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NASA研制“超光速引擎”,去火星只需要10周? | 新智造

本次提供往期最热门头条。 在科幻小说《三体》中,三体星球的舰队从他们本星球向太阳系进发,4光年的路程要走上几百年,其最极限速度也只有光速的10%。由此看来,《三体》中这个设定看起来…

本次提供往期最热门头条。

在科幻小说《三体》中,三体星球的舰队从他们本星球向太阳系进发,4光年的路程要走上几百年,其最极限速度也只有光速的10%。由此看来,《三体》中这个设定看起来是比较符合逻辑和经典物理定律的,然而在许多科幻小说和电影里,很多太空旅行早已超过了光速,其中最经典的形象就是《星际迷航》中的“曲速引擎”。这是一种瞎想的超光速推进系统,一架装载着曲速引擎的宇宙飞船,可以以快于光速的几个数量级的速度航行,同时又回避了时间膨胀的相对论性的问题。

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微波引擎

这个违背相对论的反经典物理设定,一早就被科学家们嗤之以鼻,但是,现在看来,“曲速引擎”好像真的有谱了。

昨天,美国航空航天局NASA表示,准备公布“微波引擎(EMDrive)”的研究成果,据说这种引擎能够产生超光速的推进速度,最快能够4小时到达月球,10周到达火星(并没有说是到达什么距离的火星,因为火星与地球的距离飘忽不定,最近距离约为5500万公里,最远距离则超过4亿公里。两者之间的近距离接触大约每15年出现一次)。

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这个EMDrive的想法是由一个名叫Roger Shawyer的研究员在2000年提出的,从那个时候起,包括NASA在内的4个实验室就开始进行这方面的研究。根据NASA对外的报告介绍,这种系统基于电磁微波驱动,即在无需火箭燃料的情况下把电能转化为推力。引擎能通过让太阳能(原文是“solar power”,不过觉得这只是一个指代,其中还应该包括其他恒星能量)产生的微波在封闭的容器里不停反弹来产生能量推进。

不过,根据经典物理学这是不可能的,因为它违反了动量守恒定律:

如果一个系统不受外力作用,那么这个系统的总动量保持不变。

这也就是为什么传统火箭需要推进燃料。过去几十年,来自美国、英国和中国的研究人员都对电磁驱动进行了论证,但他们的结果存在争议,因为没人确切地掌握了电磁驱动的原理。

虽然如此,但根据NASA航天网论坛用户称,目前NASA已建造了一个可在太空环境下运行的电磁驱动系统。一些在论坛讨论该计划的人声称自己是参与该计划的NASA工程师。这些人表示,以前的电磁驱动模型受到批评的原因是,没有一次试验是在真空中进行的,但是NASA成功地在高真空中进行了电磁驱动试验——这是历史上第一次成功的试验。

电磁驱动的意义重大。如果不需要搭载燃料,当前的卫星可以瘦身一半。此外,人类可以借助电磁驱动技术在太空走得更远。

超光速研究

爱因斯坦在《相对论》中定义过,对于局域物体不可超过真空中光速c的推论限制,光速(真空中大约为3亿米/秒,光速定义值c=299792458m/s=299792.458km/s)成为许多场合下速率的上限值。

2011年,著名的OPERA(Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus)实验开启,意大利的研究员们声称在该实验中发现了一种超光速的中微子,在当时轰动了学术界,但经过后来多次实验和论证,2012年4月2日,中微子超光速异常实验结果已确定有误,该实验团队的两位领导者也引咎辞职。虽然实验失败,但是这也催化了诸多研究者对超光速实验的兴趣。

曾经有人开过脑洞,说超光速其实是可能的,还打了个比方:

假如一个人,拿着一个探照灯向外太空发射光线,而这条光线可以无限延伸,当光束落在足够远的星球上形成一个光点,而拿灯的人随意摇摆一下手中的灯,那么那个光点的移动速度就可以超过光速。

当然这只是脑洞。目前很多研究者都在从事这方面的研究,不过至今为止都没有人打破经典物理的定律。超光速研究并不是一个绝对不可能的事,毕竟宇宙之大品类之盛都是我们人类难以全面触及的。如果超光速研究(不只是超光速,近光速研究意义也十分重大)有了一定成果,对于人类的宇宙探索无疑是件幸事。

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作者: 广泽传媒

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