NASA和中国计划将机组任务安装到火星在接下来的十年中。尽管这在太空探索方面代表了巨大的飞跃，但它也带来了重大的后勤和技术挑战。
首先，当我们的两个行星彼此之间的最接近地点时，任务只能每26个月发射一次火星（在“在”期间反对”）。使用当前的技术，从地球到火星要花费六到九个月。
即使有核热或核电推进（NTP/NEP），单向过境也可能需要100天才能到达火星。
但是，来自蒙特利尔的一组研究人员麦吉尔大学评估了激光 - 热推进系统的潜力。根据他们的研究这是一种依赖于新型推进系统的航天器 - 使用激光器来加热氢燃料 - 可以将到火星的过境时间减少到仅45天！
激光 - 热刺激系统的概念渲染。 （Duplay等，2022）
这项研究由Emmanuel Duplay，McGill毕业生和现任MSC航空工程专业的学生tu delft。他加入了副教授安德鲁·希金斯（Andrew Higgins）以及多个研究人员机械工程系在麦吉尔大学。
他们的研究标题为“使用激光 - 热推进的快速过渡到火星任务的设计”，最近提交给期刊天文学和天文学。
近年来，指导能源（DE）推进一直是大量研究和兴趣的主题。示例包括星光程序- 也称为星际勘探（深入）和定向能源星际研究（DEIS）计划的定向能量推进 - 由菲利普·卢宾教授和UCSB实验宇宙学组（ECG）。
作为NASA资助的研究的一部分，这些研究始于2009年，这些计划旨在适应星际任务的大规模DE应用程序。
还有突破性星际和项目蜻蜓，两者都从设计研究由星际研究倡议（i4is）在2013年。这些概念要求一个Gigawatt-Power激光阵列，以加速光线邮件和小型航天器的光速（又称相对速度），以在数十年来到达附近的星系，而不是几个世纪或几个世纪或千年。
但是，尽管这些概念是焦点的星际，但Duplay及其同事探索了星际概念的可能性。
正如Duplay今天通过电子邮件向Universe解释的那样：
“导向能力推进的最终应用将是将一只光拖到星星上，以进行真正的星际旅行，这是激励我们的团队进行这项研究的可能性。我们对如何在太阳能系统中使用相同的激光技术来进行快速过境，希望这是一种近距离的踩踏石，可以证明该技术可以证明技术。”
除了激光帆的推进外，DE还在其他几个太空探索应用中探索。这包括动力束缚往返航天器和永久性栖息地（例如，Artemis计划），通讯，小行星防御，以及寻找可能的技术签名。
还有一个概念，即由激光航天器进行调查NASA作为作为合作研究的一部分UCSB ECG和麻省理工学院。
对于此应用，激光器用于在航天器上的光伏阵列传递电源，该阵列被转换为电力以供电霍尔效应推进器（ION发动机）。这个想法类似于核电推进（NEP）系统，激光阵列代替核反应堆。正如Duplay解释的那样，他们的概念是相关的，但不同：
“我们的方法对这些概念是免费的，因为它使用了相同的阶梯式激光概念，但会在航天器上使用更激烈的激光助焊剂直接加热推进剂，类似于巨型蒸汽水壶。这使航天器可以快速加速地迅速加速地球，因此仍然可以在地球附近，因此不需要集中点心，因此不需要焦点。
“我们的航天器就像一个拖曳器，在仍然靠近地球的同时非常迅速地加速。我们相信我们甚至可以使用相同的激光驱动的火箭发动机将助推器重新带回地球轨道，因为它已将主要车辆扔给了火星，从而使其能够快速将其循环起来，以便将其恢复为下一次发射。”
在这方面，Duplay及其同事提出的概念类似于核热推进（NTP）系统，在该系统中，激光代替了核反应堆。
除了DE和氢推进剂外，激光 - 热航天器的任务体系结构还包括来自其他体系结构的几种技术。如Duplay所示，它们包括：
“ [a]纤维光激光器的r仪充当单个光学元件，充气空间结构，可用于在激光束到达航天器进入加热室时，可用于聚焦激光束，并开发出高温材料，从而使航天器在到达时可以在火星大气旁撞击。”
鉴于火星上没有激光阵列可以使航天器到达火星后，因此这是必不可少的。
“充气反射器是其他定向能量架构的关键：与光伏面板相比，它可以具有高度反射性，它可以维持每单位面积的激光功率更大，这使得与激光阵列相比，与激光电动推进相比，此任务可行，” Deplay补充说。”
通过将这些元素结合起来，激光热火箭可以将非常快的火星转移到高达六个星期的情况下，这仅在核动力火箭发动机上才被认为是可能的。
最直接的好处是，它为深空转移的危害提供了解决方案，例如长时间暴露于辐射和微重力。
Duplay说，与此同时，任务提出了一些障碍，因为所涉及的许多技术都是出血边缘，尚未进行测试：
“激光加热室可能是最重大的挑战：我们是否可以包含氢气，我们的推进剂，因为激光束将其加热到大于10,000 K的温度，而同时保持室内墙壁的墙壁保持凉爽？我们的模型说这是可行的，但目前不可能进行全面测试，因为我们还没有建造的100 mW lasers。”
尽管这种提议的任务体系结构以及其他类似的建议中的许多技术仍在理论和发展阶段，但毫无疑问，它们的潜力仍然存在。
将到达火星的时间减少到几周而不是几个月的时间里将解决火星任务的两个最大挑战 - 后勤和健康考虑。
此外，在地球和火星之间建立快速透射系统将加快地球与火星之间的基础设施的创造。这可能包括火星轨道上的网关式空间站，例如洛克希德·马丁（Lockheed Martin）提出的火星大本营，以及一个激光阵列，以减速传入的航天器。
这些设施的存在还将加速计划在表面上建立永久性的人类存在。
正如希金斯教授得出结论的那样：
“伊曼纽尔（Emmanuel）LED的火星中45天的设计研究是通过探索菲利普·卢宾（Philip Lubin）小组正在发展的其他临近阵列激光技术的近期应用。
