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激光推进是利用远距离高能激光加热气体工质，使气体热膨胀产生推力，推动飞行器前进的新概念推进技术，具有比冲高、有效载荷比大、发射成本低等优点，可广泛用于微小卫星近地轨道发射、地球轨道碎片清除、微小卫星姿态和轨道控制等领域。应用于卫星近地轨道发射时，可使发射成本降低至每千克几百美元，远远低于目前化学火箭每千克上万美元的发射成本，因而受到各国广泛关注。
据介绍，目前实验室已拥有由中国科学院院士、科技领军人才和中青年学术专家组成的科技创新团队，主要开展激光推进应用基础、等离子体流动控制与推进技术、推进流场测试和诊断技术等方面的研究。实验室的成立，将有力推动我国空天飞行推进新技术基础理论研究、前沿技术创新和科研成果推广，为我国空天飞行推进新技术创新发展提供重要保障。
激光推进的基本原理是将远距离激光能量导入推进器中的推进剂中， 使其温度急剧升高，形成高温高压气体或等离子体， 然后从喷管中喷射出来， 从而产生推力。
激光推进的实质就是激光与物质的相互作用， 激光推进器的性能主要取决于三个参数： 所用工作物质的特性， 加热室的压力和激光器的功率。
航天发射不再依赖化学火箭，也许不是梦想！我国首个激光推进及其应用国家重点实验室今天在装备学院揭牌成立。这标志着我国已迈出探索新型高效航空航天推进技术研究的坚实步伐。“激光推进及其应用国家重点实验室由科技部批准立项建设，是我国首个激光与航空航天交叉领域的实验室。”实验室主任、博士生导师洪延姬介绍，“实验室在国际上率先提出激光推进能量转化的重大机理，并实现了部分研究成果的转化应用。”
美国宇航局和中国计划在未来十年内执行载人火星任务。虽然这代表了太空 探索 方面的巨大飞跃，但也带来了重大的后勤和技术挑战。 首先，只有在我们的两颗行星在其轨道上彼此最近的点（在“对冲”期间）时，才能每 26 个月向火星发射一次任务。使用目前的技术，从地球到火星需要六到九个月的时间。 即使使用核热或核电推进 (NTP/NEP)，单程过境也可能需要 100 天才能到达火星。 然而，蒙特利尔麦吉尔大学的一组研究人员评估了激光热推进系统的潜力。根据他们的研究，依靠新型推进系统（使用激光加热氢燃料）的航天器可以将前往火星的运输时间缩短至仅 45 天！ 激光热力推进系统的概念渲染。（杜佩莱等人，2022） 这项研究由麦吉尔大学毕业生、目前就读于代尔夫特理工大学航空航天工程硕士的Emmanuel Duplay领导。安德鲁·希金斯副教授和麦吉尔大学机械工程系的多名研究人员也加入了他的行列。 他们的研究题为“使用激光热推进快速穿越火星任务的设计”，最近提交给了《 天文学与天文学 》杂志。 近年来，定向能（DE）推进已成为研究和兴趣的主题。示例包括由Phillip Lubin 教授和UCSB 实验宇宙学小组(ECG)开发的星光计划- 也称为星际 探索 定向能推进 (DEEP-IN) 和定向能星际研究 (DEIS) 计划。 作为 2009 年开始的 NASA 资助研究的一部分，这些计划旨在使大规模 DE 应用适应星际任务。 还有Breakthrough Starshot和Project Dragonfly，这两个项目都来自于 2013 年由星际研究倡议(i4iS)主持的一项设计研究。这些概念需要一个千兆瓦功率的激光阵列来将光帆和小型航天器加速到一小部分光速（又称相对论速度）在几十年内到达附近的恒星系统，而不是几百年或几千年。 但是，尽管这些概念的焦点是星际，但 Duplay 和他的同事们 探索 了星际概念的可能性。 正如 Duplay 通过电子邮件向 Universe Today 解释的那样： 除了激光帆推进之外，DE 还在 探索 其他几个太空 探索 应用。这包括往返于航天器和永久阴影栖息地（例如，阿尔忒弥斯计划）的电力传输、通信、小行星防御以及寻找可能的技术特征。 NASA正在研究激光电动航天器的概念，这是UCSB ECG 和 MIT合作研究的一部分。 对于此应用，激光用于向航天器上的光伏阵列供电，然后将其转化为电能为霍尔效应推进器（离子发动机）提供动力。这个想法类似于核电推进(NEP) 系统，其中激光阵列取代了核反应堆。正如 Duplay 解释的那样，他们的概念是相关的但不同的： 在这方面，Duplay 和他的同事提出的概念类似于核热推进 (NTP) 系统，其中激光取代了核反应堆。 除了 DE 和氢推进剂之外，激光热航天器的任务架构还包括来自其他架构的多项技术。正如 Duplay 所指出的，它们包括： 最后一个元素是必不可少的，因为火星上没有激光阵列可以在航天器到达火星后对其进行减速。 “充气反射器是其他定向能量架构的关键：设计为高反射性，它可以在单位面积上承受比光伏面板更大的激光功率，与激光电推进力，”Duplay 补充道。 通过结合这些元素，激光热能火箭可以在短短六周内实现非常快速的火星穿越——这在以前被认为只有核动力火箭发动机才有可能。 最直接的好处是它提供了一种解决深空过境危害的解决方案，例如长时间暴露在辐射和微重力下。 与此同时，Duplay 说，这项任务也存在一些障碍，因为其中涉及的许多技术都是最先进的，并且尚未经过测试： 虽然这个提议的任务架构中的大部分技术——以及其他类似的提议——仍处于理论和开发阶段，但它们的潜力是毫无疑问的。 将到达火星的时间从几个月减少到几周，将解决火星任务的两个最大挑战——后勤和 健康 方面的考虑。 此外，建立地球和火星之间的快速交通系统将加速地球和火星之间的基础设施建设。这可能包括火星轨道上的类似网关的空间站，如洛克希德马丁公司提出的火星大本营，以及用于减速进入航天器的激光阵列。 这些设施的存在也将加速在地表建立永久人类存在的计划。 正如希金斯教授总结的那样：
2012年12月7日，中国首个激光推进及其应用国家重点实验室在装备学院揭牌成立。这标志着中国已迈出探索新型高效航空航天推进技术研究的坚实步伐。实验室已拥有由中国科学院院士、科技领军人才和中青年学术专家组成的科技创新团队，主要开展激光推进应用基础、等离子体流动控制与推进技术、推进流场测试和诊断技术等方面的研究。
激光推进技术是一种基于强激光与物质相互作用原理的有望实现飞行器近地轨道发射的新型推进技术。与传统的化学推进相比，激光推进的载荷比更高、推进参数的调节范围更大，并且可以超越每一级化学燃料火箭的速度上限。在不远的将来，激光推进技术有希望在空间垃圾清除、飞行器姿态调整、飞行器轨道机动以及近地轨道发射乃至深空飞行任务中发挥重要的作用。
早在1953 年，德国空间技术的先驱E. Saenger 就预言了使用光辐射进行空间推进的可能性。1969 年，美国空军火箭推进实验室(AFRPL)的R. L. Geisler 提出了利用激光辅助火箭推进的概念[7]，相关研究成果于1972 年6 月发表。几乎与此同时，美国Avco Everett实验室的A. Kantrowitz 在Astronautics& Aeronautics杂志上发表了名为“Propulsion to Orbit by Ground-Based Lasers” 的论文。他认为，利用地基激光器发出的激光束轰击化学惰性推进剂能够提供一种可以克服化学推进系统低比冲限制的新型推进方式。
在激光推进概念提出后不久，A. N. Pirri 等人进行了第一个激光推进实验。从公开发表的文献来看，美国20 世纪70 年代所进行的激光推进的研究大多是在Avco Everett 实验室和由该实验室的科学家参与建立的Physical Sciences 公司(PSI)中进行的， 工作主要集中在激光推进器的设计和可行性验证方面。1974年，A. N. Pirri 等人为连续波激光推进设计了一个简单的喷嘴模型，并用脉宽100μs、波长10.6μm、峰值功率兆瓦量级的脉冲CO2激光模拟连续激光， 推动该喷嘴模型， 在真空中测得了10~100 dyne/W 的冲量耦合系数(1 dyne=10-5 N)；同时，他们也为脉冲激光推进设计了一个使用空气作为推进剂的推进器模型(见图1)，测得了25 dyne/W 的冲量耦合系数。
20 世纪60 年代初期， 俄罗斯研究人员对激光辐照导致材料蒸发产生的压力进行了研究，并于20 世纪60 年代中期开展了激光击穿和加热气体的理论研究[9]。20 世纪70 年代，在俄罗斯科学院院士A. M.Prokhorov 的领导下，开展了激光大气呼吸推进器的研究。1977 年，他们使用平均功率25W、最大单脉冲能量15J 的CO2激光器推进圆锥形的推进器沿着玻璃管运动，获得了50dyne/W 的冲量耦合系数。
从2004 年，我国正式立项(国家973 项目和国家自然科学基金项目)支持激光推进的研究，使我国的激光推进研究进入了新阶段。
2005 年， 中国科学院电子所通过给飞行器施加一定转速的方法， 解决了自由飞行状态下激光推进飞行器飞行的稳定性问题， 并且成功地将一个质量为4.2 g、焦距10 mm 的抛物面型飞行器用单脉冲能量13 J、重复频率50 Hz 的TEA CO2激光器在大气呼吸模式下推进到2.6m 的高度，飞行时间为1.75 s。他们还研究了脉冲重复频率(10~200 Hz)对冲量耦合系数的影响， 结果表明较低的脉冲重复频率(10 ~40 Hz)可以获得较大的冲量耦合系数。
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