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到达火星只需20分钟?美国宇航局的科学家们设计的粒子加速引擎可以达到光速

日期:2020-03-24 10:52:40;来源:文章来源于网络

在浩瀚的宇宙中,人类的确是一个很小的存在,即使离我们最近的近邻恒星,也有一段4的距离。2光年,也就是我们飞行最快的飞机,需要10万多年才能到达,因此建造一架能够接近光速的飞机已成为人类不懈的梦想。现在,美国宇航局(Nasa)的工程师大卫伯恩斯(DavidBurns)提出了相对螺旋发动机用于近速粒子加速的概念,声称该航天器可以在没有任何燃料推进剂的情况下达到光速的99%。

哇!太好了,去火星只需要20分钟,到邻近的恒星只需要4到5年。然后你可以去阿凡达的家乡,看看潘多拉上的植物是否发光。但等一下,伯恩斯的概念,就像以前流行的EMDrive不可能引擎一样,很可能没有物理学定律的支持。

伯恩斯是美国宇航局在阿拉巴马州的马歇尔航天飞行中心的工作人员,他最近设计了一种螺旋发动机的概念,它利用近光速的质量变化推动物体向前移动,这可以被称为相对论的直接应用。这一概念现在已经发布在美国宇航局的技术报告服务器上。

普通箱

燃烧发动机的原理非常简单,一个盒子上有一根杆,杆上覆盖着一个环,盒子里的弹簧推动着圆环移动,然后反弹到底部形成振荡。在正常情况下,这种装置的作用会导致盒子来回摆动。然而,伯恩斯设想,如果环形滑动时,环的质量会增加,那么盒子的一端会比另一端重,这会导致盒子加速。

相对论盒引擎

如何才能实现这种加速呢?伯恩斯认为,狭义相对论已经提出了一个解决方案,即允许物质以接近光速的速度运动,从而使质量增加。他设想用粒子加速器代替圆环,粒子加速器在一次冲程中加速到相对速度,在下一次冲程中迅速减速。在这种情况下,粒子加速器可以被设计成螺旋进行横向和周向运动,而不是盒子和棒,这也可以达到加速的目的。

伯恩斯设计的加速器长200米,直径12米,是麝香SpaceX之前太空运输系统的两倍,所以它对人脑的威胁不够。然而,令人尴尬的是,发动机需要在无摩擦的空间环境中运行,而且效率很低,165兆瓦的功率可以产生牛顿力--就像你的键盘的功率一样。伯恩斯相信,发动机本身可以达到光速的99%,尽管它的动力很小,但只要它继续加速,发动机本身就能达到光速的99%。

但其他科学家则不那么乐观,因为任何一个惯性系统都无法获得一个完全无摩擦的工作环境,即使燃烧发动机直接利用相对论效应,也无法避免这种咒语,仅靠摩擦就足以使相对论的小质量效应产生的力发出叹息。

纸:https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2019-4396

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