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70天到火星!美國已投入130萬美元,開發不可能性太空引擎

不可能性太空引擎(EMdrive),又叫電磁推進器,或相對性推進器,是一種不用化學燃料,僅靠在椎體內發射微波,讓微波在密閉空間內反覆反彈,最後產生輻射壓推動椎體前進的裝置。這一裝置違反動量守恆,也沒有任何科學家能從理論上加以解釋,因而備受質疑。然而去前年EMdrive卻因NASA實測產生了推力,以及中國在太空中也完成了測試而名噪一時,被認為可能是未來太空探索活動中革命性的新技術。

今年6月,德國物理學家馬丁·塔馬爾領導的團隊曾進行了獨立測試,認為推力並非來自EMdrive,而是椎體內供電線路與地球磁場的相互作用。不過依然有人不死心,美國國防部高級研究計劃局(DARPA)已經向英國普利茅斯大學邁克·麥卡洛克博士的團隊撥款130萬美元,希望他能用4年時間,為美國政府開發出一個可以將陽光轉化推力的不可能性太空引擎。

麥卡洛克博士將嘗試為EMdrive建立一個可行的理論模型,並為工程團隊設計一個藍圖。該模型將基於一種被稱為「安魯效應」的神秘輻射,利用安魯輻射對真空中加速物體施加的壓力來驅動引擎,可以將陽光產生的電能轉化推力,無須化學燃料就可驅動飛船前進。

麥卡洛克博士將與德國德累斯頓技術大學和西班牙阿爾卡拉大學的實驗科學家合作,首先開發出一個完全可預測的安魯輻射理論模型,並進行一系列實驗,以測試是否能夠產生推力,以及是否可以顯著增強推力。

如果該項努力成功,未來的衛星將不再需要燃料,質量可以減輕一半;飛船用4個小時就可到達月球,而不是現在的幾天時間;人類殖民火星的征途也只需要70天,大大減少了長時間宇宙射線輻射帶來的風險;到比鄰星也只需要100年,剛發現的宜居行星或許會成為我們的第二家園。

然而,安魯效應目前在試驗中是否被觀測到尚有爭議,安魯效應是否導致安魯輻射也有部分科學家表示質疑。美國國防部130萬美元是不是會打水漂,目前還是一個未知數。但不管怎麼樣,人類只有不斷進取,勇於挑戰新的科學,新的技術,才能推動文明的不斷進步,走向更深更遠的宇宙。

擴展鏈接:安魯效應

安魯效應(Unruh effect),是愛因斯坦狹義相對論下的一種預測,指加速運動的觀察者和其他觀察者看到的事物是不同的。一個加速運動的觀察者可以觀測到慣性觀察者無法看到的黑體輻射,換句話說,加速觀察者看到的宇宙背景(真空)是溫暖的,會發出光子霧和其它粒子。

麥卡洛克博士建立了一種「量子化慣性模型」,認為慣性是安魯輻射對加速體施加的微小壓力。在非常小的速度下,比如EMdrive中的微波所經歷的加速度,安魯輻射的波長變得非常之大,以至於不再適合可觀測的宇宙,從而被量子化了。這是因為構成波的光子從一個波長跳到了另一個波長,麥卡洛克博士認為,EMdrive內部的光子也會在椎體內來回反彈,從一個波長跳到另一個波長,從而產生了推力,成功地迴避了動量守恆的問題——能量是通過輻射的強度產生的。這有點類似於船被推向海岸的情形——海浪從側面一波一波地推動它,最終使它順利抵達岸邊。

然而安魯效應究竟是不是已經觀察到,目前還存在一定的爭議;安魯效應是否產生安魯輻射,也受到一些科學家的質疑。根據計算,一顆粒子如果以地球的重力加速度加速,其觀察到的真空溫度僅有4X10^-20K;要從理論上驗證安魯效應,加速度就需要達到10^26m/s2,可以產生大約400,000K的溫度。這無疑是要逼人另闢蹊徑。


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