光子發電機可送人類到火星: 「不可能的引擎」已經申請了專利

原標題：光子發電機可送人類到火星: 「不可能的引擎」已經申請了專利

美國一直在策劃火星旅行，不過想要去火星可不是件容易的事情，尤其是能源的問題需要解決。國外一位科學家發明了光子發電機，至少解決了人們去往火星所需的電力問題，目前這個發電機已經申請了專利。

這種發動機被稱為「不可能的引擎」，但一些人稱可使人類去火星的旅程縮短至10周。沒人確切知道該發動機如何工作。現在，利用微波在密閉缸里的反彈產生推力的EmDrive太陽能發動機，進行了升級。

該發動機的發明人羅傑·肖耶爾(Roger Shawyer)申請了新版EmDrive發動機的專利，包括安裝一塊超導板提高推力。新EmDrive推進器設計在一端安裝了一塊平整的超導板，在另一端安裝了形狀奇特的不導電板。這塊板的作用是將內部多普勒頻移降至最低，多普勒頻移是指觀察者相對波源移動時出現的頻率或波長變化。這將使發動機的推力更為強大。

同時，由於超導板可以做成平面形狀，也節省了製造成本。很多人質疑EmDrive發動機的概念過於誇張，暗示這種設計違反了物理定律。但今年其秘密將被揭開，NASA的實驗室一直在研究這個概念，2016年8月宣布有所發現並將在12月首次公布試驗結果。EmDrive發動機的概念是羅傑·肖耶爾在2000年提出的。此後有4個獨立實驗室，包括NASA的那個，都再造了這種推力。

但這種神秘的發動機令科學家迷惑不解，因為這似乎違反了動量守恆定律，即每個力都會有大小相等、方向相反的一個反作用力。火箭噴出火焰產生推力使得火箭只能向前加速。NASA的Eagleworks團隊準備公布其試驗結果，其聲明引起物理界的恐慌。一位用戶在NASA太空飛行論壇上稱：「我的理解是，Eagleworks的新論文已經被同行評論的期刊接受，準備出版。」

早些時候，一位職員證實該團隊在寫這篇論文。工程師保羅·馬奇(Paul March)在同一論壇上寫到：「Eagleworks實驗室沒有死，我們繼續沿著NASA管理層設定的道路前進。除了羅德爾博士說的，我對該話題沒有更多要說的，請耐心等待下一份EwDrive論文出版。」早些時候在AIP Advances上發表的論文暗示，EmDrive與其他火箭一樣都要向外排出。

赫爾辛基大學物理學教授、論文的第一作者阿爾托·安尼拉(Arto Annila)博士稱：「EmDrive工作原理與其他任何發動機一樣，其燃料是微波長度的光子。」研究人員暗示，機器產生的光子會相互干涉，因此總體效應似乎是沒有任何東西。「在密閉缸里光子會來回反彈，其中總有部分光子會產生完全破壞性的干涉。」然後2個光子將完全180度異相相消。

「在完全乾涉電磁場里，2個光子將完全抵消，但光子本身會繼續擴散。」這如同水波相遇，如果波峰與波谷正好重疊，就會相互抵消。但水不會消失。同樣，一對光子也不會消失，即使無法作為光而看見，但依然帶有動量。安尼拉稱：「沒有電磁場的成對光子將逃離密閉缸，從而形成EmDrive排出的能量。」

「當密閉缸是不對稱的，如圓錐體一樣，成對光子的排出也是不對稱的。因此成對光子攜帶的動量損失是不一致的，換句話說，就是產生了推力。」安尼拉博士與Jyv?skyl?大學有機化學教授厄爾基·科爾曼寧(Erkki Kolehmainen)和工程軟體公司Comsol的多物理學家帕特里克·格蘭(Patrick Grahn)。他們寫到：「沒有排出能量的推力當然不可能出現，然而，某些密閉共振缸，在以微波為燃料時，會提供推力但沒有可見的排出物。」

他們的理論暗示，EmDrive也產生了排出物，只是看不見。安尼拉博士稱，光子理論上可被干涉儀檢測到，這種儀器也被用於檢測引力波。他表示：「我的直覺是，很難檢測到這麼小的能量密度超量，特別是在EmDrive穩定運轉時。但我們對排出物的想法在設計密閉缸讓成對光子更好地朝一個方向排出，因而產生更多推力是有用的。」

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