吃驚!中國天宮二號測試神秘武器,成功可70天抵火星!

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據《科技日報》最近報導,美國國家航空太空局(NASA)完成了全新的EM引擎的試驗,並且發表了論文論證。但是中國卻在此方面處於領先地位。

資料圖:由羅傑·肖開發測試的EM引擎

EM引擎是英文「Electromagnetic Drive」的簡稱,指的是一種全新的驅動方式——電磁驅動,由英國工程師羅傑·肖耶2000年左右提出。相比傳統引擎,EM引擎有著脫胎換骨的進步。

此次中國在這項研究上的突破性進展引起了外媒極大的關注。據英國《每日郵報》(Daily Mail)12月20日報導,中國已經開發出了低軌道太空測試設備,目前安裝在了天宮二號上進行測試。

《每日郵報》預計,如果EM引擎能夠成功投入實際運用,人類可以在10個星期內抵達火星。而目前根據NASA可能,當使用傳統火箭的時候,從地球出發前往火星的單程「旅行」大約是6到7個月。

相比起來,美國的設備目前還只能待在實驗室中進行研究,毫無疑問的,中國目前在此方面處於領先地位。

想像中裝備EM引擎的太空飛船

以下為文章原文:

EM引擎是英文「Electromagnetic Drive」的簡稱,指的是一種全新的驅動方式——電磁驅動,由英國工程師羅傑·肖耶2000年左右提出。目前中國在此項研究上處於領先地位。

引擎原理大致是:用電力在密閉的錐形腔內產生微波,微波在腔內來回反射,在兩端產生的推力差即可作為飛行器前進的動力,太陽能提供電力來維持微波的運動。

EM引擎再次吸引了太空迷們的眼球。

這一次,美國國家航空太空局(NASA)發布了經過同行評審的EM引擎(EM Drive)論文。評論稱,這表示其實驗結果以及整個論證過程都得到了同行專家們的認可,意義重大。這篇題為《真空中對來自閉合射頻腔的脈沖推力的測量》的論文已發表在美國航空太空學會(AIAA)期刊上,並於12月印刷出版。

「各國科研機構近幾年陸續開展了對EM引擎的一系列長期、反復的試驗,這次NASA發表的試驗結果,可以說是再次確認了該技術。」中國空間技術研究院通信衛星事業部陳粵博士告訴科技日報記者。他也首次披露了中國空間技術研究院科研人員在EM引擎研發上的最新進展。

2000年左右,英國工程師羅傑·肖耶提出EM引擎這一概念時就飽受質疑,因為它似乎違反了牛頓第三定律。火箭升空需要推進力,然而,EM引擎的外界沒有任何作用力,「憑空」產生了前進的推動力。

羅傑·肖耶等人試圖從不同角度解釋其產生推力的原理,但均未被廣泛認可。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太空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。

此後,廣為人知的是NASA喬韓森太空中心專注於前沿推進技術的研究團隊「鷹工廠」的試驗結果。他們對兩台推進器進行了為期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。

因當時其試驗條件並非真空, 這篇文章曾受到外界質疑。此次最新發表的論文,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。

「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。」陳粵說。

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裡產生的不均衡分布,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。

「我們已研制成功幾種規格的多台原理樣機,建立了實驗驗證平台,完成了毫牛級微推力測量試驗,通過幾年來的重復試驗及相應的干擾因素排查試驗,確認該類型推力器的推力存在。」陳粵介紹,他們已完成了可用於飛行試驗的試驗裝置研制,正在開展在軌驗證。

「這項技術目前處於原理驗證階段的後期,後繼目標是使該技術盡快在衛星工程領域實際應用,但還有很多攻關工作要做。」中國空間技術研究院通信衛星事業部總設計師李峰說,目前原理樣機體積大,推力較小,需要特殊的工程方法,優化腔體設計,提高腔體品質因數,減小損耗,將微波能量更有效用於產生推力。目前測到的推力是微牛級至毫牛級,至少要提高到百毫牛級甚至牛級才能用於衛星的姿控、變軌等工作。

他具體解釋道,從原理驗證到工程應用,還需解決目前原理樣機推力小、推功比低、推力器難以長時間穩定工作、推力器布局、應用策略等一系列工程問題,如果這些工程問題都得以解決,EM引擎的工程化應用將使太空推進技術產生跨代式飛躍。這些技術問題,雖然有很大難度,但是在工程上是可以解決的。

李峰透露,陳粵團隊依托國家相關項目支持,正在開展工程應用的關鍵技術攻關,爭取5年內做到工程應用,「我們已調集了微波、結構、熱控、電力電子、星載電子系統等相關專業力量,全力來做這件事,雖然難度很大,但我們有信心做成。」

據報導,NASA下一步也將開展太空實驗,記者就此相關問題發出採訪函,截至發稿時尚未收到回復。從與NASA關係密切的美國Cannae公司官網可以看到,該公司已經啟動了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。(科技日報記者 操秀英)

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內容來源:科技日報等

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