如何看待無工質推進？

01-29

你可能某國產科幻小說看多了，老生常談的話題了。那個EM引擎即使實驗結果沒偏差、真正可行，那同等功率下推力只有隻有霍爾推進器的1/50，見下圖。

輸入1千瓦的電離，EM引擎才產生1.2毫牛頓力，大約相當於0.122克力。一張紙都推不起來。國際空間站理論最大發電能力120千瓦，用這EM引擎只能得到14.69克的推力。加大電力供應也會增加飛船質量。現在用霍爾效應推進器、靜電離子推進器等電推的航天器加速度已經很捉急了，而EM引擎的推力才霍爾效應推進器的1/50。用EM引擎雖然不消耗推進劑，但是去趟月球需要幾十年你能接受？

已經發射的最強電推進航天器是NASA的黎明號小行星探測器。黎明號在地球軌道（1AU）時太陽能電池輸出功率10千瓦。那麼全部用於EM推進器那也就1.222克推力。黎明號發射質量1,217.7千克，那麼簡單的計算一下得出航天器的加速度大約為1.003微米/秒（0.000001003米/秒），而從地球軌道達到太陽系逃逸速度大約需要16.6千米/秒。如果黎明號裝備了EM引擎並且假設發電能力不受遠離太陽導致的衰減始終保持10千瓦的輸出，那從地球軌道位置用EM引擎加速到16.6千米/秒的太陽系逃逸速度需要524.8年（16,550,348,953秒），這個太可怕了。EM引擎是省了推進劑，然而瘋狂揮霍時間，就是用作無人探測器也耗不起啊。

黎明號小行星探測器

現實里真正合理的無工質推進是電磁發射技術和帆類推進。電磁發射我就不多說了，主要有兩類——軌道式、線圈式，前者適合發射小質量超高速物體例如動能炮彈，軌道損耗大。後者加速度不如軌道式，但是可以發射大尺寸大質量物體，同時線圈不和發射物接觸不會磨損壽命長。當然電磁發射技術在地面受地球稠密大氣的氣動加熱和阻力限制。月球、小行星等高真空環境才是電磁發射系統的大有用武之地。

帆類推進有多種，例如太陽帆、激光帆、微波帆、粒子帆。太陽帆大家都熟悉，依靠太陽光的光壓產生推力，激光帆則是用外部高功率激光的光壓產生推力，因為激光強度比太陽光強多，推力也大多，就是需要建立大功率激光基礎設施。微波帆就是用波長比可見光長的多的微波產生推力原理類似都是基於電磁波的光壓，微波帆可以用金屬絲編製成網狀來反射微波，比光帆的反光薄膜更輕巧結實，加速度也更大。粒子帆則是用磁場或者靜電場捕獲高速的帶電粒子，例如太陽風裡的質子、電子或者是人工發射的帶電粒子，產生推力。由於那些帶電粒子有質量，而電磁波的光子質量為0，自然推力就更大。缺點是那些粒子速度低，我記得太陽風裡的粒子速度大約700千米/秒-200千米/秒，跟電磁波里以光速運動的光子沒得比，同時帶電粒子比電磁波光束更容易發散，這意味著推力隨距離下降的快。但是不管怎樣，帆類推進比EM引擎實用多了，因為航天器本身結構相對簡單，無需背負大功率發電系統。可以做的很輕巧，推重比相對高多，意味著加速度更高。

至於某國產小說里所謂的「無工質輻射驅動核聚變推進」這誤導很多人的玩意，作者大概不懂核聚變的常識，不知道核聚變會產生熾熱、高速膨脹的氦廢氣，這些溫度大幾千萬甚至上億度、速度達幾百千米/秒甚至幾千千米/秒、上萬千米/秒的等離子體不當工質噴出飛船產生推力留著，同時用電磁輻射的光壓產生推力簡直是撿了芝麻丟了西瓜。好比你在賽艇上有槳不劃而是靠呼吸猛吹氣產生反作用力來推動賽艇一樣愚蠢。

還有說個事實，第一宇宙速度大約7800米/秒，最好的化學火箭噴氣速度大約4500米/秒，按照某些人的思維：化學火箭絕對無法達到第一宇宙速度乃至更快啊，因為第一宇宙速度這比化學火箭噴出的工質速度高啊。難道天上飛那些航天器都是假的、都是幻想？

有人覺得核聚變發電就無法噴出廢氣，用核聚變發電然後製造輻射來驅動飛船推進。這個太可笑了，核聚變發電也要散熱啊，在太空散熱本來就是大問題，因為真空無法對流傳熱，更沒熱傳導。所以熱水瓶膽夾層和高性能雙層隔熱玻璃都抽真空來提升隔熱性能，只能靠效率比對流和傳導低的多的輻射散熱，把核聚變產生動輒幾億度的灼熱等離子體留飛船里是自殺。既然要排出熾熱廢氣為何不當工質噴出？？？？有的人科幻看多了就以科幻小說的思路去臆想現實。至於某人強調的所謂「重元素聚變」，有那個技術難度比反物質不知道高到哪裡去了。人工實現恆星里四個氫原子合成氦的質子鏈反應已經難以想像，難度過大（實現氫聚變需要恆星中心級的巨大壓力）以至於沒人真正去研究，更何況要求高的多的所謂「重元素核聚變」。而目前反物質現在倒是能通過粒子加速器等手段人工製造，或是去行星磁層里打撈宇宙射線和其他物質交互產生的反質子。未來在所謂的「重元素核聚變」實現前，反物質推進已經很成熟了，而且能量、比沖比任何核聚變都強。

NASA等的前瞻性核聚變推進飛船方案我見得多了，沒有一種是拿核聚變發電然後用電推或者輻射來推進的，因為這是本末倒置暴殄天物，核聚變推進本身的推力和噴氣速度遠勝任何電推，況且發電還會有嚴重的能量損失，轉換效率的問題，然後從電力轉換成光子輻射（電磁波）的過程中同樣有嚴重的損耗，造成極其巨大的浪費。輻射推進的推力更不用說了，結果就是把核聚變燃料全燒完，飛船沒快多少。

有的人覺得反物質推進是科幻，那認真研究反物質推進的NASA和美國空軍豈不是成了科幻作家組織？真正寫科幻的倒是被當成科技權威了。。。。。現實也早實現反物質的製取，儲存用磁場也不是問題，拿破崙三世時代的鋁產量也就那麼幾小粒，比黃金不知道貴到哪裡去了。而現在鋁可是爛大街，我相信未來反物質也是如此。

NASA對於反物質推進的研究

美國空軍對於反物質推進的研究

有人還覺得實現重元素聚變很簡單，只需要加熱加壓。太可笑了，現在連實現氫的質子鏈反應都遙遙無期難以想像，就覺得重元素聚變很容易。那他要買下SpaceX、買下特斯拉、買下微軟、買下亞馬遜、買下IBM等也很容易，只需要努力悶聲發大財，賺夠後全買下，去火星開發房地產，這很簡單。至少比實現重元素聚變容易多。。。。。。

順便說一下，早就有一種構想叫核光子火箭，是通過大型拋物面鏡把核反應堆的輻射向後定向反射產生推力，大概是某作家的」無工質輻射聚變驅動引擎「的原型。然而那個核光子火箭用裂變堆，某科幻作家的用聚變堆，聚變不管你啥方式推進都會產生高速高溫廢氣，不噴白不噴。而那個核光子火箭的效率又多高呢？我記得大約是每300兆瓦功率/1牛頓不到。這推力太低太浪費，註定核光子火箭只能停留在紙上。那要實現真正強大的無工質輻射推進需要什麼？我看是永動機，無限輸出無限能量。至於反物質光子火箭，那個反物質湮滅除了產生光子還會產生各種介子，而介子是有質量的，所以也不算無工質推進。

最後感慨有些人把科幻作家當科學家、把科幻小說當未來學也太可笑了。

我另外又計算考證了一下，在1AU距離處(地球軌道)太陽光的光壓為9.08微牛頓/平米，而1AU的距離上太陽光照強度為1371瓦/平米，這就能計算出輻射推進的效率。初步算了一下，輻射推進的效率相當於每千瓦/6.62微牛頓推力。也就是說如果計算無誤，那整個三峽大壩的發電功率（22,500,000千瓦）只能產生約15千克推力。由於輻射推進用的也是光子的動量，所以這計算結果適用於任何所謂的「無工質輻射推進」引擎。

永動機研究者試圖打破能量守恆定律和熱力學定律

時間機器研究者試圖打破熱力學定律

無工質推進器試圖打破動量守恆定律

都是在違法的邊緣試探啊！

無工質推進也要講究基本法，是不能違背動量守恆的，也就是說它並不能在真空中提供加速度，但在引力場中抵消一部分引力是有可能的。

所以比起航宇推進，它更現實的用途應該是製造出反重力設備。

所以前面各位答主討論的領域似乎有點跑題了。

知乎上有不少這類問題，看來某小說真的起到了迷之科普的作用啊。。。

不過就算在該小說里，就算匯聚全世界的研究能力，無工質推進也不是幾年之內能達到的。更何況是現實呢

現實中目前的航天技術的目標也並非星際遠航，無工質推進無異於屠龍之技。

之前在自己經常逛的論壇上就看到討論這個事情了，無工質推進這個事情。NASA也是腦子進水了，不知道怎麼就批了這麼一個項目。這個實驗有一個比較大的問題，本來這個實驗是分為A、B實驗的，互為對照。按道理說A實驗成功測得有力，那麼B實驗對照組應該是沒有力的。現在的問題是：A和B兩個都有力…………那這個其實就不好說了……

仔細研究過這個報道，低級錯誤而已

有些違反基本物理定律的東西，無論你腦洞再大、主觀能動性再強，在唯物主義三維宇宙中都是無法實現的。

這不是違反了動量守恆定律？

一言以蔽之，真正的無工質引擎，起碼領先人類一整個科技時代。

其意義不亞於人類任何一項發明。至今連理論支持都找不到，更不用說怎樣去實現了

三體的影響很大但是話說三體力的無工質「核聚變引擎」「加滿燃料」「開動起來尾炎如太陽一般明亮」「加速四可以把人壓成肉餅」

這這這這這.....