约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）应用物理实验室（Applied Physics Laboratory，APL）工程师正在对以前的理论火箭设计进行原型设计，该设计可能有朝一日将太空船带入星际空间（Interstellar Space）。他们利用太阳热而不是燃烧原理来为火箭引擎提供动力。
与安装在火箭尾部的传统引擎不同，该实验性太阳能引擎在外形上采用由黑碳泡棉制成的扁平防护罩。该引擎可兼做遮热板，以保护探测器免受太阳强光的照射，在表面下方充满氢气的线圈绕管同样发挥吸收太阳热的作用。
氢气膨胀、加压，然后从喷嘴喷发，产生推力。科学家称其为太阳热推进（Solar Thermal Propulsion）技术。“从物理学的角度来看，我很难想象有什么能在效率上击败太阳热推进，”APL实验室材料科学家Jason Benkoski指出，“但是你能阻止它爆发式的进展吗？”
Benkoski和他来自APL实验室和NASA的同事最近在线上“第三届年度星际探测器探索工作坊”分享了他们的设计。根据Benkoski的计算，这个真实版的引擎效率可能是当今火箭所用最先进化学燃烧引擎的3倍。
在2019年，NASA与APL合作开展了星际探测器研究。这项研究将决定未来10年可能启动的任务，以研究我们太阳影响范围之外的科学。太阳系尽头和星际空间起始点位置尚未完全完成共识，但有一个度量标准就是由太阳磁场和太阳风所构成太阳圈（Heliosphere）的边界，他们将不能再被探测到，科学家称之为太阳圈顶（Heliopause）。
APL室验室寄望打造更快、更远、更接近太阳的太空船
APL正在寻找一种探测器，它能够在不到20年的时间里就航行到离太阳圈最外层3倍距离远之处（500亿英里远）。为了弄清这一点，让我们看一下目前航行距离最远的记录保持者。
2012年，航海家1号（Voyager 1）太空船成为第一个脱离我们太阳系范围的人造飞行物。1977年泰坦3号（Titan III）运载火箭从美国太空总局肯尼迪太空中心升空后，这艘太空探测器就展开了为期2年的木星之旅，在那里它会被气态巨行星（Gas Giant）巨大引力弹射而加速展开前往土星、天王星和海王星的旅程（请参见完整的太空船时间表）。
航海家1号发射升空距今已近40年，距地球超过140亿英里远，并以时速38,000英里（mph）的速度航行。APL团队希望通过将该太空船加速至200,000 mph，并希望以原本一半的时间来完成旅行并打破这项记录。
为了实现这一目标，这艘太空船将必须首先完成另一项工作：在离太阳炽热表面仅100万英里处执行一次Oberth效应操作，这个动作是由现代火箭技术创始人之一Hermann Oberth创造的，其通过太空船引擎进一步加速坠入重力井之中，进而充分利用天体的引力。这很像跑下山以获得上山的动能。山越陡峭，或者你愈靠近像太阳这样的重力天体，就愈容易获得速度并让能量最大化。但问题是太阳非常非常热。
2025年，NASA帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）将执行最接近太阳的任务。它将以超过400,000 mph的速度航行到达距离太阳表面四百万英里的地方，届时将承受高达华氏2,500度的高温。为了抵御这个有如巨型核反应炉的热量，NASA为其探测器配备了4.5英寸厚的碳复合材料防护罩。
如果APL计划将探测器发送至距离太阳100万英里处的话，那么当它在进行Oberth操作时将需要承受华氏4,500度左右的高温长达2.5小时之久。这就是为什么NASA正在寻找可以包覆整艘太空船并能反射太阳热之新材料的原因。此外，流经隔热板的氢气可以像散热器一样发挥作用，进而将热能转变成为推进剂。
“我们希望制造出比以往更快、更远、更接近太阳的太空船，”Benkoski表示，“这就像你可能做过最困难的事情一样”。Benksoski和他的APL同事计划明年提交一份有关他们实验性火箭设计研究的报告。
（首图来源：Johns Hopkins University APL）