微波无工质推进:一场乌龙
国内主要是西工大杨涓老师的项目组在研制微波无工质推进器(EmDrive)。3月左右,我在一个学术会议上,听到老师吐槽“这是个大坑,上当了”。

然后我看到了这篇论文


该文献实验结论:使用电池供电时,无法测到推力。外接电源线时,可以测到推力。怀疑导线热变形干扰。

也许,这是一场乌龙事件。

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国内科技媒体看到NASA新出的论文,马上集体高潮,忙不迭进行炒作。其实,只要在网上搜索一下就能发现,可靠的推力测量至今没有人做过。也许他们根本不关心新闻的真实性和有效性,只要让它越雷人越好。

[修改于 3 年前 - 2016-11-22 11:47:28]

来自 空间技术
2016-11-22 17:44:05
1楼
还有导线电磁力
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warmonkey(作者)
2楼
引用 拔刀斋:
还有导线电磁力
刚才突然想起来,最新的文献声称,他们做出来的效率是1.2mN/1kw
这个电池供电的推力器只有200W,推力应该仅有0.24mN,他这个测量设备测不到
应该说,杨涓教授的试验,确定了微波无工质推力器的上限推力

[修改于 3 年前 - 2016-11-22 19:21:37]

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4楼
其实我们都十分希望这货真的有推力,那将是一个新时代的开始。可惜的是至今没有证实。但问题来了,到底预测他有推力的理论错在哪里?
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5楼
引用 虎哥:
其实我们都十分希望这货真的有推力,那将是一个新时代的开始。可惜的是至今没有证实。但问题来了,到底预测他有推力的理论错在哪里?
这个东西根本没有理论,完全是偶然发现的实验现象,原理上只有一些没有被证实的猜测。

BBC的纪录片中曾经有介绍过这种引擎,仅在启动时能检测到一些动作。

http://www.bilibili.com/video/av4337222/
实验过程在36:00处。

[修改于 3 年前 - 2016-11-23 14:14:11]

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2016-12-6 21:48:07
2016-12-6 21:48:07
6楼
现在媒体或某些科普人士宣扬它“有推力”的依据,是论文经过了“严格的同行评议”,所以从“相信主流科学的结论”出发,认为它已经被证实。

其实,“主流科学”也有认为它没有推力的论文,也经过了“严格的同行评议”。这些人为啥就视而不见了呢?

况且,即使认为它有推力的实验,报告的推力都相差悬殊,最大差几个数量级,且毫无规律可循。按照“主流科学”的一般习俗,这恐怕不能认为实验获得了重复。

这个问题在证实它真的有推力之前,争论不会停止,可能从主流科学界一直延伸到江湖科学界。主要是以下一些原因:

1、没有严谨的理论依据。

目前看到最多的说法:

在维持恒定的输入功率的情况下,系统内部达到一个稳态(stationary state),此时系统内部的电磁场不再随时间变化,可以看成某种形式的驻波。由经典电磁理论可知,电磁场在空间中是具有能量分布的,则系统所具有的总的电磁能为E。由于系统为非对称结构,则通过精心设计的腔体内部电磁能的偏导不为零,这样就提供了一个由大段指向小端的推力。而且此现象以被经典电磁学的仿真模拟所肯定。此外很显然,在电磁场相对分布保持不变的情况下,Q值越大,则推力也越大。

2、只有发射到太空去,才是令人信服的观测场景。但发射到太空去的机会很少。KC早就打算做一颗专门的实验星,但一年过去了依然没有进展。

3、即使发射到太空去,如果得到“无推力”的结论,总有人会说这是因为“信得不够深,不够诚”——比如装置有这样那样的不满意的地方,或者发射的时候已经被搞坏了,或者你的功率没有达到“临界”(反正没理论依据,什么说法都可能有)。你找谁说理去?

我们可以探讨一下如何来做这个空间实验。按照现在报告的最低推力/功率比(0.3mN/kw数量级),假设需要30uN,就需要100W微波功率,大约200W电功率。能持续提供200W功率的卫星少说也要几十公斤重,就算10公斤吧,30uN也需要积累很久才有可察觉的轨道变化,加速度也不大,需要很坑爹的加速度计(a=F/m=3e-5/10=3e-6m/s2=3e-7g)。

你说能不能用电池把电存下来,然后瞬间来个10KW。当然,理论上可以,不过就是装置需要再大点,再重些。

启动这么大功率就意味着电路上有很大电流,一定会与地磁发生相互作用,甚至与太空的粒子发生相互作用,都可能影响航天器的姿态。所以短期的结果说服力不够,最好是观察长期的轨道变化(速度变化)。为了速度有可观测的变化,该航天器必须有严格的姿态控制。另外,轨道上还有很多其它影响因素,为了“有说服力”,最好发一颗相同轨道的相同卫星,唯一区别就是不开微波,做“对照实验”。

世界上的航天大国强国,不止中国一家。美国的火箭捎带个百公斤的实验星不是啥大事,这都好多年了,为啥没发一颗上去呢?是不是有点匪夷所思。要不,咱明年搞一颗上去看看吧(欢迎捐款^_^)。

[修改于 3 年前 - 2016-12-06 22:02:37]

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warmonkey(作者)
7楼
KS-2平台使用了展开帆板和SADA机构,在光照区可以提供100w电源功率
姿态控制精度目前技术能力可做到0.5度
这样的卫星平台自重有2kg
测轨装置使用GPS,可以探查到1cm/s的速度变化
能测量到1ug变化量的加速度计,大约是火柴盒尺寸,重量为100g,售价大约1万元。
试验的技术条件是具备的,就看怎么筹款了

[修改于 3 年前 - 2016-12-06 22:12:53]

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2016-12-7 03:36:24
8楼
NASA的那个实验中使用的是一个镍镉(还是氢?记不得了)电池组供电,整个系统都是装载在天平的臂上的。数据的采集是通过液态镓合金润湿的黄铜触点,也是避免外力的干扰。比较有趣的是那个实验采用了锁相环来补偿共振腔因为发热导致的形变,一直维持在共振状态。那个共振腔是他们自己用铜板弯的,Q值8千多,不懂这个值算不算高。
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9楼
国外搞得不少,还有策划书。其实14年的时候NASA就搞了个新闻,当时各种媒体也是雷死人不偿命。
最后一篇论文是最新的装置。




看了下NASA飞行论坛有个2014年的帖子,讨论了200多页,真是热闹。
回楼上:Q值8k在无线电工程领域算是很高的了,简单说来,只比最近几年才流行起来的超导滤波器低一个数量级,常规腔体恐怕需要仔细抛光,仔细电镀什么的。不过他们(EM爱好者)说还不够,最好是到10e6水平,这样就能有牛顿每千瓦的推力。。。

[修改于 3 年前 - 2016-12-07 04:58:14]

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10楼
谢虎哥指点,这样一来工程上改良的方向都有了啊,10年内样机可否上天? ;-)
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2016-12-8 20:01:39
2016-12-8 20:01:39
11楼
前年见到一个狂人,他到处找人加工高Q腔体,说是要打造一个比NASA强得多的无工质推进器。
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2016-12-9 09:53:20
12楼
这个东西满足动量守恒吗?
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2016-12-10 16:25:07
2016-12-10 16:25:07
13楼
进行一次实验需要很多经费,只要能拿到经费,很多科学家不管信不信都会去做,你问他他当然说这个很有希望,但是你仔细想一下就知道,他根本不可能用其他方式回答你。

反正有经费,不做白不做,万一做成了还能名垂千古,这样的好事没有人会拒绝。
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14楼
引用 虎哥:
其实我们都十分希望这货真的有推力,那将是一个新时代的开始。可惜的是至今没有证实。但问题来了,到底预测他有推力的理论错在哪里?
应该是动能守恒?
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2016-12-15 19:06:22
2016-12-15 19:06:22
15楼
原来这个发动机后面没有开口吗……
其实开个口往后喷微波,也能产生推力啊。

飞船从发动机获得的推力:
F=p*n            p为单个光子动量,n为一秒钟发射光子个数
∵p=m*c=E/c  E为但个光子能量,c为光速
  n=W/E         W为发动机发光功率,      
∴F=W/c

所以即使不用装什么无工质发动机,只要在飞船后面装上一排LED大灯,也是可以产生推力的。
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2017-1-17 20:54:55
2017-1-17 20:54:55
16楼
引用 虎哥:
国外搞得不少,还有策划书。其实14年的时候NASA就搞了个新闻,当时各种媒体也是雷死人不偿命。
最后一篇论文是最新的装置。



#{……
据说这个装置的支持者持卡西米尔效应的理论
然而卡西米尔效应到目前为止很难有实际应用
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