“不可能”的无燃料引擎：10星期就能带人类去火星

提出多年的“相对性推进器”(EmDrive)被称为“不可能的引擎”，而有些人认为它在10星期之内就能将人类送到火星，但几乎没有人能清楚解释它到底是怎么工作的。现在，这种只利用太阳能、借助密闭腔室内微波的反弹提供推力的引擎已经进行了升级。该引擎的发明者、英国科学家罗杰·索耶(Roger Shawyer)已经起草了一份新的专利报告，介绍了新版本的EmDrive引擎，包括一块能使推力大大增强的超导板。

一个EmDrive引擎原型机。有些人认为该引擎可以让飞行器在10周内就能到达火星，但更多人认为该系统违反了物理学定律。

EmDrive引擎技术被戏称为“曲速引擎”——源自《星际迷航》系列的神奇引擎。

该引擎的发明者、英国科学家罗杰·索耶(Roger Shawyer)已经起草了一份新的专利报告，介绍了新版本的EmDrive引擎，包括一块能使推力大大增强的超导板。

在新的设计中，这块平整的超导板位于引擎的一端，另一端是一块形状独特的非超导板。超导板将最大限度减小多普勒频移，使引擎的动力更加强大。平坦的设计也可以降低超导板的制造成本。

在许多人士看来，EmDrive的概念过于夸大其词，而且设计上也与物理学定律相悖。不过，就在今年8月，美国航空航天局(NASA)的一个实验室宣称，他们已经对EmDrive的概念进行了研究，并准备在12月发表有关的研究结果。

EmDrive引擎的概念是罗杰·索耶于2000年提出的。在此之后，已有4家独立的实验室(包括NASA的这家实验室)做出了引擎的原型机。不过，这种神奇的引擎还是令许多科学家感到困惑，因为它看起来显然违反了动量守恒定律。比如，火箭在加速上升时必须在反方向上存在一个相等的作用力——来自火箭内部燃料的燃烧所喷出的气体。

根据目前的信息，NASA的“鹰工厂”(Eagleworks)团队即将发表的研究结果将给物理学界带来极大的震撼。Nasa Spaceflight论坛的一位用户说：“我的理解是‘鹰工厂’的新论文现在已经被一个同行评议的期刊接收了，它将在这个期刊上发表。”今年早些时候，“鹰工厂”团队的一位成员证实，他们正在努力完成这项研究，有关EmDrive的论文正在接受同行评议，但这一过程会十分缓慢。

NASA的“鹰工厂”实验室致力于研究各种超前的推进方法

研究者指出，光子的互相干涉会使整体效应看起来像空无一物。这种情况就像两股水波运动到一起，在某个时间，一个水波的波峰刚好与另一个水波的波谷重叠，于是便相互抵消了。

EmDrive引擎的概念其实很简单，就是通过微波在一个密闭容器里的反弹来为太空飞行器提供推力。

在今年早些时候发表于《美国物理联合会进展》(AIP Advances)的一篇文章中，研究者指出EmDrive与其他火箭一样也会产生排放物。“EmDrive的工作原理和其他任何火箭是一样的，”论文第一作者、芬兰赫尔辛基大学的物理学教授阿尔托·安尼拉(Arto Annila)说，“它的燃料就是以微波波长输入的光子。”

研究者指出，光子的互相干涉会使整体效应看起来像空无一物。“在引擎腔室内，输入的光子会来回反弹，其中一些光子会不可避免地受到完全干涉，而互相干涉的两个光子将发生180度的状态改变，”阿尔托·安尼拉说，“在完全干涉的情况下，两个光子的电磁场会消失，而它们自身还会继续移动。”

这种情况就像两股水波运动到一起，在某个时间，一个水波的波峰刚好与另一个水波的波谷重叠，于是便相互抵消了。水并不会消失，它还在那儿。同样的道理，这对光子也依然存在并携带着动量，只是它们不能再被视为光波了。

“这对没有净电磁场的光子会从引擎室中逃逸出来，”安尼拉说，“这些成对光子的流出便是EmDrive的排放物。当腔室形状不对称时，比如是逐渐变细的圆锥形，那成对光子的流出就会变得不均匀。因此，这些成对光子的动量损失也是不均匀的。换句话说，推力并不为零。”

安尼拉等人的理论表明，EmDrive产生的反作用推力是存在的，但无法被看到。安尼拉称，这些光子在理论上可以用干涉仪——探测引力波时采用的仪器——探测到。“我的直觉是探测到如此微小的额外能量密度将会非常困难，特别是在稳定操作EmDrive的时候，”他说，“但我们关于引擎排放物的理论在设计引擎室时将会很有用处，可以让成对的光子以更合适的方向流出，从而产生更多的推力。”