最近通过NASA审核的那个“不可能的无工质引擎”Fetta是什么?

工程师一直都希望能够给太空推进技术减减肥,科学家一直在思考有没有可能制造出一种不需要携带任何工质就能工作的推进装置。

在俄亥俄州克利夫兰举行的第50届联合推进会议上,NASA在测试了Fetta的引擎后审核通过了这份设计。不过,测试中产生的推进力十分小只有30-50微牛顿,但是考虑到完全不用工质,这个结果还是十分令人震撼的。

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29个答案
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星际移民中心星际移民 http://interimm.org

2014-08-07 12:29

(没有看到关于这个引擎的细节,由于星际移民中心第一期的#星际圆桌#稍微讨论过一种量子引擎,所以就新闻提到的引擎是 Q-thruster 吧,确实很像。


有一种不需要工质的量子引擎,看起来从原理上还讲得过去的,是quantum vacuum plasma thruster

现在在一些探测器上使用的离子引擎,也就是使用电磁场讲带电离子加速,从引擎尾部喷出,从而产生推力。一个比较简单的例子是:

气体进入到腔内,被电离,然后被尾部的电场加速,从而喷出,达到推进的效果。

现在的这类引擎上,这些离子的来源是飞行器携带的氙气(或者氪气),这些气体进入腔体被电离,从而产生带电离子。

Q-thruster 不同的地方在于,我们不需要携带工质。真空中因为有真空涨落,从而存在正反粒子对,这样我们只需要将这些正反粒子对取出来,然后像上面的离子引擎一样,用电场加速,喷出,就可以提供推力了。

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真空涨落这个是有的,但是把这些正反粒子对取出来为我们所用,面临几个问题:

在平直时空中,我们知道量子力学里面除了位置动量的不确定关系,还有一个时间~能量涨落的不确定关系,就是在一定的时间内,能量的涨落不能超过一个特定的值。而量子场论里面,我们知道能量可以对应于产生的粒子的质量,也就是说,在一定的时间内产生的总的质量有限。就对应于产生的推力有限。

另外,我们要在非常短的时间内把这些粒子分离。


总之这是一种尚未被确认的方法。对于新闻的准确性,请有能力的人来确认一下。


<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< EDIT <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

大家似乎对这个引擎的细节有讨论,千万不要通过新闻稿来下结论。我把测试的论文找出来了:
http://pan.baidu.com/s/1o6nyx2i

不过遗憾的是,他们并没有给出具体的原理,只是给出了测试这样一个引擎的具体的 方法和有限元模拟。通过有限元模拟的部分,推断这并不是 Q-thruster/

Quantum vacuum plasma thruster,而是简单的光压引擎。如此一来,也不是那么神奇了。


从这个测试文来看,这个引擎所做的就是利用光子的动量改变来产生冲量,从而产生推力。具体的结构,测试结果和有限元模拟结果看 @kiov 的答案。


另外,关于西北工业大学 Yang Juan 他/她们的工作,那个实在太离谱。他们设计的引擎的

显然顶部受力面积要大,很难想象这样的机构会产生推力。除非侧壁吸收光子,产生动量差。或者开口将光子释放出去。

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NASA 实验报告 Abstract:http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20140006052.pdf
NASA论文全文 (Anomalous Thrust Production from an RF Test Device Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum):http://arc.aiaa.org/doi/pdfplus/10.2514/6.2014-4029 (图片可点击看大图)
http://pan.baidu.com/s/1bnB107d (云盘下载)

我从NASA论文中截取了3段放上来给大家参考:

(总的来说前景不错。并没有找到@星际移民中心 所提到的不是Q-thruster 而是光压引擎的部分,反倒是看到了很多肯定RF Thruster与Q-thruster的联系。论文在Intro中提到了中国的研究团队&美国的研究团队(Eagleworks)。目前这篇论文团队的目标是与其他实验室联合进行更多的独立测试。)


粗略翻译(只取重要部分:最后一句):对1/4波谐振腔管的研究表明总有一个总坡印亭矢量(能流密度矢量)。

因为无论是开槽还是光滑的测试对象都由介电质圆筒组成,说明用

介电质圆筒组装的RF launcher (发射器?)是一个潜在的Q-thruster,药丸盒(就是那个饼状结构)只是一 matching network (匹配框架?)。


非常重要的一点:基于理论推倒与实验数据,估计推力可到0.4N每千瓦,是现有Hall thruster(最好的一种)的7倍。


总结:我们下一代的RF Thruster,推力会到0.1N每千瓦(就是西工大当时测试出来的水平。看 Figure 26 连长的都和西工大当时的thruster一样)。我们短期目标是进行更多第三方实验进行验证。


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由于对这个不够了解,无法做出专业评论,只是随便写了写,供大家进行参考讨论。

附:

西工大无工质微波推力器推力测量实验论文:http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2012/V61/I11/110301#
英文版:http://www.emdrive.com/yang-juan-paper-2012.pdfhttp://www.emdrive.com/yang-juan-paper-2012.pdf
无工质微波推进的推力转换机理与性能计算分析:http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XBGD201006002.htm
EmDrive 官网FAQ:http://emdrive.com/faq.html

下面是EmDrive的测试视频 (可从 http://emdrive.com/dynamictests.html 下载 ):


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傅里叶变黄油猫软件工程师,应用数学专业

2014-08-11 10:56

我找到了一篇东西,质疑了这个“无工质发动机”:
http://arstechnica.com/science/2014/08/dont-buy-stock-in-impossible-space-drives-just-yet/
这文指出了论文有问题的地方,我英语不太好就不胡乱翻译了,有兴趣的可以去看看。

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我写写自己的想法。我的结论是:如果无工质发动机能实现,而且效率比光压发动机高,那将是一台永动机。Nasa这论文给出的效率是,比辐射压发动机效率高了4个数量级。辐射压发动机的效率是1/c (c是光速),即

为什么呢?来做个思想实验:

假设一航天器有无限的能量供应而且不需要携带燃料(这理论上完全没有问题,例如用微波远程发送能量),并装上了Nasa这台无工质发动机。发动机可以产生0.1N/kW的推力,将一个1吨的航天器加速到100km/s需要能量,而此时航天器有动能

问题就在于,这个发动机的能量消耗和速度的一次方成正比,尽管效率不高,但只要速度超过 2*(1/效率) ,动能就会超过加速消耗的能量。辐射压(光压)发动机也是无工质发动机,也满足能量消耗和速度一次方成正比,但由于效率只有1/c,而且没有物体能超越光速,所以动能永远无法超越消耗的能量,无法用来生产永动机。而普通有工质发动机需要携带工质,工质必须被更多工质加速,因此最少能量需求和速度的二次方成正比。

Nasa声称该发动机的原理是把真空虚粒子提取出来,像离子发动机一样将其加速射出,这听起来可行,但违反了标准模型有关虚粒子无法观察也无法利用的理论。标准模型何其准确,推翻它的理论一定是匪夷所思的,匪夷所思的理论需要足够强大的证据,而这篇论文没有,提出了太多无基础的假设。事实上,除辐射压发动机外所有无工质发动机都会违反动量守恒和能量守恒,我们还真没有如此前卫的理论。而Nasa声称已经观察到50微牛的推力,我说吧,可能又是光纤没插好之类的低级错误……

7 2

记得看过一篇文章说天朝的无工质引擎推力能达到上百(微牛划掉毫牛。。。


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找到了,720mN。。。。 “中国科学家已独立并且反复地验证了无工质引擎概念。事实上,就在去年,一个天朝的团队就造出了一个无工质引擎,并证实推力能达到720毫牛,足够为人造卫星提供动力。”

来源:http://www.iflscience.com/technology/nasa-scientists-claim-impossible-space-travel-engine-could-actually-work

1 0
支持者: 小光.Aurora

感觉果壳讨论这个问题的好少啊。。。大牛全遁了。。。

1 1
支持者: 沫紫阳

这个就是他们在验证英国SPR和西工大杨老师的无工质微波推进实验

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冰火梦幻信息与计算科学学士,算法控,AI爱好者

2014-08-07 19:56

一大波三体厨正在接近……

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个人感觉无工质引擎将是未来的重点研究方向把。( ⊙ o ⊙ )

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我擦利用真空中量子涨落的正负粒子对?!太科幻了确实震撼...

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利用真空中量子涨落中的粒子?这不是神族技术嘛

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看到这个引擎想起了《机动战舰》里的相对转移引擎,原理MS也是真空什么的。

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根据南开大学的推断,激光诱导的俄歇电子效应产生的推动力将远大于光压,是否意味着可以使用火箭自带的激光发射器从后方向飞行方向照射石墨烯“帆”从而产生推力?

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AS001为科学之美着迷 又贪恋人间灯红酒绿

2014-08-08 11:52
支持者: scythe7

无工质的概念有问题,只是不携带工质而已。其实最主要问题是航行中能量的获得和存储,是否携带工质完全不是根本问题。

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支持者: 70米深的阳光

讲得好神棍啊。科学这东西要嘛就讲清楚,要嘛就不要讲。

讲这个就跟在讲 大道正果,破碎虚空一样。只需要讲现象,不需要讲原因

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硫氰化汞物理爱好者 铁路爱好者 飞行爱好者

2014-08-07 11:11
支持者: scythe7 虔诚恋
据测试引擎的NASA研究人员表示,Fetta的引擎设计是采用“量子真空虚拟等离子”原理。意思是说,引擎可以推挤“真空”宇宙中所有类型的粒子,以此产生推动力。这些粒子不断产生又迅速消失。所以真空并不是真空,我们可以靠推动这些例子产生使飞船向前的推动力。

好高深,吓得我都分解了

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以前,刚从生活大爆炸中了解到上帝粒子,没几天就发现了希格斯玻色子,刚看完三体了解到无工质引擎,让后就出现了!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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我只是来为章北海君留个名……

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西北工业大学!!!!
............工大学渣路过

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看不懂,我真的看不懂,我看呀看呀就是看不懂。实话实说真的看不懂,话说在地球上能用吗?
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太科幻了。完全没看到原理。。我想问下量子的世界完全抛弃动量守恒了么?

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