能75天到火星的相对性推进器符合物理定律吗,是否可行?

不可能性太空引擎EmDrive是一个激动人心,却至今仍悬在空中的技术:已有来自美国、中国的多项试验发现它可以无中生有产生推力,违背了违反动量守恒,但它背后的物理原理却一直是个谜,迄今没有人做出过合理的解释。不过最近,德国一个团队的试验已产生了两篇论文,即将发表,或许可以让这个已经争论十多年的问题有一个较为准确的答案了。

EmDrive又叫相对性推进器,于2001年由英国航空太空工程师罗杰·肖威尔(Roger Shawyer)提出,光是这些名字都满满的科幻既视感。这种引擎本质上是一个密闭的锥形谐振腔,电能产生的微波在里面不断振荡,作用于前后面积不同的表面,从而产生微弱的辐射压,推动引擎前进。听起来似乎非常酷炫,没有什么不对劲的,但你要知道,在一个封闭系统中产生推力,就像你坐在汽车里要推动汽车前进一样,违背了牛顿运动定律。

然而就是这样的引擎,全球各国科学家做出原型版后,都相继测出它确实产生了微弱的推力,包括中国西北大学的科学家,以及美国宇宙局(NASA)的科学家,并在世界重要科学期刊上发表了多篇论文,证明测到了大小不等的推力。

事情这样就有些尴尬了,一方面EmDrive明显违背了现有物理定律,一方面又确实在严格的条件下测到它产生了推力。科学家们也开始猜想了,这究竟是一种什么机制呢?一些人认为它可能利用了真空零点能,也就是真空中无处不在的量子涨落,由虚粒子推动它前进;一些人认为可能改变了射频共振腔前后的时空,因而产生了推力;还有脑洞更大的,称微波存在于更高维度,共振腔内部是在高维空间前进。

根据目前科学家们的测量,EmDrive大约每千瓦功率可产生1.2毫牛到200多毫牛推力。如果用这种引擎做成太空飞船,可以在4个小时内到达月球,70天抵达火星,100年到达比邻星,比现有所有引擎都要快得多。可想而知当NASA宣布测到EmDrive的推力时,在全世界引发了多大的震动,更多更严格的测试随即开始了。

德国德累斯顿理工大学物理学家马丁·塔吉玛(Martin Tajmar)领头的一组科学家,一直在对EmDrive进行测试,研究人员研发了灵敏度极高、抗干扰能力极强的仪器,以检测EmDrive引擎是否真的产生了推力。最近他们将该引擎锁进了一种μ合金(Mu-Metal,主要成分为镍、铁和钼)制作的护罩内,隔离地球磁场对它的影响以进行更精确的检测。

目前该团队已写出了两篇论文,即将在科学期刊上发表,EmDrive究竟是真的产生了推力,还是只是实验中其它因素的干扰,或许在这些论文中就将见分晓。遗憾的是,我们现在还没能看到这两篇论文,所以无法知道究竟是怎样的结果。不过也是这个团队,在2015年和2018年都曾做过试验,证实EmDrive产生的推力受到了试验设备电线与地球磁场的相互作用影响,中国团队的实验也认为是受到了外界干扰,这次的结论恐怕也不容乐观吧。



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