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“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻

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online_member 发表于 2019-10-18 20:59:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻54 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856
撰文 | 云风 ? 图源 | Internet



"反重力引擎"这么高大上的名字,听起来是不是有一种“极度科幻”的感觉?

不过虽然听上去挺科幻的,中国目前还真的在"反重力引擎"上取得了重大突破,甚至极有可能已经反超美国,达到了世界领先水平。

其实严格来说,目前的"反重力引擎"并不算是真正意义上的"反重力技术",它真正的名字叫"EmDrive",直译为中文应该叫"电磁驱动",有时也被称为"电磁喷射引擎"、"无燃料EM引擎"或“无工质微波推力器”。

相较于传统的喷射引擎,它只是不依靠火焰喷射,而依靠电磁波来产生推进力而已。但不知为何,国外的科学家总是用“Anti-Gravity(反重力)”来形容这种有别于传统喷射引擎的驱动模式,于是才有了“反重力引擎”这么一个科幻的称谓。

既然是从英文翻译成中文的,就说明它并不是中国“土生土长”的技术——实际上,EmDrive的理论最初被提出于英国;最早取得突破性进展的是美国;最后却出人意料地被中国弯道超车了。

但无论哪个国家,研究EmDrive的目的无非都是为了给空间飞行器寻找新的推进器,以达到更快的飞行速度,旨在为未来的深空探测计划架桥铺路。

按照理论预计,EmDrive一旦正式投入使用,能让太空飞行器在10周之内就抵达火星,而依靠传统喷射引擎则需要6-7个月。这速度看上去是如此的诱人,也难怪航天大国们会争相投入研究了。

值得一提的是,美国和中国都不约而同地在2016年时,曝出了各自对于"EmDrive"的研究进展。

美国方面:

NASA在2016年12月出版的《美国航空航天学会(AIAA)》期刊上,发表了一篇名为《真空中对来自闭合射频腔的脉冲推力的测量》的论文,介绍了位于 "雄鹰工作实验室(Eagleworks Laboratory)"中的"EmDrive"测试机,以及它在真空环境中的测试报告。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻74 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

中国方面:

中国国家航天局(Cast)通信卫星部的总设计师李峰,在2016年12月10日召开的一次新闻发布会上向各国记者证实,中国的研究团队于2010年开始投入"电磁喷射引擎"的研究,并且已经开发出了低轨道太空测试设备,它被安装在2016年9月15日发射的“天宫二号”空间实验室上,在太空进行了初步测试。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻38 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

这意味着同在2016年时,美国的"电磁喷射引擎"还关在真空实验室中;中国的“EmDrive”已经拉开了太空测试的序幕。

但也不得不承认,中美双方或英国、德国、俄罗斯等任何投入“EmDrive”研究的国家,统统都还停留在理论验证阶段,距离正式投入使用还“路漫漫其修远兮”,要说谁领先谁也不过五十步笑百步罢了。

说出来你可能不信,这玩意儿还真跟"51区的外星人"扯上了一丁点关系。

当然,我这么说也并不意味着EmDrive这项技术与外星人有关,因为就主流观点而言,51区本身就跟外星人无关。

关于"51区在秘密研究外星人"这一说法,支持者和反对者一直在网络上争论不休,无数人试图利用手中的键盘来"证明"这一事件的真实性。

譬如下图这位眼神充满邪气的英国小伙。

“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻25 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

这是一个脾气特犟的年轻人,无论官方或反对者如何"晓之以理,动之以情",他就是坚定地认为:随便你们怎么解释,俺就是不信51区没有研究外星人。

于是他也同其他人一样 "毫不犹豫"地举起了手中的键盘,试图以一己之力粉碎美军的遮遮掩掩。

你别看这家伙一脸的间谍气质,长得就像个高端黑客一样,实际上……他还真就是全球公认的"世界头号黑客"。

这个叫加里·麦金农(Gary McKinnon) 的英国人,大概是所有质疑美军在51区里跟外星人搞事情的狂热者当中,键盘玩儿得最溜的一位了。

同样想用键盘来证明51区有外星人,你只会在网上码字跟人争论,而他却在2000年-2001年间,利用家里的一台只配备了56k调制解调器的电脑,轻而易举地黑入了美国陆军、海军、空军、五角大楼以及NASA的整整97处网络系统,浏览了大量绝密资料,简直令美军计算机网络安全防御机制"颜面尽失"。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻16 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

拿加里·麦金农自己的话来说:"进入美军的计算机网络就像逛花园一样简单。"

美军官员也将该事件称为"迄今为止全球最严重的军用计算机入侵事件"。

其实对于美军而言,机密网络被人当成花园逛只是很丢脸而已,倒也没什么大不了的,真正的严重之处在于,麦金农在"逛花园"的同时还很不自觉地顺走了不少"纪念品",其中就包括了与51区的研究项目有关的绝密信息——碟形飞行器的照片以及“反重力引擎”的一些图纸和资料(也就是前面提到的"EmDrive")

然而讽刺的是,加里·麦金农只精通于网络技术,对物理学一窍不通,看见这些匪夷所思的东西之后,他个人的判断是:人类造不出这样的物体。

言下之意便是"EmDrive"是来自于外星人的技术,那些资料也被他毫无保留地曝光在了网络上。

更加讽刺的是,EmDrive的技术不仅跟外星人没有任何关系,细说起来还是加里·麦金农的本家——英国工程技术学会特许工程师罗杰·肖耶尔(Roger Shawyer)在2000年提出的理论。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻95 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

它是利用电磁反应产生推力来驱动飞行器的"无燃料驱动技术",所以它的英文全称叫做——

Electromagnetic Drive


Electromagnetic | 电磁

Drive | 驱动

两个丝毫也不科幻的单词,对吗?合起来就是一句简洁明了的"电磁驱动"。

要说科幻,EmDrive远远比不上NASA的另一个研究项目——"IXS企业(IXS Enterprise)号"上使用的"阿库别瑞引擎",也就是常说的"曲速引擎"。这玩意儿都涉及到时空扭曲了,EmDrive还在玩儿电磁喷射。

提到曲速引擎,很多人可能会立刻想起著名的"哈罗德·怀特(Harold?White)",他是NASA约翰逊航空中心的物理学家,"IXS企业号"曲速飞船正是他带领的团队重点研究的项目。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻62 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

无独有偶的是,哈罗德·怀特也参与了EmDrive的研究。但这是美国人的事情,咱就不展开详细讨论了,何况在"反重力引擎"这件事情上他们还落后于咱祖国。

不过中国的研究人员似乎不太喜欢"反重力引擎"这个夸夸其谈的名字,更习惯称它为“无工质微波推力器”,或"电磁喷射引擎"。

坦白讲,我不喜欢“无工质微波推力器”这么文绉绉的名字,所以我们在后文中不妨就用"电磁喷射引擎"这个通俗点的名称来称呼它吧。

中国的"电磁喷射引擎"。

讲到中国,就又要提到加里·麦金农这位"世界头号黑客"了。

当初,加里·麦金农把美国的EmDrive资料"偷"出来四处散布之后,全世界人民全都看见了,中国人自然也不例外。

于是乎,中国电子科技集团第38研究所(CETC38)的一位名叫程翔宇的技术人员,在2008年发表了一篇名为《美国反重力飞行器工作原理及技术瓶颈浅析》的文章,对美国的EmDrive技术进行了一番剖析。

在该文章的引言中有下面这么一句能气死美国政府的话:

“本文从51、52区获得的一些信息以及英国黑客加里?麦金农获取的有关美国反重力器的一些资料入手,结合电磁爆发相关原理,分析了美国反重力器的基本结构和功能组成。”

单凭这句话,估计美国政府已经恨不得把加里·麦金农先凌迟一遍,再五马分尸了。

从这个意义上来说,“51区的外星人”还真对中国的"电磁喷射引擎"起到了一定的助推作用,毕竟加里·麦金农是为了寻找外星人的证据才把这些资料黑出来的嘛。

不过,真正把"电磁喷射引擎"引入正式研究的倒不是程翔宇,也不是中国电子科技集团第38研究所,而是西北工业大学航天学院的杨涓教授;以及中国空间技术研究院的陈粤博士
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻60 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856


实在抱歉,杨涓教授太低调了,我很努力地寻找,也能只在西北工业大学航天学院的官网上找到了这么一张证件照……件照……照……

杨涓教授研究的学科就是"航空宇航推进理论与工程",而研究方向正是"空间电推进",包括无工质微波推力器、电子回旋共振离子推力器。

杨涓教授从2010年开始发表有关无工质微波推力器(电磁喷射引擎)的论文,与此同时,中国空间技术研究院的陈粤团队也从2010年开始,在政府的资助下正式展开了电磁喷射引擎的研究。

前文已经说过,在2016年时,中国的研究团队已经承认开发出了EmDrive原型机,并公布了测试结果:目前只能产生几毫牛的推力,对于轨道与姿态控制而言,需要将推力提高至100毫牛~1牛顿(1000毫牛)。

不过,网上也有大量文章表示,杨涓教授于2013年曾发表过一篇论文,称2.5千瓦的电量产生了720毫牛顿(约72克)的推进力。但我没有找到这篇论文,这一信息真假不明。

我只找到了一篇她于2011年6月9日发表的名为《无工质微波推力器推力测量实验》的论文,里面有这么一句话:
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻78 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

我不知道划红线的字看不看得清楚,这句话的原文如下:

基于经典电磁学理论建立的无工质微波推进系统可以产生净推力;当微波源输出2.45GHz,80-2500W的微波功率时,推力器产生的推力分布在70-720mN范围内,测量总误差小于12%。

我个人觉得,“2.5千瓦的电量产生了720毫牛顿”这个说法,极有可能是从这句话中断章取义而来,不能完全当真。

至于电磁喷射引擎的详细技术参数,我在这里显然是讲不出来的:一方面,它本身就是尚处于研究中的技术;另一方面,这些信息在任何国家都没有被完全公开。

不过它的大致原理还是可以提一提的。


由磁控管产生的微波能量,经过调整进入一个封闭,锥形波导腔体内,其外形,电长度让工作微波产生了共振。

电磁波的群速度在锥体大端高于锥体细端,因此锥体的大端辐射压力高于锥体细端,这导致了辐射压力差等于(Fg1 -Fg2)乘以谐振腔品质因数Q。

这个压力差遵守经典洛伦兹力方程:F=q(E+v×B)

这段话你能看懂算我输,但没关系,我们可以“说人话”来解释一下。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻23 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856
注意:上图这个“简陋”的玩意儿是英国的原型机,不是中国的。



从上图的原型机外形可以看出,电磁喷射引擎是一个"完全密闭的椎形体",它的提出者罗杰·肖耶尔认为,可以利用电力在这个密闭的锥形腔内产生大量微波,微波会在锥体内部不停地反弹,从而不断“冲撞”椎体的两端。

在这个过程中,椎体较细的一端受到的“冲撞力”会小于较粗的一端,于是两端就有了推力差,如此一来,锥体较细的一端就会产生“推力”,推动飞行器向较粗的一端前进。

至于产生微波的电力,可以依靠太阳能来提供,因此这种引擎不需要消耗任何燃料就能推动飞船前进。

这一运作原理听上去就类似于一大堆乒乓球在一个密闭的锥形圆筒里来回反弹,从而撞击着圆筒不断朝一个方向前进。

可是这里存在着一个让全球科学家们至今也头疼不已的矛盾:

让微波在腔体内部来回反弹,来获得单一方向的推力,这种驱动方式听上去完全违背了牛顿第三运动定律——想象一下,一大堆乒乓球在密闭的车厢里不停地反弹,有可能推动车厢朝一个方向运动吗?

但凡有点高中物理常识的人都会认为,这简直就是天方夜谭嘛。

这种思路跟下图这玩意儿简直就是如出一辙。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻72 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

正因如此,这种驱动方式在刚提出时,并未受到主流科学的认可。然而诡异的是,世界各国的研究团队在真空环境中对大量原型机进行过多次测试,结果却表明它确实就在锥体较细的一端平白无故地产生了推力。

这种本不该存在的推力究竟是怎么冒出来的呢?

目前有一种解释是地球磁场与真空室内的电线产生相互作用的结果。

换言之,并不是内部的微波反弹让这个密闭的椎体产生了推力,而是地球磁场这一外在因素导致的某种虚假的"推力",这一解释也得到了部分科学家的认可。

或许这也正是三年前,"天宫二号"会把设备带到太空轨道去测试的原因吧——如果真是地球磁场干扰了测试结果,在太空中测试自然不会与地面测试受到同等干扰了——当然,这只是我的个人猜测,不能当真。

而中国空间技术研究院的研究人员则认为:该推力的产生,来自电磁场在特定设计的谐振腔体里产生的不均衡分布,因此该技术实际上是使用了电磁场对物质的作用力,也符合经典力学定律,也就是前面提到的经典洛伦兹力方程:F=q(E+v×B)

实际上,"测试机中检测到的推力究竟从何而来"正是世界各国目前正在努力攻克的难关。说白了就是事实证明推力确实存在,但大家都在拼命验证对于推力来源的各种假设是否正确,因为找不出推力的真正来源就不知道如何让推力得到增强。

根据中国空间技术研究院通信卫星事业部总设计师李峰的说法:这项技术目前处于原理验证阶段的后期,后继目标是使该技术尽快在卫星工程领域实际应用,但还有很多攻关工作要做。

对于电磁喷射引擎的未来发展前景如何,看来也只能由时间来回答了。

最后说点题外话:"电磁喷射引擎"是用于太空飞行器的推进器,并且至今还处于理论验证阶段,与近期举办的"2019天津直升机博览会"上展出的那台神似UFO的"超级大白鲨"武装直升机模型并没有任何关系。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻40 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856

"超级大白鲨"武装直升机是采用了"翼身融合(BWB)设计"的"空气动力直升机",它是依靠传统的桨叶驱动的,只是主旋翼被隐藏在机体内部而已。换言之,它仍然是依靠空气动力学设计而成的传统直升机,而非突破新技术的"反重力飞碟"。

况且它还只是一个空有外壳的模型而已,连起落架都是垫的泡沫箱子。

所以"电磁喷射引擎"和"超级大白鲨"武装直升机绝对不能混为一谈。
“51区的外星人”成就了中国的“反重力引擎”?科幻有时并不科幻58 / 作者:象棋达人 / 帖子ID:54620,214856


原文地址:今日头条
online_member 发表于 2019-10-18 20:59:55 | 显示全部楼层
无工质和反重力不是一个类别吧?反重力可以用无工质引擎实现,也可以用工质引擎实现吧?
online_member 发表于 2019-10-18 21:00:24 | 显示全部楼层
能看完就很佩服自己了
online_member 发表于 2019-10-18 21:00:46 | 显示全部楼层
这就是传说中的无工质推进器吗?
online_member 发表于 2019-10-18 21:01:39 | 显示全部楼层
小编应该看看美国秘密飞行器TR-3B早在海湾战争时期美国已经投入使用的反重力飞行器,美国政府考外星飞船进行反向研究得来的
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