火箭科学通常被认为是一个复杂而具有挑战性的领域，但创新和不懈坚持一直是太空探索的核心。从太空竞赛的先驱时代到商业太空旅行的当代，火箭设计和操作的基本原则在一个多世纪以来没有发生重大变化。但是Linear AeroSpike（LAS）火箭发动机的引入和德国航空航天初创公司POLARIS的出现可能带来颠覆性的变革。

Linear AeroSpike火箭发动机

火箭发动机的工作原理是通过喷嘴从燃烧室排出气体来产生推力。这种喷嘴最常见的设计是钟形，这种设计几十年来基本保持不变。然而，这种设计有其局限性：它在特定的环境压力下发挥最佳功能，但随着火箭上升到更高高度的更稀薄大气层，其效率会降低。为了解决这个问题，工程师传统上使用多级火箭，在飞行的不同阶段使用不同的喷嘴来最大限度地提高效率。

而Linear  AeroSpike（LAS）发动机则采用了不同的方式，这个概念自20世纪50年代以来一直存在，美国宇航局为其航天飞机的继任者X-33/VentureStar和SR-71 Blackbird进行了实验。LAS发动机为传统火箭发动机的高度效率难题提供了替代解决方案。

如果把传统的火箭发动机想象成一个大管子，一端闭合，另一端打开。在这个管子里，你有一个燃烧火箭燃料的腔室，以产生热的高压气体。这种气体想逃逸，它通过冲出管子的开口端来做到这一点。开口端或喷嘴的形状很重要，因为它有助于引导气体的流动，这反过来又推动火箭前进。这就是我们所说的推力。

在大多数火箭发动机中，喷嘴的形状像一个钟形（上图上半部分，下半部分是LAS）。这种钟形在海平面上效果很好，那里的空气更厚，但随着火箭爬得更高，空气变薄，钟形的效率会降低。

而Linear AeroSpike（LAS）发动机不是钟形喷嘴，而是独特的尖刺形设计。燃料进行燃烧的燃烧室排成一排，或“串联”排列在发动机顶部。在这一排的一侧，有一个开放区域。当热气体离开燃烧室时，它由一侧的尖刺形状引导，另一侧是气压进行引导。

随着火箭的攀升和空气变得稀薄，热气体膨胀从而填充更多的开放区域。这就是我们所说的“虚拟钟形”。这个“虚拟钟形”的伟大之处在于，它可以根据气压改变尺寸，这使得发动机在不同高度都能以比较高的效率工作。

由于这种设计，LAS发动机可以比传统的火箭发动机更小更轻，但仍然提供比较大的负载。这也可以让火箭以更长的距离或更高的速度飞行。

然而，由于LAS产生的大量热量以及能够承受此类条件的材料稀缺，LAS发动机在很大程度上仍需要进行测试。随着3D打印技术的出现开辟了新的可能性。它不仅允许使用创新材料，还促进了改进的冷却系统的设计，使LAS发动机更接近现实。

德国POLARIS公司：LAS火箭发动机航天飞机开发的先驱

在这种革命性变化的前沿，有一家德国航空航天初创公司POLARIS，在三十多年的德国和欧洲航天飞机研究的基础上，POLARIS正在开发一种改变游戏规则的可重复使用的空间发射和高超音速运输系统，其运行方式类似于飞机。

他们的旗舰项目，航天飞机AURORA，是这些努力的成果。AURORA将飞机和火箭 发射器技术整合到独特的飞行器设计中。这种组合不仅可能提供经济可行性，还为常规、低成本和安全的空间获取铺平了道路。为了验证该技术并加快航天飞机的开发，POLARIS一直在制作一系列不同比例的飞行演示器。

最近来自德国政府的Bundesamt für Ausrüstung、Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr（BAAINBw）即联邦国防军设备、信息技术和在职支持办公室的资助，可能会使得该公司LAS火箭发动机的首次飞行测试得以进行，这是人们热切期待的里程碑。

太空旅行的未来正处于重大变革的风口浪尖上。随着Linear AeroSpike发动机的推出和POLARIS等公司的开拓性努力，技术和设计的进步有可能使空间旅行更加容易和经济，将为科学发现甚至人类对其他行星的殖民开辟新天地。