EmDrive 引擎違反能量守恆生出的淨推力,只是一場熱效應誤會

作者 | 發布日期 2021 年 04 月 07 日 18:46 | 分類 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


假想推進裝置 EmDrive 概念自 20 年前問世以來便備受爭議,創造者稱該引擎可在沒有推進劑的情況下產生推力,然而這違反能量守恆定律,繼而引發各地主流科學機構投入實驗。最近德國德勒斯登工業大學新測試結果表明,EmDrive 引擎在沒有推進劑的前提下確實也沒有產生任何推力,似乎宣告這種科幻狂熱引擎來到終點。

英國航空太空工程師 Roger Shawyer 於 2001 年成立了 Satellite Propulsion Research(SPR)公司,致力於開發相對性推進器(或稱射頻共振空腔推進器、EmDrive),並於 2003 年一場實驗中,稱該公司發明的 EmDrive 引擎在不使用推進劑的情況下,直接靠著專利微波技術將電能轉換為 16 毫牛頓推力。

SPR 對此解釋,由於以光速傳播的電磁波具有一定動量,當它們在密閉的錐形腔室內反射後,通過諧振器產生極小淨推力,積少成多就能使無須燃料的 EmDrive 推進引擎成為可能。雖然現有 EmDrive 引擎的實驗推力數值很小(中國團隊實驗輸入 2.5 千瓦電量產生 720 毫牛頓推進力),但效率較目前比衝力都優於其他系統的離子推進系統還要高出數倍。

然而 EmDrive 引擎實際上違背了我們對現有物理定律的理解:沒有能量進出,波如何初始化、如何繼續移動、以及它們的動量從何而來?如果 EmDrive 背後物理機制為真,那麼天文學家基於現有物理學框架所描繪的宇宙將受到大幅衝擊,比如大爆炸、拍攝黑洞照片的方法等。

2016 年 11 月,NASA 鷹工廠實驗室(NASA Eagelworks)建造並測試了 EmDrive 原型,發表在接近真空環境下測試 EmDrive 的結果,大家原本期待 NASA 團隊「打臉」這項不科學的設施,沒想到實驗結論竟然是 EmDrive 消耗每千瓦功率能產生 1.2 毫牛頓推進力,雖然很小,但確實可以測量到,這份報告立刻讓極具爭議性的 EmDrive 大紅大紫——怎麼會有一種推進器違反牛頓第三運動定律(作用力與反作用力),不需任何燃料也能產生加速前進的動力?

當然還是有許多科學家對這些實驗結果抱持懷疑態度。2018 年時,德國物理學家 Martin Tajmar、Oliver Neunzig、Marcel Weikert 團隊測試反駁指出,EmDrive 的推力似乎並非來自 EmDrive 本身,而可能是原型電線與地球磁場相互作用所產生的電磁干擾。

最近,同團隊複製了 NASA Eagelworks 實驗室的 EmDrive 引擎配置並再進行一次測試,且採用了更精準的測量技術,而實驗結果證明 EmDrive 引擎零推力產生,但當調整諧振器的懸掛點時,就能得到與 NASA 實驗數據一樣的推力。研究人員對此解釋,這說明 Eagelworks 當初得到的推力實際上只是一種熱效應。

這下不只推翻 SPR 公司,連 NASA 的臉也一併打了。

該研究結果足以讓 EmDrive 引擎變成「不可能的任務」,對 EmDrive 引擎狂熱粉絲來說可謂沉重打擊,畢竟 EmDrive 引擎若不是幻想,它將會改變世界規則。但至少 EmDrive 引擎大幅推動了科學界的測量技術發展,簡單說,現在科學家有了更好、更快的技術可以告訴你,什麼樣的科幻引擎終究只是幻想。

該團隊的論文可上 ResearchGate 網站閱覽。

(首圖來源:EmDrive

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