希望破灭？最有前途的新体制发动机：无工质引擎，被判了死刑

飞行器诞生以来，引擎技术从最早期的螺旋桨推进发展到了喷气式推技术，飞行速度也从亚音速提高到了超音速甚至高超音速，但这些依赖大气层的推进方式无法进入宇宙空间！

因此科学家又发明出了火箭技术，这种自带燃料和氧化剂的发动机有着强大的推力，使探测器到达火星、木星甚至飞向太阳系外！但火箭发动机有一个致命的缺点：燃料消耗速度太快，比冲是衡量火箭对燃料利用率的一个重要指标，即使顶尖的RD-180液氧煤油机的比冲也只有338S（真空）。

为了应对漫漫宇航旅途（太阳系内就动辄上亿千米），科学家又开发出了离子电推发动机，和之前的发动机相比，这绝对是革命性的，它将燃料（汞或者氙等）离子化后在电场作用下加速到每秒上千公里速度，以最小的燃料消耗飞持续最长时间的动力飞行，现在的离子发动机已经比较大规模装在探测器上应用了，未来的载人行星探测必将大放异彩！

致命缺点：必须催生一种新体制发动机

尽管发动机技术一直在进步，从大气层内走向宇宙空间，从粗暴的化学燃料火箭走到了精细化利用燃料的离子电推发动机，但有一点一直都没有改变过，那就是利用燃料的高速排气动作获得飞行器向前的动力，这很容易理解，作用与反作用的牛三定律！

SR-71黑鸟式侦察机的J58发动机打开加力时形成了明显的马赫环

尽管排气速度越来越高，飞行器获得的速度也水涨船高，但有一个问题，燃料消耗也越来越少，比如最后的电推进发动机，不仅要使用排气用的工质，还需要电能，在太阳系土星轨道内，获得电力并不难，太阳能电池即可免费获得！

木星探测器朱诺的巨大太阳能电池

但问题是工质是有限的，必须从地球上带出去！比如离子发动机用的工质汞或者氙，尽管消耗远比化学燃料发动机要低，但总是要耗尽的，怎么办？

新体制发动机出现

1998年，Roger Shawyer设计出了一种看起来“不可能的发动机”，一个密封的锥套形铜棺，一头大，一头小，根据罗杰的说法，只要在管子内部加载微波，它们将在一个方向比另一个方向上产生压力差，从而取得向前的推力，而且它不使用任何工质，因而被称为是射频（RF）谐振腔推进器，或者称EM DRIVE。

我们的直觉认为它违反了动量守恒定律和牛顿第三定律，但没有违反能量守恒，当2001年向全球公布时，很多人第一反应就是民科，毕竟民科最喜欢干的事情就是这些看上去高大上却毫无鸟用的东西！但随着各方对其研究的深入，还真觉得有一些门道：

EmDrive首创者Roger Shawyer

2004年，西门子和IEE的专家对这种引擎的工作方式存在异议，理论和实验存在致命缺陷，公司对其不感兴趣，也不会寻求专利保护。

2008年，西北工业大学的杨娟教授对这种电-微波谐振腔推进器背后的电磁理论非常感兴趣，因此介入研究，并且在2010年测试了多种不同的谐振腔体对推力的贡献，据说在2500W的功率输入下获得了720毫牛的推力（没有确切来源），这个指标比离子电推都要高得多。

2011年，Fetta测试了谐振腔超导后的推力，当设备启动时，传感器的推力指标发生了变化，表明可能存在不明推力。

2016年11月17日，NASA在《推进与动力杂志》上发表了一篇论文，描述了对这种引擎进行了真空环境的测试，根据测试结果估计，每千瓦能量能产生1.2毫牛顿的推力。

2018年，DARPA开始在EM DRIVE上开始投入资金测试，而据传闻，美国政府正在波音X-37B上测试EmDrive的版本，不过据公开的资料，军方仅仅承认了使用霍尔效应推进器进行了电推进系统测试。

EM DRIVE到底有什么意义？

相信很多朋友都看得云里雾里，这推力仅仅是毫牛级别，推根羽毛的费劲，有啥用呢？其实不然，比如离子电推的也就几十毫牛或者上百毫牛，了不起多个并联也许可达数牛顿，不要看它小，因为太空中没有空气阻力，重力也相对平衡状态，因此持续不断的推力可以让其加速到极高速度。

而且离子电推需要燃料，EM DRIVER不需要燃料，只要有电即可，至少在太阳系内取得电要比燃料容易得多，另外不需要携带燃料节省空间与重量，优势非常明显，因此尽管EM DRIVE不甚明朗，但各国科研机构仍然不遗余力地去研究，那是因为科学界的引擎推进机制太需要一种革命性的技术来更新！

NASA Eagleworks团队于2016年对EmDrive进行了测试。

因此只要有一丝希望，科学家都会在上面消耗大量的时间来确认到底行不行，这万一要是真的能成功呢？太阳系里不是可以横着走了？

希望破灭：最有希望的无工质推进引擎，被科学家判了死刑？

2018年，德累斯顿大学在发布的最新结果中称，EM DRIVE没有表现出可测量的推力，一个说法是EM DRIBE无法产生任何推力，另一个说法则是再次证明了EM DRIVE无用。负责人马丁教授称，EM DRIVE的推来来自通电导线切割地球磁场的磁力线所致，这也解释了此前一些实验中该“引擎”在不同方向上推力不同的原因！

不过Roger Shawyer审查了德累斯顿大学的所有实验过程以及论文，认为马丁教授带领的实验团队测试方案存在巨大的问题，比如马丁教授使用的并不只是单纯的铜腔，还包括了一些介电材料和绝缘体，教授认为这些有助于增加推力，但罗杰认为这些材料会破坏铜制谐振腔，并且必须精心调节。

而据后来DARPA公开的资料称，他们将继续支持

McCulloch的工作，并且对新的试验非常感兴趣，因为最新的试验表明该引擎将会产生有意义的推力，

EM DRIVE推力计算公式

但一直到现在，关于EM DRIVE的研究仍然在进行，而各种理论解释也不断出炉，但到底是否能产生有价值的推力仍然存在非常大的变数，而对于是否存在违反动量守恒定律和牛顿第三定律的情况，也在继续讨论中！

但科学界对它的未来并不是特别看好，比如

纽约州立大学石溪分校的保罗·萨特在谈到该引擎的未来时，他的评价是：

“可以继续做梦！”

延伸阅读：新体制发动机

到现在为止，包括传说中的无工质引擎EM DRIVE，都是作用与反作用力的结果，所以它们的速度极限是光速，而科幻片中的飞船动辄跨越光年，对于作用与反作用力的发动机是不可想象的！

因此只有透彻理解了空间的引擎才能掌握光年距离的跨越，这种在《星际迷航》中被称为曲速发动机，而在《三体》中则称曲率发动机，其实两者都是同一个东西，但却也有些许不同！

《星际迷航》中的发动机有三个关键点，引擎能压缩飞船前方空间、能拉伸飞船后方空间，然后产生一个空间曲速泡将飞船自身包裹，这种引擎的速度能跨越光速，而且由于飞船相对于曲速泡内空间静止，因此飞船也不会有狭义相对论中的双生子佯谬产生。

《三体》中的曲率引擎则没有对飞船自身包裹的曲速泡，因此飞船能无限接近光速，但它会产生双生子佯谬，比如飞船上的人经过了几天时间，而地球却过去了几百年这种效应。

而其他的方式就不是引擎了，比如《星际之门-宇宙》中的时空隧道，或者爱因斯坦-罗森桥等，这些不在发动机的范围内，咱不做讨论。

还是那句话，对于新体制发动机，“可以继续做梦！”返回搜狐，查看更多

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