中國這發明，反牛頓定律！去火星只要6個月，正在天宮二號測試

從一個星球到達另一個星球往往要耗費漫長的時間，一般火箭從地球到火星需要6-7個月，但如果用上全新電磁驅動引擎，卻能將時間縮短到10個星期。它無需任何外界作用力就憑空產生了推動力，違反了牛頓第三定律，但它的實驗卻成功了。

中國領先違背牛頓愛因斯坦定律，人類航天邁大步

神州日知 祗舍

違背物理定律的「電磁引擎」（EmDrive）原先被全球物理界認為「不可能」，但自美國NASA2014年承認已完成實驗後，物理界正視其存在的可能。

電磁引擎是英國發明家羅傑．蕭耶在2000年提出「電磁推進裝置」想法。

利用太陽能在密閉空間製造出多重微波，通過微波的來回移動產生推力。

理論上除非故障或磨損，這樣的裝置無需火箭燃料而能夠永遠保持運轉。

不過，這種設想違背了牛頓定律的「動量守恆」原理，當時被視為「不可能的引擎」，只是理論上或可行而已。

由羅傑蕭耶開發測試的電磁引擎

但是，日前，中國科學家稱，中國已經製造出了「不可能的」無反作用力引擎的工作樣機，並且表示已經在天宮二號太空實驗室上對其進行軌道測試。

據稱，如果這種不符合物理學常識的概念如果成為現實，這一引擎可以讓人類在10周時間內到達火星。

中國空間技術研究院的科學家們證實，NASA的研究結果「再次證實了」他們已經取得的成果，並且計劃「儘快」在人造衛星上運用這一技術。

中國空間技術研究院通信衛星事業部負責人陳粵在說：「各國研究機構近年來已經對電磁驅動引擎進行了一系列長期的、重複性測試。可以說，NASA發表的研究結果再次證實了這項技術。一個完成毫牛頓級微推力測量試驗的實驗性驗證平台的確立，以及多年的重複性試驗和對於相關干擾因素的研究，證實在這一類型的推進裝置中是存在推力的。」

中國空間技術研究院通信衛星事業部總設計師李峰也證實，研究團隊已經製造出一台樣機，該樣機迄今為止只能產生幾個毫牛頓的推力。要能對人造衛星產生作用，這種發動機需要把推力提高到0.1～1牛頓之間。

李峰說：「這項技術目前處在原理論證階段的後期，目標是使該技術能夠儘快地用於衛星工程。儘管做到這一點很難，但我們有信心取得成功。」

10月19日，神舟十一號航天員景海鵬（左）和陳冬順利進入天宮二號實驗艙

此新聞一出，立刻震驚國際，震撼全球科學家家，而這也意味著人類航天科技再次向前推進一大步。

目前，應用於太空上推進的引擎大多數是火箭引擎，這種引擎速度是有極限的，而且受制於燃料的限制，往往行駛的距離也有限。

隨著科技的進步，人們發明了太陽能推進引擎，再到後來具有科幻意味的電磁推進引擎橫空出世，可以根本上解決人類太空

旅行的問題，據說電磁推進引擎可以讓人類去火星的時間由1-2年縮短到70天，非常的震撼！

如果這種不符合物理學常識的概念成為現實，可讓航空器的速度加快又不擔心燃料問題，甚至可能達到超光速。

中國太空科技一飛衝天，圖為11月3日20時43分，運載火箭長征五號從文昌航天發射場點火升空

由於不存在燃料的噴射，電磁驅動引擎將違背關於作用力與反作用力的牛頓第三定律，「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。力勢必成雙結對出現，一道稱為 作用力 ，另一道力則稱為『反作用力 。」也違反愛因斯坦的光速不變定理。

根據電磁驅動理論，電磁引擎核心零件只是一個特殊形狀的微波共振腔體，裡面不斷運動的微波給宇宙飛船提供推力，用太陽能就足以提供電力維持微波的運動。

發現想電磁引擎的羅傑蕭耶稱其為「沒有排氣裝置的火箭引擎」。

正因此，這一聽起來就很玄幻的技術很長時間沒有引起主流學術圈的注意。

直到中國西北工業大學航天學院的楊涓教授開始跟蹤這一技術。

公開資料顯示，從2008年開始，楊涓將該技術引入正規學術領域開展研究，發表了關於EM引擎及其相關試驗的論文。

2010年，西北大學教授楊涓開始研究電磁引擎。

2013年，她的團隊率先製作出EmDrive原型機，公布測試結果：2.5千瓦的電量產生720毫牛（約72克）的推進力。

2013年8月，NASA廣為人知的約翰遜航天中心專門研究推進裝置的鷹工廠（Eagleworks），對兩台實驗機進行8天實驗.

2014年6月4日，他們將實驗結果以論文的形式在AIAA第50屆聯合推進大會上發表。

實驗數據顯示，在28瓦微波功率的作用下，產生了30—50微牛（1毫牛=1000微牛）的推力。

但是，因當時其試驗條件並非真空， 這篇文章曾受到外界質疑。

2015年7月，德國德勒斯登工業大學教授馬丁在一場論壇展示對電磁引擎更加精密的實驗結果，證明確能產生推進力。

除了NASA，國際上還有幾個團隊在進行這方面的研究，如羅傑·肖耶本人，美國Cannae公司，以及德國德累斯頓工業大學等，德國這個團隊2015年也發表了一篇會議論文，結論跟NASA的類似。

此次NASA最新發表的論文，正是該團隊完善試驗後，在真空中完成的推力測試的結果。

數據顯示，在最大80瓦的微波功率輸入時，最大測到推力約124微牛。相比之下，同樣是無工質的太陽帆，每千瓦只能產生6.67微牛的推力。

陳粵團隊從2010年開始正式開展EM引擎研究。該團隊依靠經典電磁場理論分析和計算，開展了推力器腔體設計。

通過分析計算，研究人員認為該推力的產生，來自電磁場在特定設計的諧振腔體里產生的不均衡分布，因此該技術不需要傳統工質，實際上是使用了電磁場對物質的作用力，也符合經典力學定律。

近日，中國空間技術研究院的研究人員也證實，中國從2010年起就一直在資助這項技術的研究，並已研製出一台設備，「正在近地軌道上進行測試」。

這是電磁引擎首度被送上太空。

自NASA的研究正式發表後，許多人曾對該研究結果不以為然，認為這是因為實驗中存在誤差。這些人中包括高級推進系統專家布里斯·卡森蒂。

卡森蒂是康涅狄格大學的工程學教授，他對該校校刊《今日康涅狄格大學》表示，電磁驅動引擎對物理學原理的違背將「推翻我們所知道的全部物理學原理所依據的大部分基礎知識」。

卡森蒂說：「我個人認為對於這一結果可以有某種一般的解釋。例如，電流會使該引擎內部的元件發熱，它們在實驗過程中會膨脹，從而導致運動並表現為力的形式。此類影響是很難排除的。儘管論文的作者們不僅試圖排除這些熱力影響，還試圖排除其他許多可能導致實驗誤差的因素。」

儘管科學家已經發現牛頓定律在高速下並不適用的情形，但卡森蒂指出「牛頓定律在多數情況下仍然是正確的」。

他說：「根據我的經驗，這一研究結果在進一步的分析和測試中能夠站住腳的概率是渺茫的。但不會是零。」

我們知道，「離子引擎」是使用電離氣體作為推進劑的飛船推進設備，與太陽帆一道，都屬於電推進家族。

它也是目前性能最好、最成熟的電推進系統。

最早的離子引擎於1960年左右由NASA的Glenn研究中心製成，但之後一直處於試驗階段。

直到1998年，探測彗星的Deep Space 1計劃才首次將離子引擎作為主力推進系統應用在深空飛行中。

「離子引擎」原理是：離子引擎運轉的首要條件就是製造離子氣體。這通常需要由電子槍來完成。管狀陰極發出的電子束被射入經磁化的電離室，與充在室中的氣體原子碰撞，令原子電離成一價正離子。

如圖所示，電離室的另一端裝有一對金屬網，網上加有上千伏（Deep Space 1的所加電壓是1280伏）的電壓，可將離子加速到每秒30米的速度，並從尾部排出，形成離子束，由此產生推力。

回過頭來解釋電磁驅動引擎的可能性，其實它就是用了離子引擎的反作用力。

解釋：一樓輻射在裝置的空腔中來回反射，如果我們利用粒子對一定頻率的微波的選擇性吸收，就可以形成推力。

例如：用一個高速粒子在空腔中來回反射，但反回方向中使其通過電磁屏蔽的通道。

這時只有向前的粒子通過微波腔，而粒子對一定的頻率是選擇吸收的。

再利用多普勒效應使同樣向前的微波頻率達到這一頻率要求被吸收，而反相微波不被吸收就使粒子在空腔中得到加速度了。

利用這個加速過的粒子給引擎以力就是電磁驅動引擎了。

本質上，電磁驅動引擎利用一個錐形密閉室內的光粒子及其周圍不斷反彈的微波來產生推力。

這種運動在錐形物體的狹窄端產生推力，從而推動引擎前進。

隨著中國在這一超前研究領域的領先，NASA下一步也將開展太空實驗，與NASA關係密切的美國Cannae已經啟動了EM引擎技術的飛行試驗計劃，計劃於2018年發射一顆6U立方星驗證該技術。

2016年11月3日，我國最大推力新一代運載火箭長征五號，在中國文昌航天發射場點火升空，約30分鐘後，載荷組合體與火箭成功分離，進入預定軌道。長征五號運載火箭首次發射任務取得圓滿成功。

此次發射成功，標誌著我國運載火箭實現升級換代，運載能力進入國際先進行列，是由航天大國邁向航天強國的重要標誌。

雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。

從1956年到今天，我國航天事業已經走過了60年，建立了運載火箭、飛船、衛星、地面應用、測控通信與發射場等完整的航天工業體系，實現了全面自主發展，成為名副其實的航天大國。

「航天夢、中國夢」。2016年，我國第一次設立中國航天日，航天開始走下神壇，與每一個普通人的生活發生交集。

2016年，也是中國航天的「大年」，我國將實施20多次密集發射任務，神舟十一號飛船將與天宮二號空間實驗室將進行交會對接。

2017年，「嫦娥五號」將從月球取樣返回。

2018年，嫦娥三號的備份星「嫦娥四號「將實現人類航天器首次登陸月球背面。

2020年前後，中國將建成屬於我們自己的空間站。

而隨著中國電磁引擎技術方面領先，建設航天強國的底氣更足了，信心更滿了，幹勁更大了！

綜合自日知新、科技ing

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