真有不用燃料的太空引擎？研究指出传说中的“电磁推进器”的确可以产生推力 _NASA

NASA实验室中的电磁推进器原型机。PHOTOGRAPH COURTESY AIAA
（）据美国国家地理（撰文：Nadia Drake、Michael Greshko 编译：林品竹）：根据研究报告指出，传说中的「电磁推进器」的确可以产生推力，即使这违反了既有的物理定律。
尽管多年来热议不断、在许多专家看来是「不可能的任务」， NASA詹森太空中心终究正式发表了电磁推进系统的可行性证据，而且还不需任何燃料。
这种电磁推进器让微波在密闭空间内不断反弹，将电力转换成推力。理论上而言，这种重量极轻的引擎能把地球到火星的旅程缩短至七十天。电磁推进器似乎违反了传统物理定律，即使研究团队宣称可行，科学家们仍无法确实得知其运转方式。在饱受质疑的情况下，过去一直被斥为是伪科学。
然而这份最新研究通过了一群独立科学家的审视。这会是太空之旅的革命性开端？抑或另一项对「不可能」的太空船引擎之错误幻想？
什么名堂？
近廿年前，英国科学家罗杰．夏威尔（Roger Shawyer）打造出电磁推进器的雏型，并于NASA的高阶推进物理实验室Eagleworks进行测试。
简单来说，就是在密闭的锥形空间中，利用电磁能（在此是指微波光子）的反弹来产生推力。当这些光子和密室内壁碰撞时，在没有任何能量溢出的情况下产生推力。相对来说，目前部分NASA太空船使用的驱动技术是靠着电离氙气，喷出离子束以产生推力。
假使电磁推进器可以通过进一步的检核，未来的飞行器将不需载运大量燃料便能在太空中遨游。欲在长途太空旅行中提升速度并降低成本，减轻重量是关键。
违反物理定律？
1687年，牛顿发表了三大运动定律，奠定了往后力学的基础。
问题是电磁推进器违反了牛顿第三定律：每个作用力都有一个等值反向的反作用力。举例来说，这个定律便能解释为何划独木舟时会前进，人施加在船桨上的力让水产生推力，将独木舟推向反方向；喷射机引擎靠着向后喷出热气以便让飞机往前飞。
电磁推进器并没有排出任何东西，没有一个反作用力可以解释这股推力，这完全不符合牛顿第三定律。
2014年Eagleworks实验室宣称，早期测试的确行得通。之后该团队又在更严格的条件下进行更多测试。其他团队也开发出各种不同型的电磁推进器进行测试。除了美国、欧洲和中国研究专家进行实验以外，尚有民间团体自行研发制造并测试。但目前仍无人能够笃定这种科技完全是可行的。
今昔差别？
在最新的这份报告中，团队成员解释了他们如何在一个几近真空、类似太空的环境下进行测试。他们将引擎置于一扭摆装置上并启动，根据移动的距离来测试推力。根据研究结果，团队预估每一千瓦的能量可使电磁推进器产生约0.1公克的推力。
这和传统推进器比起来并没有产生太大的推力，但考量到这是一个没有任何燃料的设备，它也并非完全微不足道。而且长远来看，与这项原理相关的光子推进技术产生的推力更微弱，每一千瓦能量仅能产生0.0003至0.0007公克的力。
在此之前，对电磁推进器最大的批评则是运转时会产生高温，科学家认为这会让周围空气的温度升高并产生推力。尽管在真空环境下的实验成功地把这些批评打了回票，然而仍有许多问题必须详加解释。
如何可能
Eagleworks团队认为微波会对「量子真空电浆」产生推力。然而加州理工学院的物理学家尚恩．卡罗（Sean Carroll）认为，没有任何证据足以证明「量子真空电浆」是真实存在的物质。他说，量子真空的确存在，但那并不会产生可以承受推力的电浆形态。
Eagleworks团队援引了「导航波理论」来解释为何量子真空可以产生推力，并注明「此非现今物理学的主流观点」。
普利茅斯大学物理学家麦克．麦考拉（Mike McCulloch）说，电磁推进器跟盎鲁辐射（加速运动会产生热）有关。麦考拉表示，电磁推进器的锥形空间可以造成盎鲁辐射产生不同波长，里头的光子必须在反弹后改变惯性，就会产生推力以动量守恒。
但罗彻斯特理工学院（Rochester Institute of Technology）的物理学家布莱恩．柯伯连（Brian Koberlein）认为，麦考拉的架构建立在盎鲁辐射存在的假设之上，盎鲁辐射却还没经过实验证实存在，而且他的理论也认为光的速度会在电磁推进器的装置内产生变化，这违反了爱因斯坦的特殊相对论。
另一种可能则是，这些加速产生的能量有可能被保存到物体本身，简单来说，引力交互作用和惯性质量暂态变动仍然是存在的因素。1990年提出了马赫效应的物理学家吉姆．伍沃德（Jim Woodward）说，这能解释太空船如何在不违反动量守恒定律的情况下，在太空中移动。
还是空话？
当然，违反物理定律的新发现从来没少过（像是比光速还快的微中子之类），终究只不过是实验出错。
这份报告中，研究团队列出九种可能造成实验错误的因素，包括气流、电磁辐射外漏和电磁交互作用等因素还无法完全排除，且需要更多实验来证明。
或许下次应该在太空中做实验了。