相对性推进器带人类去火星? NASA鹰工厂完成研究

相对性推进器被称为“不可能”的无燃料引擎,而根据目前的信息,NASA的“鹰工厂”(Eagleworks)团队即将发表的研究结果将给物理学界带来极大的震撼。“鹰工厂”团队的一位成员证实,他们正在努力完成这项研究,相对性推进器或能带人类去火星。

  原标题:“不可能”的无燃料引擎:10星期之内就能带人类去火星

  据国外媒体报道,提出多年的“相对性推进器”(EmDrive)被称为“不可能的引擎”,而有些人认为它在10星期之内就能将人类送到火星,但几乎没有人能清楚解释它到底是怎么工作的。现在,这种只利用太阳能、借助密闭腔室内微波的反弹提供推力的引擎已经进行了升级。

  该引擎的发明者、英国科学家罗杰·索耶(Roger Shawyer)已经起草了一份新的专利报告,介绍了新版本的EmDrive引擎,包括一块能使推力大大增强的超导板。在新的设计中,这块平整的超导板位于引擎的一端,另一端是一块形状独特的非超导板。超导板将最大限度减小多普勒频移,使引擎的动力更加强大。平坦的设计也可以降低超导板的制造成本。

相对性推进器带人类去火星? NASA鹰工厂完成研究

  在许多人士看来,EmDrive的概念过于夸大其词,而且设计上也与物理学定律相悖。不过,就在今年8月,美国航空航天局(NASA)的一个实验室宣称,他们已经对EmDrive的概念进行了研究,并准备在12月发表有关的研究结果。

  EmDrive引擎的概念是罗杰·索耶于2000年提出的。在此之后,已有4家独立的实验室(包括NASA的这家实验室)做出了引擎的原型机。不过,这种神奇的引擎还是令许多科学家感到困惑,因为它看起来显然违反了动量守恒定律。比如,火箭在加速上升时必须在反方向上存在一个相等的作用力——来自火箭内部燃料的燃烧所喷出的气体。

  根据目前的信息,NASA的“鹰工厂”(Eagleworks)团队即将发表的研究结果将给物理学界带来极大的震撼。Nasa Spaceflight论坛的一位用户说:“我的理解是‘鹰工厂’的新论文现在已经被一个同行评议的期刊接收了,它将在这个期刊上发表。”今年早些时候,“鹰工厂”团队的一位成员证实,他们正在努力完成这项研究,有关EmDrive的论文正在接受同行评议,但这一过程会十分缓慢。

  研究者指出,光子的互相干涉会使整体效应看起来像空无一物。这种情况就像两股水波运动到一起,在某个时间,一个水波的波峰刚好与另一个水波的波谷重叠,于是便相互抵消了。

  EmDrive引擎的概念其实很简单,就是通过微波在一个密闭容器里的反弹来为太空飞行器提供推力。  在今年早些时候发表于《美国物理联合会进展》(AIP Advances)的一篇文章中,研究者指出EmDrive与其他火箭一样也会产生排放物。“EmDrive的工作原理和其他任何火箭是一样的,”论文第一作者、芬兰赫尔辛基大学的物理学教授阿尔托·安尼拉(Arto Annila)说,“它的燃料就是以微波波长输入的光子。”

  研究者指出,光子的互相干涉会使整体效应看起来像空无一物。“在引擎腔室内,输入的光子会来回反弹,其中一些光子会不可避免地受到完全干涉,而互相干涉的两个光子将发生180度的状态改变,”阿尔托·安尼拉说,“在完全干涉的情况下,两个光子的电磁场会消失,而它们自身还会继续移动。”

  这种情况就像两股水波运动到一起,在某个时间,一个水波的波峰刚好与另一个水波的波谷重叠,于是便相互抵消了。水并不会消失,它还在那儿。同样的道理,这对光子也依然存在并携带着动量,只是它们不能再被视为光波了。

  “这对没有净电磁场的光子会从引擎室中逃逸出来,”安尼拉说,“这些成对光子的流出便是EmDrive的排放物。当腔室形状不对称时,比如是逐渐变细的圆锥形,那成对光子的流出就会变得不均匀。因此,这些成对光子的动量损失也是不均匀的。换句话说,推力并不为零。”

  安尼拉等人的理论表明,EmDrive产生的反作用推力是存在的,但无法被看到。安尼拉称,这些光子在理论上可以用干涉仪——探测引力波时采用的仪器——探测到。“我的直觉是探测到如此微小的额外能量密度将会非常困难,特别是在稳定操作EmDrive的时候,”他说,“但我们关于引擎排放物的理论在设计引擎室时将会很有用处,可以让成对的光子以更合适的方向流出,从而产生更多的推力。”

责任编辑:谭雅文
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