NASA 鷹工廠 (Eagleworks Laboratories)所建造的射頻共振空腔推進器原型機
射頻共振空腔推進器 (英語:RF resonant cavity thruster ),或稱相對性推進器 ,是一種尚具爭議性的新型態推進裝置,最常見的稱呼為「電磁推進器」(EmDrive、電磁驅動引擎),由英國航空太空工程師羅傑·肖耶(Roger Shawyer)發明,他在2000年創建Satellite Propulsion Research[ 1] [ 2] 。這種技術可以用來促進交通 工具革命,包括地面交通,海洋 交通,航空 和太空 載具[ 3] [ 4] [ 5] [ 6] [ 7] [ 8] 。
至2016年底,相對性推進器研究已經逐漸進入主流科學界實驗如NASA,但批評家認為相對性推進器違反動量守恆。一些科學家及美國太空總署 林顿·约翰逊太空中心 鷹工廠 (Eagleworks)實驗室,德國 德勒斯登工業大學 、西北工業大學已經完成原型設計。目前有一些實驗觀察到相對性推進器產生小型推力,但也受到其他科學家 懷疑。之後對於相對性推進器的研究仍進行中,至今從未獲得令人信服的物理原理或實驗結果。
概念主張
科學家羅傑·肖耶提出在椎體內發射微波 ,微波在密閉空間內反復地反彈,進而產生的輻射壓 推動椎體前進。
射頻共振空腔推進器原理有幾種可能:
量子真空憑空產生的虛粒子推動射頻共振空腔推進器
通過改變射頻共振空腔推進器前後的時空來產生推進力
微波存在更高維度,射頻共振空腔推進器內部在高維空間前進
馬赫效應 (Mach effect):詹姆斯·伍德瓦德 於1990年提出,即在加速物體所受的力中,有一部分力不會產生動能,而是轉化為勢能儲存在物體中,使物體的靜止質量出現波動,從而產生實驗中觀察到的推力。
研究發展
英國航空太空工程師羅傑·肖耶在2000年創建Satellite Propulsion Research,致力於相對性推進器研究。肖耶在2003年進行實驗,並稱相對性推進器實驗產生16毫牛頓 推進力。[ 9]
2006年,美國工程師吉多·費塔(Guido Fetta)仿照EmDrive製作出一台原型機「Cannae Drive」。同年9月8日,英國 科學 雜誌 《新科學人 》以EmDrive為封面[ 10] ,發表文章認為該裝置似乎是可信的。科幻作家格雷格·伊根 公開表示該文章「一味追求轟動效應,作者缺乏基本的科學知識」。格雷格·伊根的文章被美國數學物理學家約翰·拜艾茲 轉發在自己的部落格 [ 11] [ 12] 。之後《新科學人 》迅速發表澄清聲明,並附上專家們對EmDrive持否定意見的公開信。
質疑觀點
無法證實
2010年,中國西北工業大學 楊涓教授帶領的團隊開始相對性推進器設計。2013年,楊涓製作出EmDrive原型機,並發表公布測試結果:2.5千瓦電量產生720毫牛頓推進力,實驗記錄比肖耶更好,達到更高功率[ 8] [ 13] 。楊涓注意到此結果得出的推力比同類實驗大百倍,因此表示在作出更多實驗前不會評論這個實驗,並期望其他團隊作重複其實驗引證,她在接著的一次同樣的實驗中不能重複之前的結果,因此認為之前的實驗有錯誤。[ 14]
2013年8月,美國太空總署在德州林頓·詹森太空中心對兩台Cannae Drive進行為期8天的實驗,並於2014年6月4日將實驗結果在美国航空航天学会 (AIAA)第50屆聯合推進大會上發表。實驗數據顯示,28瓦的電力產生30至50微牛頓的推力。2014年10月,肖耶在多倫多航太會議上演講並發表論文。2015年根據英國《每日郵報 》報導,美國太空總署工程師鮑爾·馬爾希(Paul March)表示在高度真空中,以一輸入功率50W的相對性推進器產生50μN的推力, torr and new null-thrust tests.[ 15] 馬爾希解釋相對性推進器機制不是洛伦兹力 或熱力學 。但當試圖以反向測試驗證時,其中一實驗設備(120W RF 放大器)燒毀了,因為未能完成測試及得出實驗報告。[ 16]
2015年7月,德國德勒斯登工業大學馬丁·塔吉瑪教授(Martin Tajmar)在美國航空航太學會推進和能源論壇展示EmDrive更加精密的實驗結果,過程中測得微小的推力,但當把被測試的EmDrive向垂直方向旋轉90°、理論上應無推力的情況下,卻測得相對大得多的推力,意味著實驗中存在著干擾,因此得出無法證實相對性推進器能產生推力。該團隊計劃在更好的磁屏蔽環境下再嘗試。
2016年,中國西北工業大學 楊涓的團隊發表文章記述他們進行的另一次實驗,當中使用較精細的設置,包括發射微波的電源在推進器內外兩不同情況。結果電源在外時測得微小推力,但電源在內時卻沒有。因此推斷在外部電源情況測得的推力是噪訊所致。[ 14] 同年11月17日, NASA鷹工廠實驗室的論文《" "Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum"》 發表在同行評議期刊《推進與動力雜誌》(Journal of Propulsion and Power)上。鷹工廠論文描述對EmDrive進行的測試,測試在接近真空(類似於太空)的環境下進行。他們把引擎放到一個叫做扭擺的裝置上,啟動引擎,然後測量它運行的距離來推算推進力的大小。他們估計,EmDrive消耗每千瓦功率能夠產生1.2毫牛頓的推進力。[ 17]
反駁結論
2018年,德國德勒斯登工業大學太空工程研究所物理學家馬丁·塔吉瑪領導的團隊發表獨立測試結果,表明推力並非來自 EmDrive,而只是椎室內供電電線與地球 磁場 的電磁相互作用,因為EmDrive並沒有完全屏蔽地球磁場影響的設備。[ 18]
參考資料
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外部連結