严肃的，但仍有相当数量的学者还认为这一说法推测的成分多、论证的因素少，尚难以自圆其说。

　　微波推进技术在应用上初显“希望之光”

　　迄今为止，来自学者的比较主流观点是，虽然对微波推进技术形成推力的原因，暂时还不能找到令人满意的解释，虽然不能完全证明它符合牛顿第三定律和动量守恒定律等物理定律，但基本能肯定它并不违反这些定律，主要原因是微波推进技术不像有些非化学推进技术那样可望而不可及，利用它既能制作成有形的、实实在在的装置，还通过试验验证其确实有效，并在应用上已初显“希望之光”。虽然微波推进技术还无法很快在理论上找到普遍认可的合理解释，但这并不妨碍大家先对它积极进行试验，寻找它的特点，看看它的过人之处，并逐步把它在某些场合用起来。就像中国当初发明火药一样，使用了很长时间人们都并不完全明白它的机理，只是知道它十分有效，制成的热兵器杀伤效能远超冷兵器。随着应用的不断扩展，人们对火药的研究逐步深入，才完全弄清了它的原理，从而不断把它发扬光大，最终导致由火药催生出的热兵器完全取代了冷兵器，并促进了人类文明的进程。难道对微波推进技术就不能这样吗？

　　基于此，很多国家的工程师们对微波推进技术都开展了先行研究，还获得了一定进展。美国这几年对微波推进技术更是情有独钟，投入了大量人力物力。据媒体披露，2013年8月，美国国家航空航天局（NASA）就组装了一台类似微波推进技术概念的微波（电磁）引擎；2015年5月，NASA还悄悄地进行了进一步的微波引擎真空环境下的试验；不久前，它又完成了全新的微波引擎的试验测试，引起了世界范围的极大关注。这些研究和试验释放出的信息是，微波推进技术在没有干扰和扰动的真空条件下也能产生推力，表明它确实是有效的。而且相对于目前的化学推进技术，它不需要传统意义上的工质，无高温燃气流烧蚀、传热和环境污染等问题，推力振动小且不受工作环境影响，对发射场地的要求不高，能大幅简化火箭等推进器的结构并缩小其体积和重量，延长寿命，降低成本，提高推进效能。更重要的是，除非出现不为人知的某种故障和磨损，只要有电力提供，它就能永不停息地运转并产生推力，使航天器以无法想象的速度向空间行进——4小时抵达月球、70天驶往火星、18个月造访冥王星、100年飞到4.3光年远的半人马星座阿尔法星系。而用目前的化学推进技术，航天器要到达同样的目的地，则分别需要花费3天、7个月、10年、数万年的时间。

　　微波推进技术拥有如此大的能量和科幻般的性能，一旦应用，对人类航天发展无疑将会带来脱胎换骨的改变。相信在不久的将来，微波引擎的推力就有望提高到工程推广所需要的毫牛级甚至牛级，从而让它先获得应用的突破，开始在航天器的姿态控制、轨道机动和空间变轨等方面发挥重要作用。那样的话，或许人们对微波推进技术机理的认识也会随之上升到新的高度。

　　（作者单位：国防科技大学）