不需要燃料的火箭引擎

　　王东茂刻

　　每次载人航天火箭发射过程的直播，都牵动着人们的心。在这个过程中，总会听到这样的话：一级火箭分离，二级火箭分离……这时，有的朋友不禁会问，为什么火箭不能“整体”进入太空呢？

　　火箭是利用发动机喷出的气体反推火箭升空的，如果想要摆脱地球的“束缚”，需要很高的速度。喷出气体的质量和速度决定了反推力的大小，从而决定了火箭的飞行速度。因此火箭升空需要很多的燃料，例如长征二号F型火箭的起飞质量达到了497吨，燃料质量却要占总质量的九成以上。可见，火箭推进力大部分都用于对自身质量做功。

　　经过科学家的努力，终于利用多级火箭的方式，使火箭在飞行过程中，随着燃料的消耗不断将火箭分离，减轻了火箭的质量，提高了火箭的飞行速度，减少了燃料的消耗。然而火箭的推进力还是大部分用于克服燃料的重力，难道就没有一种不需要燃料的推进器吗？

　　英国科学家罗杰·肖尔在2000年时想到了这个问题，他制作了一台EmDrive（电磁驱动，全称为Electromagnetic Drive），其核心部件是一个特殊形状的微波共振腔体，依靠里面不断跳跃的微波就可以给航天器提供推力，并且只需要太阳能就可以提供电力来维持微波。因此他称它为“没有排气装置的火箭引擎”。这意味着，它是没有燃料的。他在2003年进行了实验，之后声称，EmDrive产生了微小的16毫牛的推进力，相当于两颗花生的重量。或许16毫牛的力在你眼中很小，但关键是，EmDrive是不需要燃料的，它只依靠太阳能给其供电，也就是说只要有光的地方，它就可以自行产生推进力。而我们现在所使用的一切推进器都是需要燃料的，并且燃料的质量比火箭本身的质量大得多。

　　但是EmDrive在主流科学界一直饱受质疑，因为它似乎违反了我们熟知的牛顿第三定律，即：当两个物体相互作用时，彼此施加于对方的力，其大小相等、方向相反。“力”势必会成双结对地出现：其中一道力被称为作用力，而另一道力则被称为反作用力。而EmDrive却不需要任何的外力就可以产生推进力，并且罗杰先生也没有给出动力来源的合理解释。

　　直到2011年，我国西北工业大学航天学院的杨涓教授带领团队成功做出原型机并发表论文《无工质微波推进器推力测量实验》，引起了国际媒体和主流学术圈的注意。2013年，NASA（美国航空航天局）的研究团队对两台Cannae Drive（EmDrive的改进版）进行了实验，并于2014年将实验结论以论文的形式在美国航天学会第50届联合推进大会上发表。

　　利用现有技术，人们到达月球需要八天左右的时间。在未来，如果这项技术真的得以应用，那么宇航员操纵类似EmDrive的装置，便可以在几个小时内到达月球，而带有这种装置的宇宙飞船，也可以在几周内到达火星（目前大约需要二百多天）。科学家们的不断探索，让一切皆有可能。

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