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70天到火星!美国已投入130万美元,开发不可能性太空引擎

 徐德文科学频道 2020-02-14

不可能性太空引擎(EMdrive),又叫电磁推进器,或相对性推进器,是一种不用化学燃料,仅靠在椎体内发射微波,让微波在密闭空间内反复反弹,最后产生辐射压推动椎体前进的装置。这一装置违反动量守恒,也没有任何科学家能从理论上加以解释,因而备受质疑。然而去前年EMdrive却因NASA实测产生了推力,以及中国在太空中也完成了测试而名噪一时,被认为可能是未来太空探索活动中革命性的新技术。

今年6月,德国物理学家马丁·塔马尔领导的团队曾进行了独立测试,认为推力并非来自EMdrive,而是椎体内供电线路与地球磁场的相互作用。不过依然有人不死心,美国国防部高级研究计划局(DARPA)已经向英国普利茅斯大学迈克·麦卡洛克博士的团队拨款130万美元,希望他能用4年时间,为美国政府开发出一个可以将阳光转化推力的不可能性太空引擎。

麦卡洛克博士将尝试为EMdrive建立一个可行的理论模型,并为工程团队设计一个蓝图。该模型将基于一种被称为“安鲁效应”的神秘辐射,利用安鲁辐射对真空中加速物体施加的压力来驱动引擎,可以将阳光产生的电能转化推力,无须化学燃料就可驱动飞船前进。

麦卡洛克博士将与德国德累斯顿技术大学和西班牙阿尔卡拉大学的实验科学家合作,首先开发出一个完全可预测的安鲁辐射理论模型,并进行一系列实验,以测试是否能够产生推力,以及是否可以显著增强推力。

如果该项努力成功,未来的卫星将不再需要燃料,质量可以减轻一半;飞船用4个小时就可到达月球,而不是现在的几天时间;人类殖民火星的征途也只需要70天,大大减少了长时间宇宙射线辐射带来的风险;到比邻星也只需要100年,刚发现的宜居行星或许会成为我们的第二家园。

然而,安鲁效应目前在试验中是否被观测到尚有争议,安鲁效应是否导致安鲁辐射也有部分科学家表示质疑。美国国防部130万美元是不是会打水漂,目前还是一个未知数。但不管怎么样,人类只有不断进取,勇于挑战新的科学,新的技术,才能推动文明的不断进步,走向更深更远的宇宙。

扩展链接:安鲁效应

安鲁效应(Unruh effect),是爱因斯坦狭义相对论下的一种预测,指加速运动的观察者和其他观察者看到的事物是不同的。一个加速运动的观察者可以观测到惯性观察者无法看到的黑体辐射,换句话说,加速观察者看到的宇宙背景(真空)是温暖的,会发出光子雾和其它粒子。

麦卡洛克博士建立了一种“量子化惯性模型”,认为惯性是安鲁辐射对加速体施加的微小压力。在非常小的速度下,比如EMdrive中的微波所经历的加速度,安鲁辐射的波长变得非常之大,以至于不再适合可观测的宇宙,从而被量子化了。这是因为构成波的光子从一个波长跳到了另一个波长,麦卡洛克博士认为,EMdrive内部的光子也会在椎体内来回反弹,从一个波长跳到另一个波长,从而产生了推力,成功地回避了动量守恒的问题——能量是通过辐射的强度产生的。这有点类似于船被推向海岸的情形——海浪从侧面一波一波地推动它,最终使它顺利抵达岸边。

然而安鲁效应究竟是不是已经观察到,目前还存在一定的争议;安鲁效应是否产生安鲁辐射,也受到一些科学家的质疑。根据计算,一颗粒子如果以地球的重力加速度加速,其观察到的真空温度仅有4X10^-20K;要从理论上验证安鲁效应,加速度就需要达到10^26m/s²,可以产生大约400,000K的温度。这无疑是要逼人另辟蹊径。

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