無工質(zhì)推進(jìn)引擎EmDrive可能是進(jìn)入二十一世紀(jì)以來人類最大的發(fā)動機(jī)原理突破，它只需要輸入電能，即可產(chǎn)生源源不斷的推力，它不再需要工質(zhì)的支持，省去了大量作為推進(jìn)反作用力的工質(zhì)！

從2003年問世以來，已經(jīng)過去十幾年，當(dāng)大家覺得這種發(fā)動機(jī)逐漸發(fā)展成熟并且不久將飛上天時，了解EmDrive原理與測試進(jìn)度的紐約州立大學(xué)石溪分校的保羅·薩特給了大家當(dāng)頭一棒，他認(rèn)為這種引擎已經(jīng)徹底失敗！

EmDrive到底是什么東西，它的原理是怎么樣的？

2001年時英國航太工程師Roger Shawyer（羅杰·肖）發(fā)現(xiàn)了一種神奇的引擎，主體是一個微波發(fā)生器和一個純銅的錐形反射腔，據(jù)羅杰·肖稱，只要在空腔內(nèi)部射入微波，就能在空腔底部方向上產(chǎn)生推力！他在2003年試驗時，產(chǎn)生了16毫牛頓的推力！

羅杰·肖

這項技術(shù)公開后引起了軒然大波！為什么會這樣呢？因為在大家的認(rèn)知中，動量守恒就像能量守恒一樣，它是無法被推翻的，比如現(xiàn)代交通工具，無論是汽車、飛機(jī)還是火箭，其前進(jìn)原理都是動量守恒，盡管汽車會告訴你是摩擦力，但真正起作用還是作用與反作用力！

螺旋槳飛機(jī)將空氣向后拉，噴氣式飛機(jī)則向后噴氣，而飛向宇宙的火箭就更明顯了，直接沖燃燒室里引出熾熱的火焰噴向后方，飛行器前進(jìn)的速度也很容易算出來，向后排出的質(zhì)量和速度乘積等于前進(jìn)的速度和質(zhì)量乘積，所以現(xiàn)代飛行器都挖空心思的提高排氣速度，引出設(shè)計沖壓發(fā)動機(jī)，氫氧發(fā)動機(jī)等等！

但現(xiàn)在有一種發(fā)動機(jī)居然可以不使用物質(zhì)拋射，直接驅(qū)動飛行，這實在讓人匪夷所思，盡管它看起來動量不守恒，但還是滿足能量守恒定律，這讓科學(xué)家松了口氣！既然那么神奇，那就研究一下吧！

EmDrive發(fā)展史

與其說是發(fā)展史，不如說就是驗證史！因為這個引擎的消息被傳開后，各國相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家都紛紛驗證，其中就有我國西工大的楊涓教授，2010年楊教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊制作了EmDrive原型機(jī)，并且在真空下取得了2.5千瓦/720毫牛的推力！

可能很多朋友認(rèn)為這毫牛是不太小了，但事實上如果真的可以達(dá)到這個推力，那么分分鐘將全面替代現(xiàn)在衛(wèi)星上如火如荼的離子發(fā)動機(jī)，因為這效率對于空間推進(jìn)的發(fā)動機(jī)來說實在是太優(yōu)秀了！而且它不需要工質(zhì)，而在土星軌道以內(nèi)，只要有太陽能電池，那就有遠(yuǎn)遠(yuǎn)不斷的電能，你說這誘惑力有多大？

但比較可惜，楊教授也沒有重復(fù)出720毫牛的實驗結(jié)果，因此她認(rèn)為此前的試驗存在問題，此后就不太有消息了。

NASA加入驗證團(tuán)隊

2013年NASA在德州林頓·詹森太空中心對兩臺Cannae Drive進(jìn)行為了期8天的實驗，并于2014年6月4日將實驗結(jié)果在美國航天航空學(xué)會（AIAA）第50屆聯(lián)合推進(jìn)大會上發(fā)表。實驗數(shù)據(jù)顯示，28瓦的電力產(chǎn)生30至50微牛頓的推力

似乎這個數(shù)據(jù)和楊教授的有些類似，NASA工程師鮑爾·馬爾希稱Em Drive的推進(jìn)機(jī)制并不是洛倫茲力，而在2015年7月，德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)的馬丁教授在同樣測試時，測得了極其微小的推力，然而馬丁教授將其旋轉(zhuǎn)一個90度后，卻測得了一個更大的推力，這讓馬丁教授相信，實驗一定有某種干擾，而且這個干擾還有方向。

2016年楊娟團(tuán)隊發(fā)表論文稱，電源和引擎同時置于測試臺上時有推力，但如果分離就沒有推力！2018年德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)的馬丁教授得到了同樣的結(jié)果，因此馬丁教授發(fā)表論文稱，Em Driv的推力來自供電線路切割地球磁場的磁力線所致，這就解釋了不同方向上推力不同的問題。

所以紐約州立大學(xué)石溪分校的保羅·薩特在談到該引擎的未來時，他的評價是“可以繼續(xù)做夢！”。

飛向星辰大海，我們還有哪些引擎可以使用？

當(dāng)然我們并不能將這種看似“異想天開”，卻有很多科學(xué)原理在內(nèi)的設(shè)想，大膽假設(shè)，小心求證，以開放的科學(xué)態(tài)度來對這種有理有據(jù)，能證偽的方式提出的種種方法，現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展就有很多就是建立在現(xiàn)有結(jié)果，再有理論的基礎(chǔ)上的！

當(dāng)然這些探索過程并不耽誤人類的星辰大海事業(yè)的展開，就像哥倫布和達(dá)伽馬的環(huán)球航行，不都是揚帆起航嗎？現(xiàn)在有了各種推進(jìn)引擎，這樣的人反而少了！那么從現(xiàn)在開始飛向火星，有能用的發(fā)動機(jī)嗎？

有哪些現(xiàn)在就能用的發(fā)動機(jī)？

其實我們的選擇還真不多，火箭發(fā)動機(jī)是必然的，如果人類要飛向火星，那么可能是上面級作為脫離地球軌道的推力，要么飛船自身的不拋棄部分火箭提供推力，比如阿波羅登月飛船！

阿波羅登月飛船屁股后面的大火箭發(fā)動機(jī)

化學(xué)燃料火箭比沖比較低，無法長時間工作，因此人類前往火星的時間至少也得半年，而且下一次回來時還得2年之后，因為2年火星和地球才靠近一次，這化學(xué)燃料得省著用！

另一種能用的就是離子推進(jìn)火箭了，比較流行的有兩種，一種靜電式推，另一種是電磁式，利用的都是加速帶電粒子向后排氣的原理。前者離子排出速度很高，比沖極高，但靜電柵極的限制無法限制排氣密度，所以它推力很小，適合人造衛(wèi)星提升軌道！

靜電加速離子發(fā)動機(jī)

另一種電磁式則比較容易提高增加密度，增加推力，但比沖降低（同樣質(zhì)量的燃料用的時間少了），這種發(fā)動機(jī)比較適合載人火星探測或者木星等探測，至于所謂的比鄰星，還是算了吧，電磁式離子推進(jìn)發(fā)動機(jī)（比如霍爾電推）成熟后，木星軌道內(nèi)玩玩還是可以了！柯伊伯帶去一下估計也比較勉強(qiáng)！

如果要恒星際探索，必須要開發(fā)新體制發(fā)動機(jī)，比如核聚變引擎，甚至曲速引擎，當(dāng)然后者就科幻了，核聚變引擎至少還能畫出大餅，而曲速引擎，還不知道在哪層天上飛！