請詳細描述火箭發(fā)動機的現(xiàn)發(fā)展階段，發(fā)展成果，應(yīng)用原理，實例

【專家解說】：現(xiàn)在火箭正從傳統(tǒng)火箭向小型推力化發(fā)展，在發(fā)展中因為傳統(tǒng)火箭發(fā)動機推進依靠氣體膨脹來推進，然而氣體膨脹速度只有3-4米一秒，于是被迫放棄在太空中長時間用該方法推進，依據(jù)康士坦丁的火箭推力方程，在外太空中推進劑質(zhì)量取決于推進速度和所要求的速度增量，當對外太空星球探測時，幾乎推進劑要占去90%以上，成本極高，現(xiàn)在主要成熟的是微波推進技術(shù)，等離子推進技術(shù)，太陽帆推進技術(shù)，尤其是等離子推進技術(shù)較為成熟，它以等離子體為推進動力，以激光照射氣體，使其加速到極高速度，等離子推進，電推進方式之一。即等離子體中的電子在交叉垂直的電場和磁場的作用下做霍爾漂移運動，而噴射出的離子形成推力來推進航天器前進。目前的等離子推進是深空探測、衛(wèi)星軌道保持方面最有前途的電推進方式。
30年前，在哥斯達黎加出生，有1/4華人血統(tǒng)的張福林（Franklin R. Chang Diaz）還在麻省理工大學(xué)攻讀等離子物理學(xué)博士學(xué)位時就這么認為。到了2009年6月，作為前航天員兼物理學(xué)家，Ad Astra火箭公司創(chuàng)始人、首席設(shè)計師，張福林帶領(lǐng)著團隊成功測試了VASIMR的第一節(jié)引擎后，對這一觀點更加堅定。
VASIMR，全功率可變比沖的磁等離子體火箭（Variable-specific-impulse magnetoplasma rocket），盡管離最終完善仍有距離，但已經(jīng)在航天界中引起了巨大反響。
因為，當它真正誕生，登陸火星的時間將會從250天縮短為39天。
石墨烯在光作用下的運動現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)可作為新的太空動力來源,碳世紀發(fā)現(xiàn)了這項重大應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，并成功研制了該項裝置，充分展示了石墨烯材料火箭的光推動作用，[1] 使電推動不再受化學(xué)試劑的限制。
在科幻小說中，飛行器總能為星際旅行的全程提供動力。但在現(xiàn)實中，火箭推進器的發(fā)動機技術(shù)，根本無法實現(xiàn)這一點。
相對于裸露在外的推進劑儲箱，化學(xué)火箭的發(fā)動機看上去很小，但它的胃口很大?！俺缘枚啵苫畹男蕝s不高。”張福林說。這種發(fā)動機吞噬掉的海量能源，只在提供短期動力方面有效——儲存的燃料很快用完，推進器馬上被當成垃圾扔掉?；瘜W(xué)火箭的大部分燃料被用來擺脫地球引力，剩余的一點則被用來推動火箭的“太空滑行”?；鸺w往目的地，僅僅是依靠慣性。對于星際飛行來說，這種引擎顯然力不從心。
“土星5號”就是典型代表。它的第一級裝有2075噸液氧煤油推進劑。一旦發(fā)動機點火，它可以在2分34秒內(nèi)全部“喝”完這些“飲料”。高溫氣體以2900米/秒的速度噴射，卻僅僅夠?qū)?7噸的有效載荷送上月球。在全部能夠產(chǎn)生的3500噸推力中，很大一部分被用來“拖”起火箭自身和2000多噸燃料。所以它的“比沖量”并不高，只有300多秒，表明了它的推進效率的低下。這就是為什么要將一個質(zhì)量很小的人送上太空，卻必須使用一枚巨大火箭的原因。
等離子發(fā)動機，或者俗稱的“離子推進器”采取了一種和化學(xué)火箭完全不同的設(shè)計思路。它使用洛倫茲力讓帶電原子或離子加速通過磁場，來反向驅(qū)動航天器，和粒子加速器與軌道炮都是同樣的原理。“等離子火箭在一定時間內(nèi)提供的推力相對較少，然后一旦進入太空，它們就會像有順風助陣的帆船，逐漸加速飛行，直至速度超過化學(xué)火箭?！睆埜Ａ终f。
實際上，迄今已有多個太空探測任務(wù)采用等離子發(fā)動機，如美國宇航局探測小行星的“黎明號”（Dawn）探測器和日本探測彗星的“隼鳥號”（Hayabusa）探測器，而歐洲空間局撞擊月球的SMART-1探測器的目的之一，就是驗證如何利用離子推進技術(shù)把未來的探測器送入繞水星運行的軌道。
這些已經(jīng)實用的離子發(fā)動機都很迷你，多屬于輔助發(fā)動機，推力和加速度都很小，要使航天器達到預(yù)定的飛行速度，用時極長—SMART-1的等離子體發(fā)動機提供的加速度只有0.2毫米/秒方，推力只相當于一張紙對于手掌的壓力。這樣的發(fā)動機，帶上一只螞蟻都無法脫離地球的重力場。
但它們在太空中的表現(xiàn)能夠彌補這個缺陷。優(yōu)越的比沖量，也就是能用更少的燃料提供更多的動力，使它最終能把傳統(tǒng)的化學(xué)火箭遠遠拋在身后?！?998年發(fā)射的深空1號（Deep Space 1），由德爾塔火箭送上太空，然后由離子發(fā)動機推動。它的離子發(fā)動機產(chǎn)生0.09牛頓的推力，比沖量相當于液體火箭的10倍。每天消耗100克氙推進劑，在發(fā)動機全速運轉(zhuǎn)的情況下，每過一天時速就增加25~32米。它最終的工作時間超過14000小時，超過了此前所有傳統(tǒng)火箭發(fā)動機工作時間的總和?！睆埜Ａ纸榻B道。
正是這一原因，使等離子發(fā)動機成為航天界新的寵兒。等離子發(fā)動機中的新秀VASIMR被美國航空航天研究所（AIAA）列為2009年十大航天新興項目。NASA的新任掌門人查爾斯·博爾登（Charles Bolden）也非?？春肰ASIMR，NASA向Ad Astra 火箭公司提供經(jīng)費，希望他們能夠完成自己的承諾——讓VASIMR在2012年或2013年能夠安裝到國際空間站上進行點火測試。
現(xiàn)在大部分國外航空器都以此為動力最為著名的因為NASA的曙光號（Dawn），該飛行器目的為灶神星，谷神星，以其距離過遠只能用等離子推進