論文通過評審 NASA無工質引擎真要出現?

【觀察者網綜合】對於無工質引擎，三體迷們應該不陌生。《三體》小說中，章北海將人類航天技術的方向引向無工質型核聚變引擎，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。常規推進方式的宇宙飛船速度是有上限的，如果人類想要探索太陽系的外層空間或是飛抵其他星系，就需要引擎能在不消耗推進劑的情況下產生推力。

美國科學家日前稱，不需要任何推進燃料，也沒有任何排放物的引擎EmDrive已經有了一臺原型機，它可以把電能轉化為微波，並使之在一個密閉錐形金屬腔內來回反彈，從而產生推力，測試表明，其推力可以達到太陽帆的100多倍。

上周六，一篇外洩的論文顯示，科學家正在研發無工質微波引擎EmDrive的原型機。如今該論文終於通過了同行評審，將於12月正式發表在美國航空航天協會（AIAA）的《推進與動力期刊》上。論文中介紹了美國國家航空航天局（NASA）雄鷹工作實驗室（Eagleworks Laboratories）開展的一系列成功測試，正式版本刪除了早先洩漏的版本中列出的試圖解釋實驗結果的更多理論。

傳統的火箭引擎都遵守牛頓第三定律：要產生一個向前的推力，則需要同等的反向推力。工質是火箭向後方高速噴射的大量物質，無工質引擎什麼都不射出，於是就打破了牛頓第三定律。因此這項研究充滿爭議與謎團。

研究人員正在努力降低太空航行的成本、提高飛行速度，增強我們的太空探索能力。

這篇洩露論文所描述的EmDrive由一個密閉的錐形銅質腔體組成，而微波就在它的內部來回反彈。

該系統可以產生每千瓦1.2毫牛頓的推力，比霍爾離子推進器的功率小得多，後者的推力高達每千瓦60毫牛頓。

EmDrive引擎最初由英國研究人員羅傑·肖耶爾（Roger Shawyer）於十幾年前發明。該引擎的原理是，讓光子微波在密閉的錐體內部反彈，從而在錐體較細的一端產生推力，推動宇宙飛船向前飛行。但從牛頓的運動學第三定律來看，這是不可能實現的，因為任何運動都會產生大小相等的反作用力，而EmDrive引擎不會向外噴射任何廢料。（可以聯想一下火箭，它們就是通過高速噴出氣體和其它物質獲得前進的推力的。）

羅傑·肖耶爾（Roger Shawyer）

據悉，EmDrive引擎只需十周就能將人類送上火星，但專家此前一直認為該想法不可能成真，因為它違反了基本物理定律。但這支由NASA詹森航空中心的哈羅德·懷特（Harold White）帶領的研究團隊的確檢測到了微弱的推力。在這項最新研究中，研究人員對該設備在真空中的表現進行了測試，研究人員分別選擇了40、60和80瓦的輸入功率，結果發現它分別產生了高達58、128和119微牛頓的推力。基於這些結果，研究人員估計，如果他們提升輸入功率，這種神奇裝置將能產生每千瓦近1.2毫牛頓的推力。

「前進時、後退時和靜止時的推力數據顯示，該系統可以產生每千瓦1.2毫牛頓（正負波動0.1）的推力，十分接近該系統在空氣中運行的平均性能」。懷特與同事們在論文中指出，這一推力高達太陽帆的100多倍。

作為對比，霍爾效應推進器（Hall thruster）——這是目前正在研發當中的最強大推進器之一，其推力源自噴射等離子體——能夠產生每千瓦60毫牛頓的推力。

與太陽帆類似，EmDrive引擎不需要任何推進劑，採用該推進系統的宇宙飛船可通過太陽能帆板產生所需的微波。因此，EmDrive引擎可以大大降低太空旅行的成本，提高飛行速度，幫助我們更好地探索宇宙。

「問題是，此次實驗的觀測結果究竟是真是假。」加州州立大學富爾頓分校的物理學家吉姆·伍德瓦德（Jim Woodward）表示，「我知道保羅·馬奇（Paul March，該項目的主要研究人員之一）做了嚴謹細緻的工作，說實話，我覺得他們的實驗結果或許真能說明一些問題。」

「但他們的觀測結果無法用他們提出的理論來解釋。那麼，背後的原因究竟是什麼呢？」此前研究人員提出了兩種可能的解釋。一種是量子真空理論，即微波在空腔中會將虛粒子推開，從而產生推力；另一種解釋則是，微波輻射會作用於引擎內壁，從而產生推力。但伍德瓦德認為，這兩種解釋都是錯誤的，因為它們均違背了物理定律。