不用燃料70天飛到火星？這技術太科幻！

2015 年7月，美國宇航局對外宣布發現了一顆「迄今為止最像地球的行星」。雖說當大家冷靜下來之後發現所謂的「第二個地球」其實是想太多，但人們對於新的宜居星球的關注度確實提高了。然而無論我們發現多少類似的存在，都伴隨著一個讓人沮喪的信息 —— 該行星距離地球N光年。這就意味著以現有的技術，在燃料限制的範圍內是絕不可能到達的。

美國一家名為Cannae的公司不久前突然宣布，他們所研發的「Cannae Drive」作為即將開始測試。Cannae Drive 將不攜帶任何推進劑，但它在測試中將要把一個鞋盒大小的立方體衛星送入高達240公里的低地軌道中。屆時衛星將展開為期六個月的工作，主要為了測試軌道推進技術。

要將什麼東西送上太空，我們肯定馬上會想到火箭這種利用反推力來獲得動力的航天器。就目前來說這種技術可行性最高，但效率也很低。如果說Cannae公司的技術真有其事而且得以實現，那麼現有的航天業將被徹底顛覆。根據該公司的說法，利用他們的技術，從地球到火星只需要10個星期的時間 —— 我們知道地球到火星最近也有5500萬公里，傳統的技術需要大概七個月的時間。

新突破的前世今生

其實Cannae Drive所用的技術並不能夠算是新鮮事物，它所用的原理可以追溯到16年前，英國科學家羅傑?索耶（Roger Shawyer）提出的微波推進器EmDrive。

EmDrive和我們常見的火箭發動機完全不同，它不需要任何的推進劑，依靠燃燒來推動航天器前進。羅傑索耶的理念是將電力轉化為微波，這些微波光子隨後被發射進一個倒圓錐狀的封閉金屬腔中。當這些微波光子擊打在金屬腔較寬的那一段時，就會導致較窄的那一段朝著相反的方向加速。

索耶的EmDrive理念一經提出，立刻遭到了大量的質疑，因為在批評者們看來，這種構想甚至連最基本的動量守恆法則都無法遵守。因此，如果想要讓EmDrive朝著一個方向產生推力是不可能的，必須要有推進劑朝著一個方向被排放出去，但這個裝置確實一個封閉系統。

索耶則反駁說，考慮到狹義相對論，EmDrive事實上仍然遵循動量守恆。它帶來的相對效應在腔體的兩端產生了輻射壓力差，使得裝置能夠朝一個方向前進。在科學家們的努力下，人們最終還是證明了這種微波推進器是可行的。

有趣的是，因為EmDrive基於的理論看上去實在太荒唐，索耶的絕大部分工作在西方被忽視，而認真對待這些研究成果的卻是中國的科學家。2008年來自國內的研究小組接受挑戰，發表了一系列基於理論和實驗結果的論文。2012年他們成功製造出了利用這個原理的設備，用電力的輸入換來了動力的輸出。在那之後，NASA離經叛道的 Eagleworks 實驗室經過測試，對人們原先的質疑提出了積極的修正。有趣的是，該實驗室測試的數個裝置原型中，有兩個正是Cannae公司打造的。

那麼我們今天的主角Cannae Drive 呢？它基於另一位科學家吉多費塔（Guido Fetta，他正是Cannae公司的CEO）的研究成果。費塔和索耶兩人走上了兩條不同的研究之路，不過Cannae Drive同樣有著一個不對稱腔體，但它的形狀比EmDrive要更扁平一些。根據費塔本人的說法，Cannae Drive和EmDrive 非常相似，但還牽涉到了洛倫茲力的不平衡（洛倫茲力指磁場對運動電荷的作用力）產生推力，從而實現讓航天器前進的目的。有趣的是，費塔提出的新辦法看上去像是一個改進方案，但索耶卻認為他的EmDrive比Cannae Drive更好。索耶認為，因為帶電粒子會在腔體內衰減，Cannae Drive產生的推力會比EmDrive要小得多。

展望一下美好未來？

吉多費塔表示，Cannae Driv 目前最為實際的好處是它能夠用來發射小型人造衛星。因為不需要推進劑，整個的裝置也就可以更小、更輕、耗能更少了。

對於低空衛星來說，推進劑本身就是一個很大的局限，因為衛星要頻繁產生推力來抵消大氣阻力，讓它自己維持好軌道。推進劑本身就佔據了整個衛星重量的一半。太陽能面板雖然能夠提供能量，但當推進劑耗盡後它就完全沒用了。

EmDrive概念的提出者羅傑索耶則相信，這個技術將會徹底改變整個航天業，甚至有望緩解能源危機和氣候變化的問題，因為未來發射衛星和太空梭不再需要大量的燃料。另外，微波推進也有助於延長衛星的壽命。

如果通過這個突破能夠將更多的衛星送上太空，那麼它們就可以用來收集太陽能，甚至作為對抗全球變暖的「護盾」。就和上文所說的那樣，該技術可以大幅提高宇宙航行的速度。索耶表示，未來浮空汽車甚至可以成為可能。

道路太漫長

Cannae Drive一經宣布，不少人都以為傳說中的「曲速引擎」近在眼前，無論多遠的距離那都不是事兒。可惜的是，微波推進技術理論上確實能夠大幅提高星際航行的速度，但那距離科幻電影里所描述的無論多少光年都近在眼前還是太遙遠。

事實上正如吉多費塔所說，目前這個技術仍然在測試階段，而且也只能嘗試先把一個很小的衛星送上太空，等待實驗成功之後再進行下一步的計劃。無論是Cannae Drive還是EmDrive，NASA都還沒有對這兩個技術進行官方確認。業界人士稱，NASA 和其他的研究小組很可能還需要經過更多的測試，才能夠真正開始認真看待這項技術。

EmDrive的締造者羅傑索耶也沒有閑著。據了解，他已經和某英國航天公司達成合作，打造下一代的EmDrive技術。據了解，如果研究成功，新的推進器將產生比現有任何推進裝置都要多很多個數量級的推力。未來很光明，道路很漫長，希望我們今生有緣得見。

TAG:快科技 |

※專家指出飛船不用燃料70天飛到火星
※火箭發射燃料竟是「洗衣液」？今晚21：00，一起探索科學奧秘！
※不用電不用燃料20分鐘煮好，吃貨會愛黑科技，跟蹤太陽的太陽爐
※我國測試全新科技：不耗燃料70天到火星 未來在火星中國地盤最大
※中國再曝新技術，不耗燃料70天到火星，外媒稱西方已落後！
※這家公司造了架太陽能飛機，沒耗燃料飛了23天，理論上能永遠飛
※科普：飛船航行中，燃料不夠了該怎麼？利用天體引力
※用氫彈做燃料，炸飛載人飛船——美國科學家的瘋狂太空計劃
※中國研製出反物理定律引擎：不消耗燃料 70天飛抵火星
※這個汽車有24個輪子，不燒油8克核燃料開一百年，你敢用嗎？
※轟炸機採用核燃料 一次繞地球飛100圈 50人卻因為輻射喪命
※重型轟炸機也能搞運輸？背負太空梭燃料箱飛來飛去
※重磅！氫燃料電池產業迎來破冰，氫燃料電池將成為下一個風口！
※俄羅斯火箭發動機的測試：一次燒40多噸燃料很粗暴
※「超人」李嘉誠過100億加持，氫燃料電池不再是笑話？
※扳手砸破洲際導彈殼 百噸燃料爆炸：900萬噸氫彈炸飛100米
※洛杉磯：運送超級航天燃料箱
※NASA稱不需燃料驅動的電磁引擎可在 70 天內將人送到火星
※這個火爐，燃料取之不盡！