爆炸式火箭推进是什么样的?现在实现了吗?
在传统火箭中,化学推进剂通过混合反应,然后产生热量膨胀,燃烧室内的气体从尾部喷出,形成推力。火箭推进的原理就是利用这种反应。但是化学推进剂产生的推力除了推进火箭,还需要考虑这些燃料本身的重量和体积。这也限制了火箭的性能,因为可以携带的燃料是有限的。
所以,只要使用化学燃料,火箭就必然不会走得太远,不会突破速度极限。那么,有没有新的方法来解决传统火箭推进的问题呢?电推进技术是一种解决方案,利用电场和带电粒子,可以达到比化学燃料更高的性能。但是,如上所述,这些方法都是五六十年代的思想,至今几乎没有什么新的进展。
近年来,美国国家航空航天局(美国国家航空航天局)设立了相关研究项目,旨在提出解决这一问题的新方法。科学家们把目光投向了力学中的马赫效应:当物体加速时,其质量会发生微小变化,可以形成推进效应,即利用惯性原理达到突破传统火箭速度的目的。
19世纪奥地利物理学家恩斯特·马赫一生致力于实验物理学和哲学的研究。空气动力学中广泛应用的马赫效应、马赫波、马赫角,最早是由马赫研究的,后来以他的名义命名和发展。今天的理论物理学家想把马赫效应应用到新的领域。
具体操作并不复杂。简单来说,压电陶瓷片在交变电压的作用下周期性膨胀,当它膨胀或收缩时,内部的加速度会使其质量变轻或变重,惯性的变化会使系统的质心向一个方向移动,形成推进力。在这一理论的支持下,研究人员着手设计螺旋桨。首先,他们通过一种叫做“马赫效应重力辅助驱动器”的装置进行验证实验。
虽然这种螺旋桨概念已经取得了一些实质性的成就,但它仍然只是一种可能的猜测。事实上,科学家和研究人员没有足够的理论来合理解释这项技术。目前这项技术还需要更多的实验数据来证明其可行性。证明的难点之一是能够确认这个效应是真实存在的,而不是其他物理效应造成的干扰。
另一方面,无论是激光驱动、人工制造反物质,还是借助核能,研究人员都需要找到最好的方法,使这一概念成为真正可以在太空应用的技术,否则这些研究不会有实用价值。目前,研究人员只能利用这项技术制造出很小的推力,距离火箭的真正实现还有一段距离。
无论如何,这个理论给了火箭推进技术发展一个全新的方向。或许这也将是人类未来进一步向宇宙迈进的第一步。