光子发电机可送人类到火星: “不可能的引擎”已经申请了专利美国一直在策划火星旅行

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美国一直在策划火星旅行，不过想要去火星可不是件容易的事情，尤其是能源的问题需要解决。国外一位科学家发明了光子发电机，至少解决了人们去往火星所需的电力问题，目前这个发电机已经申请了专利。

这种发动机被称为“不可能的引擎”，但一些人称可使人类去火星的旅程缩短至10周。没人确切知道该发动机如何工作。现在，利用微波在密闭缸里的反弹产生推力的EmDrive太阳能发动机，进行了升级。

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该发动机的发明人罗杰·肖耶尔(Roger Shawyer)申请了新版EmDrive发动机的专利，包括安装一块超导板提高推力。新EmDrive推进器设计在一端安装了一块平整的超导板，在另一端安装了形状奇特的不导电板。这块板的作用是将内部多普勒频移降至最低，多普勒频移是指观察者相对波源移动时出现的频率或波长变化。这将使发动机的推力更为强大。

同时，由于超导板可以做成平面形状，也节省了制造成本。很多人质疑EmDrive发动机的概念过于夸张，暗示这种设计违反了物理定律。但今年其秘密将被揭开，NASA的实验室一直在研究这个概念，2016年8月宣布有所发现并将在12月首次公布试验结果。EmDrive发动机的概念是罗杰·肖耶尔在2000年提出的。此后有4个独立实验室，包括NASA的那个，都再造了这种推力。

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但这种神秘的发动机令科学家迷惑不解，因为这似乎违反了动量守恒定律，即每个力都会有大小相等、方向相反的一个反作用力。火箭喷出火焰产生推力使得火箭只能向前加速。NASA的Eagleworks团队准备公布其试验结果，其声明引起物理界的恐慌。一位用户在NASA太空飞行论坛上称：“我的理解是，Eagleworks的新论文已经被同行评论的期刊接受，准备出版。”

早些时候，一位职员证实该团队在写这篇论文。工程师保罗·马奇(Paul March)在同一论坛上写到：“Eagleworks实验室没有死，我们继续沿着NASA管理层设定的道路前进。除了罗德尔博士说的，我对该话题没有更多要说的，请耐心等待下一份EwDrive论文出版。”早些时候在AIP Advances上发表的论文暗示，EmDrive与其他火箭一样都要向外排出。

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赫尔辛基大学物理学教授、论文的第一作者阿尔托·安尼拉(Arto Annila)博士称：“EmDrive工作原理与其他任何发动机一样，其燃料是微波长度的光子。”研究人员暗示，机器产生的光子会相互干涉，因此总体效应似乎是没有任何东西。“在密闭缸里光子会来回反弹，其中总有部分光子会产生完全破坏性的干涉。”然后2个光子将完全180度异相相消。

“在完全干涉电磁场里，2个光子将完全抵消，但光子本身会继续扩散。”这如同水波相遇，如果波峰与波谷正好重叠，就会相互抵消。但水不会消失。同样，一对光子也不会消失，即使无法作为光而看见，但依然带有动量。安尼拉称：“没有电磁场的成对光子将逃离密闭缸，从而形成EmDrive排出的能量。”

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“当密闭缸是不对称的，如圆锥体一样，成对光子的排出也是不对称的。因此成对光子携带的动量损失是不一致的，换句话说，就是产生了推力。”安尼拉博士与Jyv?skyl?大学有机化学教授厄尔基·科尔曼宁(Erkki Kolehmainen)和工程软件公司Comsol的多物理学家帕特里克·格兰(Patrick Grahn)。他们写到：“没有排出能量的推力当然不可能出现，然而，某些密闭共振缸，在以微波为燃料时，会提供推力但没有可见的排出物。”

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他们的理论暗示，EmDrive也产生了排出物，只是看不见。安尼拉博士称，光子理论上可被干涉仪检测到，这种仪器也被用于检测引力波。他表示：“我的直觉是，很难检测到这么小的能量密度超量，特别是在EmDrive稳定运转时。但我们对排出物的想法在设计密闭缸让成对光子更好地朝一个方向排出，因而产生更多推力是有用的。”