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1 # 巫師的低語
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2 # 魅力科學君
我們人類要想實現星際航行的夢想,必須要有高效的、持久的動力。很明顯目前的化學推進技術是遠遠不能滿足這個要求的,我們需要更高階的推進系統。雖然可控核聚變是一種相當誘人的能源,但是以目前的科技水平要實現非常的困難(關於這一點,在本人的其他文章有過詳細介紹,大家有興趣的話可以自行查閱),而反物質離我們更遠。因此,如果人類想要在相對來說比較短的時間內進行星際航行,就必須要從無工質推進系統來考慮。
所謂無工質推進系統,是指不需要工作物質的推進系統,傳統的推進系統都需要向後噴出大量的工質,並從其產生的反作用力中來獲取動力,而無工質推進系統卻不需要,也就是說無工質推進系統不需要攜帶燃料。由於擺脫了燃料的束縛,使用無工質推進系統的宇宙飛船其負載能力以及速度將會大大的提高。關於無工質推進系統,太陽帆大家想必已經有所瞭解,但因為種種原因不能成為載人星際航行的選擇。而今天我們要講的這種無工質推進系統,可以說是人類星際航行的曙光。
電磁驅動裝置(EmDrive)電磁驅動裝置是一種飽受爭議的推進技術,最早由英國工程師羅傑.索耶(Roger Shawyer)提出,其原理是透過光能產生大量的電磁波,並使其在一個錐形的容器中來回反射,由於錐形容器兩端的粗細相差很大,在這個過程中容器中的電磁波就會產生推力差,從而產生動力。
電磁驅動裝置是一種無工質推進系統,簡單的講就是它是在一個封閉的容器裡產生動力,這嚴重違反了牛頓第三定律,即所有運動都會產生大小相等的反作用力,而電磁驅動裝置卻不向外噴射任何物質。因此電磁驅動裝置受到了很多的質疑甚至嘲笑,被稱之為“偽科學”。
在尋求幫助無果的情況下,羅傑.索耶在2003年自行設計了實驗,並宣稱透過實驗證實了他的理論,當然這根本沒有得到科學界的認同。但電磁驅動裝置這個概念也得到了一些科學家的關注,中國西北大學的楊涓教授從2008年就開始研究電磁驅動裝置,並發表了一些相關的論文。2013年由她領導的一個團隊製作出了電磁驅動裝置的原型機,在經過相關測試後,她宣佈利用原型機透過5千瓦的電量得到了0.72牛頓的推力。
訊息傳出後受到了學術界的關注,2013年8月,NASA的一個研究團隊“Eagleworks”利用兩臺仿造的原型機進行了為期8天的實驗,並在2014年6月以論文的形式釋出了實驗結果:他們利用28瓦的電力,在原型機上得到了大約50“微牛”(1牛頓=1000000“微牛”)的動力。2015年7月,德累斯頓理工大學的教授馬丁.塔吉馬(Martin Tajmar)也透過實驗證實了這個現象。
這個違反了經典力學的電磁驅動裝置,居然真的可以產生動力,讓整個科學界為之側目,同時也引來了激烈的爭議。這是因為實驗結果是擺在那裡的,它的確可以產生動力,但其中的原理包括羅傑.索耶本人都無法解釋得清楚,這實在是一件很尷尬的事情。反對者認為,這個裝置之所以可以產生動力,是因為受到了地球磁場、引力以及周邊複雜的環境影響造成的。
因此,電磁驅動裝置需要更加精密的驗證,時間到了2016年12月10日,中國空間技術研究院向世界公佈了一條重大訊息,在遠離地球的天宮二號裡,研究人員透過原型機成功的完成了“毫牛級微推力測量試驗”。這是電磁驅動領域的一個重大突破,標誌著電磁驅動有著很高的可行性。
雖然電磁驅動裝置產生的動力非常有限,但是在幾乎無阻力的宇宙空間中,宇宙飛船可以從中得到持續的動能,從而最終達到一個很高的速度,理論上講,這個速度可以達到光速的20%。這也就意味著擁有電磁驅動的宇宙飛船,其能源成本可以忽略不計,而在有效負載、續航能力以及航行速度上可以得到極大的提升。如果這種技術真的能夠得以應用,必將是人類航天史上的一個里程碑!
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反正工質發動機是肯定無法滿足需求的,曲率引擎應該是考慮範疇(不考慮超光速),能源可以考慮收集宇宙空間中的氫,氦。