1. 化學燃燒推進

這是最常見也被人類最為掌握的技術(shù)，通過氧化劑和還原劑燃燒釋放大量熱量，燃燒的產(chǎn)物高速離開發(fā)動機，產(chǎn)生反推力。由于這個燃燒過程比較劇烈，且需要很重的發(fā)動機存在，一般不適合小型衛(wèi)星而適用于大型航天器。生活中汽車通過燃燒汽油來驅(qū)動，就是利用了化學燃料。

所用工質(zhì)：化學燃料燃燒后的產(chǎn)物

應用：航天飛機的軌道轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，國際空間站推進系統(tǒng)，天宮二號推進系統(tǒng)

2. 物理變化推進

這個過程中不會發(fā)生化學反應，通過工質(zhì)的物理變化，例如液態(tài)變成氣態(tài)的過程，加速離開衛(wèi)星產(chǎn)生反推力。它的好處在于不需要發(fā)動機燃燒室，質(zhì)量和體積都很小，可以提供較小且容易控制的推力。這種技術(shù)適用于任何一個衛(wèi)星，也是目前應用最廣的衛(wèi)星推進方式。而且它不僅可以用來改變軌道，還可以通過小型推力裝置控制姿態(tài)。生活中，水燒開后蒸汽將水壺蓋頂起，利用的就是水的物理變化。

所用工質(zhì)：高壓液態(tài)氣體，常態(tài)液體

應用：幾乎所有衛(wèi)星

例如2006年發(fā)射的新視野號（New Horizons）就攜帶了幾十公斤液氦進行軌道和姿態(tài)控制。利用微小噴管的精細控制，新視野號的軌道機動精度極高，最后成功抵達冥王星這一距離我們最為遙遠的矮行星（很不幸冥王星已經(jīng)被從太陽系九大行星中除名）。

其中幾個最典型的操作為：

a. 2006年3月9日，76秒內(nèi)速度變化1.16m/s；

b. 2007年9月25日，937秒內(nèi)速度變化2.37m/s；

c. 2010年6月30日，35.6秒內(nèi)速度變化0.44m/s；

要知道新視野號的速度在15000-45000 m/s的區(qū)間，如此小的速度變化是其他推進系統(tǒng)無法實現(xiàn)的。

3. 電推進

電推進就是將工質(zhì)電離后送入磁場，在磁場作用下離子以極高速度離開衛(wèi)星，從而產(chǎn)生反推力。由于電離效率很高且工質(zhì)離開的速度輕易達到幾萬米每秒，遠遠超過化學燃料工質(zhì)最高幾千米每秒的速度，電推進也是目前效率最高的推進方式，消耗工質(zhì)少而推進效果好。

所用工質(zhì)：可被電離粒子（例如氙）

應用：新一代各國衛(wèi)星

雖然電推進的推力很小，目前連一牛頓都是個巨大的障礙（一牛頓僅僅能拿起一個雞蛋而已）。但電推進是未來人類太空旅行的必備法寶，幾乎可以一直工作的電推發(fā)動機可以持續(xù)給航天器加速，聚沙成塔，到最后反而成為最有效的推進方式。

（采用了電推進的GOCE衛(wèi)星，甚至可以飛在距離地面僅250千米的軌道，電推可以持續(xù)克服空氣阻力©European Space Agency）

我國在實踐十七號衛(wèi)星和實踐十八號衛(wèi)星上都應用了電推進技術(shù)。目前在這個領域，我國處于國際領先水平。

4. 光能推進

前文也提到了，太陽光照在衛(wèi)星表面上被反彈時會產(chǎn)生壓力，而如果合理利用，這部分壓力就可以變成推力。目前國際上關(guān)于它的研究也是航天領域的熱點。

所用工質(zhì)：光子

應用：實驗階段

（2010年發(fā)射的日本星際風箏是目前唯一依靠太陽能作為推進系統(tǒng)的航天器©日本航空宇航開發(fā)局）

霍金和一些瘋狂的科學家甚至提出了采用人造激光推進航天器進行星際旅行的想法。他們通過地面激光發(fā)射站組網(wǎng)，可以將無數(shù)個指甲大小的小型航天器加速到四分之一光速，從而拜訪距離太陽最近的恒星，4.2光年外的比鄰星。

（霍金提出的推進系統(tǒng)想象圖，但目前僅僅是想法©https://www.theverge.com/）

5. 無工質(zhì)推進

有個航天愛好者團隊有個更瘋狂的想法。他們提出了無工質(zhì)推進系統(tǒng)的可能性，這個想法看似像永動機一樣夸張：不使用任何工質(zhì)，意味著不必攜帶多余負重，也不依賴宇宙環(huán)境，憑空產(chǎn)生動力。

在很多專家質(zhì)疑民科的情況下，NASA還是支持了一個叫做EMdrive的無工質(zhì)發(fā)動機研究項目，它通過封閉錐型腔體內(nèi)的微波光子電磁跳躍來產(chǎn)生推力。

（發(fā)動機外形圖© http://emdrive.com/）

但它目前并未獲得科學界認可，給NASA的報告中，在不能排除其他因素影響的前提下，也僅僅產(chǎn)生了微牛頓級別的推力。雖然這個的確在理論上不能讓人信服，但這個團隊能開展這樣的研究，也算是做了些有意義的事情吧。

（科普中國出品，中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心監(jiān)制，原文發(fā)表于知乎，觀察者網(wǎng)獲授權(quán)轉(zhuǎn)載）