EmDrive可能是21世紀最重要的發明，沒有之一

天下 11-27

EmDrive在科學界是個異數，是個「違反經典物理學」的存在，很容易被認為是引人嗤之一笑的民科。

然而，十多年了，EmDrive並沒有滑落到塵埃里，反而引起越來越多的關注。因為，權威如NASA這樣機構，都無法否認它產生的實驗結果，而更令人費解的是，至今都沒有人知道它的工作原理，就連它的發明人Roger Shawyer也無法解釋清楚。

EmDrive：沒有燃料的引擎

EmDrive的全稱是

Electromagnetic Drive (電磁驅動)

，其核心部件是一個特殊形狀的微波共振腔體，裡面不斷跳躍的微波給航天器提供推力，而太陽能可以提供電力來維持微波的運動。

Roger Shawyer稱其為"沒有排氣裝置的火箭引擎"。這意味著，它是一個沒有燃料的火箭引擎。

▲EmDrive原型機，圖自: The Wired

如果它能夠變為現實，將會對整個航天業產生無與倫比的影響。因為現階段的航天器需要攜帶大量的沉重燃料才能飛上外層空間，燃料沒了，航天器也不能再運行。

EmDrive不需要任何此類的燃料，它產生推力的核心部件就是一個真空的腔體，相比於傳統燃料罐，輕地不可思議。

只需要太陽能，它就可以在外層空間慢慢地累積速度，最後達到極快速度飛至外星球。據估算，如果將EmDrive作為宇宙飛船的發動機，那麼前往月球只要4小時，到火星只要10周，到半人馬座，只要100年（現階段技術需要數萬年）。

跟EmDrive比，這都不夠看的

但是，EmDrive飽受質疑，因為它似乎違反了牛頓第三定律。

EmDrive違反了經典物理學定律？

牛頓第三定律是這樣的：

當兩個物體相互作用時，彼此施加於對方的力，其大小相等、方向相反。「力」勢必會成雙結對地出現：其中一道力稱為「作用力」；而另一道力則稱為「反作用力」。

火箭要升空，就要產生推進力，那麼產生推進力的方法是火箭內部液態燃料燃燒，噴出的氣體對火箭產生向上的反作用力的推力，這個推力讓火箭升空。

但是EmDrive的外界沒有任何的作用力，可是它卻憑空產生了前進的推進力。

Roger Shawyer在接受採訪時也被問到這個「永恆的」問題，他明確表示EmDrive並沒有違反牛頓力學定律，但是用於解釋的理由卻很模糊。他說：

"EmDrive建立在牛頓第三運動定律之上。EmDrive在一個方向上產生推進力，如果情況允許的話，它也會在相反方向加速。整個過程的動量是守恆的。"（EmDrive produces thrust in one direction, and if it"s allowed to, it will accelerate in the opposite direction. Momentum is conserved by this process.）

他表示，EmDrive建立在麥克斯韋、牛頓和愛因斯坦等人的理論之上，並沒有其他的獨特理論。

接受採訪的Roger Shawyer

雖然Roger Shawyer於2001年在英國成立了 Satellite Propulsion Research 公司，致力於EmDrive的研究，但我們並沒有找到該公司網站，只找到了一個很簡陋的提供EmDrive相關信息的網頁。

NASA石破天驚的實驗結果

Shawyer在2003年進行了實驗，並稱實驗結果顯示產生了微小的16毫牛的推進力，相當於2顆花生的重量。然而，他並沒有發表經過同行審議的學術論文（或者說，沒機會發表）。

2006年，一個名叫Guido Fetta的美國工程師仿照EmDrive製作出來一台原型機，名為「Cannae Drive」，他同樣沒有發表論文。

就是這麼默契

人們普遍認為EmDrive就跟永動機一樣，缺乏科學原理的支撐，不可能實現。

到這時，或許我們還可以笑稱EmDrive為民科，直到中國的一組科學家開始將EmDrive拉進正規的學術圈。

從2010年開始，中國西北工業大學的楊涓教授就開始發表關於EmDrive的論文。在2013年，她帶領一組隊伍，製作出了EmDrive原型機，並發表論文（中文）公布測試結果：2.5千瓦的電量產生了720毫牛（約72克）的推進力。有人將楊涓的論文翻譯成了英文，在媒體和學術圈流傳開來。

2013年8月，NASA有一個專註於推進器裝置的研究團隊，叫做「 Eagleworks」，他們在德克薩斯州的林頓·約翰遜太空中心（Lyndon B. Johnson Space Center）對兩台 Cannae Drive進行了為期8天的實驗，並於2014年6月4日，將實驗結果以論文的形式在美國航空航天學會（AIAA）第50屆聯合推進大會上發表。實驗數據顯示，在28瓦的電力的刺激下，產生了30-50微牛（1毫牛=1000微牛）的推力。

▲圖自：NASA

這一試驗結果堪稱石破天驚，本來大家是等著NASA「闢謠」的，沒想到竟是這樣的結果，大大超乎人們的意料。這一下，EmDrive火了，各大主流媒體爭相報道，幾周到達火星這樣的標題霸佔了當天的科技新聞頭條。

「對手太強大了」

而Shawyer本人也開始有機會在2014年10月的多倫多航天會議上發表演講並發表論文。

接著，NASA在2014年夏天和2015年初，對Shawyer的EmDrive原型機進行實驗，在50瓦的電力下測出了50微牛的推進力。2015年7月，德國的德累斯頓理工大學Martin Tajmar教授在AIAA的推進和能源論壇展示了自己對EmDrive更加精密的實驗結果，也證明了其確實能產生推進力。

到這個時候，有NASA和德累斯頓理工大學兩大權威機構的實驗數據，人們已經無法以民科來看待EmDrive了，儘管到現在為止，沒人能給出其背後原理的合理解釋。

同時，EmDrive「逆襲」的故事性和令人驚嘆的潛在用途，激發了普通民眾的興趣，而且製作EmDrive並不需要很複雜的裝置，在 YouTube 上，有很多科學愛好者上傳了自己製作的小型EmDrive的實驗視頻。

背後可能的原理：沒人知道，只能猜測

首先，Shawyer自己並沒有給出令人信服的原理解釋。而NASA的2014年論文里也明確表示，並不對這個機器的原理做任何闡述，只單純提供實驗數據。

比較主流的可靠猜想是，EmDrive實際上受到的推進力來自量子真空的虛粒子，虛粒子短暫地存在這個世界，不斷產生又迅速消失，所以真空並不是真空。但是這僅僅是猜想。

最後。。

NASA Eagleworks實驗室在測試中證明電磁推進引擎是有效的，能產生原理不明的推力。現在他們的論文正式發表在美國航空航天學會的開放獲取期刊《Journal of Propulsion and Power》上，論文標題是《Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio Frequency Cavity in Vacuum》。

NASA科學家稱，他們的測試重點不是性能優化，而是存在性證明。在測試中，Emdrive產生了1.2 +/- 0.1 mNkW大小的推力。科學家認為不需要攜帶燃料的中等推力引擎比需要攜帶大量燃料的高推力引擎更適合遠距離太空任務。Emdrive比其它研究過的零推進劑推進系統表現要好得多。

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