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  • 1 # 凡人小新

    當某個東西不能用現有科學解釋的時候,不代表它不存在,也有可能是科學發展的里程碑。相對論起初被認為是違反牛頓定律的,量子力學起初被認為是違反很多運動規律和挑戰人的常識的,結果被證明都是正確的,飛機發明之前,飛就是胡思亂想。沒有大膽的想象和突破,人類社會怎麼會來的進步呢。

    我搜索了一下資料,看到一個微波引擎的相關資料,引用過來給大家分享下。

    EM引擎的概念最早由英國科學家Roger Shawyer提出,並於2003年完成了原型機的設計。一直以來,EM引擎吸引了廣泛的關注,同時也備受爭議。

    EM引擎屬於一種無工質引擎,推進原理大體是這樣的:用電力在密閉的錐形腔內產生微波,微波在腔內來回反射,在兩端產生的推力差即可作為飛行器前進的動力。

    對於無工質引擎,三體迷們應該不陌生。《三體》小說中,章北海為了將人類航天技術的方向引向無工質型核聚變引擎,巧妙地製作了隕石子彈,在太空射殺三名支援工質型核聚變引擎的航天權威。最終,人類才得以在三體人入侵地球之前研製出具備星際航行能力的飛船。

    言歸正傳,由於省去了搭載繁重的化學燃料,EM引擎可以極大地提升飛船的飛行能力。據估計,如果EM引擎應用於載人飛船,那麼只要花費10周就能將人類送上火星。

    不過,EM引擎不得不面臨一個重大的問題——其工作原理似乎與人類目前掌握的物理理論不相符。以現有的理論看,EM引擎確實違背了牛頓第三定律和動量守恆定律。然而,不少科學家們一次次的實驗卻表明EM引擎是行之有效的,只不過還沒有人知道其中的原理。理論與實驗的矛盾正是導致EM引擎備受爭議的原因。

    據外媒報道,NASA的Eagleworks實驗室在去年時曾嘗試獨立地對EM引擎進行證實或證偽。最近流出了一份關於2015年末Eagleworks實驗室所進行的相關測試的檔案。這份檔案表明EM引擎不僅確實可行,還能產生相當可觀的推力。甚至有流言稱,NASA的這份研究結果已經通過了同行評審。

    據悉,NASA的Eagleworks實驗室成員在約翰遜航天中心測試了EM引擎的推力。檔案中稱,在考慮了測量誤差的情況下,EM引擎在真空中每千瓦能產生1.2毫牛的推力。相比之下,同樣是無工質的太陽帆,每千瓦只能產生6.67微牛的推力。EM引擎的推力功率比足足高出了兩個數量級。

    研究人員還表示,本次的實驗過程只是為了測試EM引擎是否可行,而進一步的調整最佳化將能使該推進系統變得更加高效和強大。誠然,EM引擎就算行得通,但是離真正付諸航天實踐以及弄清其背後的原理還有很長的路要走。

  • 2 # 航小北的日常科普

    我想提問的人可能想問的是無工質發動機是否存在。

    首先要說的,目前我查到的資料中似乎是沒有對無工質發動機有一個具體的定義,但是大致的意思是這樣一臺發動機,可以不需要攜帶推進工質既可以產生推力。

    這裡需要注意的是,推進工質和燃料是兩回事。燃料提供的是能量,而工質則是被能量改變物理性質、最終會與發動機相分離的物質。例如工質發動機就是利用動量守恆定律,透過燃料或者其他方式獲得的能源使工質的物理性質發生變化、向反方向發射從而產生推力的。

    如果是不需要“攜帶”燃料的發動機的話,現在衛星上使用的離子推進器就可以不需要攜帶燃料,而直接用太陽能帆板吸收太陽能轉化為電能,進而利用電能產生推力。離子推進器是一種非常容易控制、比衝非常大的推力產生方式。但是即便是離子推進器,也是需要推進劑——或者說是推進工質的。所以一旦工質用完了,這個發動機也就無法再產生推力了。

    對於離地球比較近的衛星,人們可以發射新的衛星給這顆衛星補充推進劑,比如說最近剛剛發射的“天舟一號”,任務之一就是給空間站補充推進劑。但是深空探測衛星該怎麼補充推進劑呢?這也是為什麼我們想要發展出一種無工質發動機的原因。

    只是,沒有工質就意味著在動量守恆定律的約束下,這枚衛星的速度不會發生改變。所以無工質發動機談何容易。

    回到剛剛的問題上,如果只是定義發動機不需要“攜帶”推進工質的話,設想中的帶有太陽帆的衛星似乎也可以看作是一種無工質發動機,這種發動機是一塊巨大的薄膜、放置在衛星的前方,太Sunny或者其他恆星的光照射在薄膜上會產生光壓、進而產生微弱但是持續的推力。只是這個時候單單這個薄膜還能不能叫發動機。

    這種推進方式相當於在太陽和衛星之間連上了一隻看不見的手、讓太陽一直推著衛星走。這種推進方式被看作一種切實可行的太空旅行方案,甚至於有人估計在太陽帆持續的加速效應下,衛星最終達到的速度可以高達十分之一倍光速。

    可能有的人對太陽帆這個方案還是不太滿意,那是不是還有更加先進、更加滿足我們幻想的那種無工質推進發動機呢?

    其他有回答的答主提到了NASA的Emdrive,這種被稱為射頻共振空腔推進器在發明之初得到了很多關注,因為這種發動機似乎是打破了動量守恆定律、實現了無工質推進,但是我卻不願對這臺發動機講太多,第一個,我確實不太懂這臺發動機的原理(我看到有一種說法是利用電磁波產生的壓力,但是我也不太懂),我不敢誤人子弟;第二個,目前看到的結論是,還沒有可靠的試驗說明這種推進方式確實產生了推力而不是測量誤差所致。

    當然,關於Emdrive的試驗還在不斷進行,無論是NASA還是我們國內西北大學的楊涓教授,都在試圖用更加信服的證據來證明這種推進方式的有效或者無效,而更多的科學家也在研究其他的無工質推進方式,相信在不久的將來,會帶給我們新的驚喜。

  • 3 # whoimixmu

    個人淺見,無工質火箭或無工質發動機問題的回答者和討論者似乎都限於一個思維定勢,就是發動機一定要靠向後噴點什麼才能產生推力。換個思路考慮,人、車在地上走,魚在水裡遊、鳥在天上飛的時候並不需要噴射反衝也能前進的、只要有地方借力就可以了。似乎大多數的討論中都認定宇宙空間是空無一物的虛無,然而事實是宇宙空間的真空也不是什麼都沒有,而是存在引力場,電磁場和稀薄的物質,所以不需要攜帶工質的推進器在理論上並非不可能。

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