
火箭的推進技術發展受阻(圖片來源:pixabay)
現如今的航天科技已經取得了許多重大的突破,但是,有一些設計卻由於(yu) 種種原因仍然停留在上個(ge) 世紀中期時候的水平,例如火箭的推進技術。至今為(wei) 止,火箭推進依然是采用最為(wei) 常規的化學推進劑。而化學燃料效能有限,又必須占據大量的空間,這使得其他火箭技術的發展也因而受阻。
在傳(chuan) 統的火箭中,化學推進劑通過混合發生反應,進而產(chan) 生熱量並膨脹,燃燒室內(nei) 的氣體(ti) 從(cong) 尾部噴出,形成推力。火箭推進的原理就是利用這種反作用力。然而,化學推進劑所產(chan) 生的推力除了推動火箭之外,還需要考慮這些燃料本身的重量和體(ti) 積。這也就限製了火箭的性能,因為(wei) 能夠攜帶的燃料是有限的。
因此,隻要是使用化學燃料,火箭必然不可能去到太遠的地方,也突破不了速度的極限。那麽(me) ,是否有新的方法來解決(jue) 傳(chuan) 統火箭的推進問題呢?電推進技術是一種解決(jue) 方案,利用電場與(yu) 帶電粒子可以實現比化學燃料更高的性能。但是如前所述,這些方法都是五六十年代的思路,至今也幾乎沒有任何新的進步。

科學家們(men) 把目光投向了力學中的馬赫效應(圖片來源:pixabay)
近年來,美國國家航空航天局(NASA)設立了相關(guan) 的研究項目,目的就是要提出新的方案來解決(jue) 這個(ge) 問題。科學家們(men) 把目光投向了力學中的馬赫效應(Mach effect):當物體(ti) 加速時,其質量會(hui) 發生輕微的改變,這種變化能夠形成推進效應,即利用慣性原理就能做到突破傳(chuan) 統火箭速度的目標。
十九世紀奧地利物理學家馬赫(Ernst Mach)一生主要致力於(yu) 實驗物理學和哲學的研究。在空氣動力學中廣泛使用的馬赫效應、馬赫波、馬赫角等概念均是由馬赫率先進行研究,後世以他的名字進行命名並加以發展。今天的理論物理學家則是要把馬赫效應運用到新的領域中。
具體(ti) 的操作並不複雜,簡單來說,利用在交變電壓作用下會(hui) 周期性膨脹的壓電陶瓷片,當其膨脹或收縮時,內(nei) 部的加速會(hui) 使其質量變輕或變重,慣性的變化會(hui) 讓係統的質心朝一個(ge) 方向移動,這就形成了推進力。在這個(ge) 理論的支持下,研究人員著手進行了推進器的設計,他們(men) 首先通過名為(wei) “馬赫效應引力輔助驅動器”的裝置進行驗證實驗。

這個(ge) 推進器概念至今為(wei) 止仍然隻是作為(wei) 一種可能的猜想(圖片來源:pixabay)
盡管這個(ge) 推進器概念已經有了一些實質性的成果,但它至今為(wei) 止仍然隻是作為(wei) 一種可能的猜想。事實上,科學家和研究人員也沒有足夠的理論對這項技術進行合理的解釋。目前這項技術還需要更多的實驗數據進行可行性方麵的證明。而其中一個(ge) 證明的難點在於(yu) ,要能夠確認這種作用是真實存在的,而不是其他物理效應所產(chan) 生的幹擾。
另一方麵,不管是采用激光驅動、人為(wei) 製造反物質作用,還是借助核動力,研究人員都需要找出一種最佳的方法,讓這個(ge) 概念成為(wei) 真正能在太空中實現應用的技術,否則這些研究也不具備現實價(jia) 值。就目前而言,研究人員利用這項技術僅(jin) 僅(jin) 能夠製造出很小的推力,它與(yu) 真正實現推動火箭之間還有很長的一段距離。
無論如何,這個(ge) 理論讓火箭推進技術的發展有了一個(ge) 全新的方向。或許這也將會(hui) 成為(wei) 人類未來邁向宇宙更遠處的第一步。
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