真有不用燃料的太空引擎？研究指出傳說中的“電磁推進器”的確可以產生推力

  
NASA實驗室中的電磁推進器原型機。 PHOTOGRAPH COURTESY AIAA
（神秘的地球uux.cn報道）據美國國家地理（撰文：Nadia Drake、Michael Greshko 編譯：林品竹）：根據研究報告指出，傳說中的「電磁推進器」的確可以產生推力，即使這違反了既有的物理定律。
盡管多年來熱議不斷、在許多專家看來是「不可能的任務」，NASA詹森太空中心終究正式發表了電磁推進係統的可行性證據，而且還不需任何燃料。
這種電磁推進器讓微波在密閉空間內不斷反彈，將電力轉換成推力。理論上而言，這種重量極輕的引擎能把地球到火星的旅程縮短至七十天。電磁推進器似乎違反了傳統物理定律，即使研究團隊宣稱可行，科學家們仍無法確實得知其運轉方式。在飽受質疑的情況下，過去一直被斥為是偽科學。
然而這份最新研究通過了一群獨立科學家的審視。這會是太空之旅的革命性開端？抑或另一項對「不可能」的太空船引擎之錯誤幻想？
什麽名堂？
近廿年前，英國科學家羅傑．夏威爾（Roger Shawyer）打造出電磁推進器的雛型，並於NASA的高階推進物理實驗室Eagleworks進行測試。
簡單來說，就是在密閉的錐形空間中，利用電磁能（在此是指微波光子）的反彈來產生推力。當這些光子和密室內壁碰撞時，在沒有任何能量溢出的情況下產生推力。相對來說，目前部分NASA太空船使用的驅動技術是靠著電離氙氣，噴出離子束以產生推力。
假使電磁推進器可以通過進一步的檢核，未來的飛行器將不需載運大量燃料便能在太空中遨遊。欲在長途太空旅行中提升速度並降低成本，減輕重量是關鍵。
違反物理定律？
1687年，牛頓發表了三大運動定律，奠定了往後力學的基礎。
問題是電磁推進器違反了牛頓第三定律：每個作用力都有一個等值反向的反作用力。舉例來說，這個定律便能解釋為何劃獨木舟時會前進，人施加在船槳上的力讓水產生推力，將獨木舟推向反方向；噴射機引擎靠著向後噴出熱氣以便讓飛機往前飛。
電磁推進器並沒有排出任何東西，沒有一個反作用力可以解釋這股推力，這完全不符合牛頓第三定律。
2014年Eagleworks實驗室宣稱，早期測試的確行得通。之後該團隊又在更嚴格的條件下進行更多測試。其他團隊也開發出各種不同型的電磁推進器進行測試。除了美國、歐洲和中國研究專家進行實驗以外，尚有民間團體自行研發製造並測試。但目前仍無人能夠篤定這種科技完全是可行的。
今昔差別？
在最新的這份報告中，團隊成員解釋了他們如何在一個幾近真空、類似太空的環境下進行測試。他們將引擎置於一扭擺裝置上並啟動，根據移動的距離來測試推力。根據研究結果，團隊預估每一千瓦的能量可使電磁推進器產生約0.1公克的推力。
這和傳統推進器比起來並沒有產生太大的推力，但考量到這是一個沒有任何燃料的設備，它也並非完全微不足道。而且長遠來看，與這項原理相關的光子推進技術產生的推力更微弱，每一千瓦能量僅能產生0.0003至0.0007公克的力。
在此之前，對電磁推進器最大的批評則是運轉時會產生高溫，科學家認為這會讓周圍空氣的溫度升高並產生推力。盡管在真空環境下的實驗成功地把這些批評打了回票，然而仍有許多問題必須詳加解釋。
如何可能
Eagleworks團隊認為微波會對「量子真空電漿」產生推力。然而加州理工學院的物理學家尚恩．卡羅（Sean Carroll）認為，沒有任何證據足以證明「量子真空電漿」是真實存在的物質。他說，量子真空的確存在，但那並不會產生可以承受推力的電漿形態。
Eagleworks團隊援引了「導航波理論」來解釋為何量子真空可以產生推力，並注明「此非現今物理學的主流觀點」。
普利茅斯大學物理學家麥克．麥考拉（Mike McCulloch）說，電磁推進器跟盎魯輻射（加速運動會產生熱）有關。麥考拉表示，電磁推進器的錐形空間可以造成盎魯輻射產生不同波長，裏頭的光子必須在反彈後改變慣性，就會產生推力以動量守恒。
但羅徹斯特理工學院（Rochester Institute of Technology）的物理學家布萊恩．柯伯連（Brian Koberlein）認為，麥考拉的架構建立在盎魯輻射存在的假設之上，盎魯輻射卻還沒經過實驗證實存在，而且他的理論也認為光的速度會在電磁推進器的裝置內產生變化，這違反了愛因斯坦的特殊相對論。
另一種可能則是，這些加速產生的能量有可能被保存到物體本身，簡單來說，引力交互作用和慣性質量暫態變動仍然是存在的因素。 1990年提出了馬赫效應的物理學家吉姆．伍沃德（Jim Woodward）說，這能解釋太空船如何在不違反動量守恒定律的情況下，在太空中移動。
還是空話？
當然，違反物理定律的新發現從來沒少過（像是比光速還快的微中子之類），終究隻不過是實驗出錯。
這份報告中，研究團隊列出九種可能造成實驗錯誤的因素，包括氣流、電磁輻射外漏和電磁交互作用等因素還無法完全排除，且需要更多實驗來證明。
或許下次應該在太空中做實驗了。

(责任编辑：浮世繪)