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无需燃料就能让火箭飞?美国砸了130万美元研究这个异想天开的理论

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 Winnie Lee • 2018-09-19 14:05:51 来源:前瞻网 E1225G0

前瞻经济学人

根据一项雄心勃勃的新计划,未来的宇宙飞船可以使用不需要任何火箭燃料的推进器,在十周内从地球飞到火星。

英国研究人员已经获得了美国政府资助的99万英镑(约130万美元),开发一个无需燃料的火箭发动机,将阳光转化为推力。

这项为期四年的研究旨在让这个被称为Em Drive的概念成为现实,希望能让太空旅行更便宜、更安全。

然而,并不是所有的科学家都相信,有些科学家认为引擎“不可能”工作,因为它将肯定违反一个基本的物理定律。

普利茅斯大学物理学家迈克·麦卡洛克博士将试图证明他们是错误的,通过使用美国政府给予的这一大笔资金。

美国国防高级研究计划局(DARPA)希望这个项目能给太空旅行带来一场革命。

这台发动机将利用一种被称为“安鲁辐射”的神秘辐射强度的差异来推动自身运转。该系统以电磁驱动(EM Drive)为基础,可以将电能转化为推力,不需要火箭燃料。

McCulloch博士将尝试为引擎建立一个可行的理论模型,为工程团队提供一个蓝图。他说,这最终可能意味着发射卫星不需要任何推进剂。

“但这也意味着,你只需要一个电源,比如太阳能,就可以移动任何进入太空的飞行器。”

“它有潜力让行星之间的旅行变得更容易,也让穿越星际的旅行成为可能。”

McCulloch博士提出的EM Drives是锥形推进器,它的概念相对简单。它通过在封闭的容器中反射微波向航天器提供推力。

太阳能为微波提供能量,这意味着不需要推进剂。

这可能会产生巨大的影响。例如,现在的卫星可能只有现在的一半大小,不需要携带燃料。人类也可以进一步进入太空,在途中产生自己的推进力。

但当这个概念首次被提出时,它被认为是不合情理的,因为它违反了物理定律。它所谓的无燃料性质也意味着动力可能直接违背动量守恒定律。

它表明,它将产生一个正向力,而没有一个相等且相反的力作用于另一个方向。

据称,微波会在截锥内部来回反射,产生向其最窄端方向的推力。

迄今为止,已经制造了4个这种未来派发动机,其中一个来自美国宇航局,每一个都只能产生极少量的推力。

科学家们以前把这比作:把你自己放在一个盒子里,推动一边,产生推力。

McCulloch博士的引擎通过一种新的惯性理论来解决这个问题,惯性理论描述了物体对运动状态变化的阻力。

几十年来,科学家们一直在困惑是什么导致了惯性,麦卡洛克博士的理论有望解决这一谜题,同时也为火箭推进器提供了一个雄心勃勃的新设计。

McCulloch认为惯性是由爱因斯坦广义相对论预言的“安鲁辐射”效应引起的。安鲁辐射效应表明,如果你在真空中加速,真空中就会含有与加速度成正比的气体粒子。

根据McCulloch的说法,惯性是安鲁辐射对加速物体施加的压力。

当所涉及的加速度较小时,例如EmDrive,安鲁辐射的波长就会变大。在极小的加速度下,波长变得太大,无法适应可观测的宇宙。

因此,惯性可能只会在一段时间内占据整个波长单元,导致其“量子化”。这意味着它只能在某一单位的倍数下,导致加速度的突然跃升。

但由于EmDrive的截锥,安鲁辐射很小。

根据麻省理工学院的一份深入报告,圆锥体允许在大的一端有一定大小的稳定辐射,而在另一端只有较小的波长。

这就像一艘船被推到码头一样,因为海浪从海面打过来。

这个理论巧妙地回避了动量守恒定律的问题——因为能量是通过辐射强度产生的——尽管它还没有被证明是正确的。

麦卡洛克博士是一名地理信息学讲师,他相信这项研究将有益于所有形式的推进和运输——包括汽车和飞机。

他说:“我相信这个理论可能会成为太空科学真正的游戏规则改变者——现在有机会测试它是非常令人兴奋的。”

“我一直认为它可以用来把光转换成推力,但它也提供了一些方法来增强推力。”

这项研究是为了提高对如何控制光和工程材料的相互作用的理解。

McCulloch博士将与德国德累斯顿技术大学和西班牙Alcala大学的实验科学家合作。

普利茅斯团队将首先寻求开发一个完全可预测的安鲁辐射理论模型。

随后将在德国和西班牙进行一系列实验,以测试推力是否由于量化惯性十分明确,是否可以显著增强。

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