如何看待无工质推进？ 第1页

你可能某国产科幻小说看多了，老生常谈的话题了。那个EM引擎即使实验结果没偏差、真正可行，那同等功率下推力只有只有霍尔推进器的1/50，见下图。

输入1千瓦的电离，EM引擎才产生1.2毫牛顿力，大约相当于0.122克力。一张纸都推不起来。国际空间站理论最大发电能力120千瓦，用这EM引擎只能得到14.69克的推力。加大电力供应也会增加飞船质量。现在用霍尔效应推进器、静电离子推进器等电推的航天器加速度已经很捉急了，而EM引擎的推力才霍尔效应推进器的1/50。用EM引擎虽然不消耗推进剂，但是去趟月球需要几十年你能接受？

已经发射的最强电推进航天器是NASA的黎明号小行星探测器。黎明号在地球轨道（1AU）时太阳能电池输出功率10千瓦。那么全部用于EM推进器那也就1.222克推力。黎明号发射质量1,217.7千克，那么简单的计算一下得出航天器的加速度大约为1.003微米/秒（0.000001003米/秒），而从地球轨道达到太阳系逃逸速度大约需要16.6千米/秒。如果黎明号装备了EM引擎并且假设发电能力不受远离太阳导致的衰减始终保持10千瓦的输出，那从地球轨道位置用EM引擎加速到16.6千米/秒的太阳系逃逸速度需要524.8年（16,550,348,953秒），这个太可怕了。EM引擎是省了推进剂，然而疯狂挥霍时间，就是用作无人探测器也耗不起啊。

现实里真正合理的无工质推进是电磁发射技术和帆类推进。电磁发射我就不多说了，主要有两类——轨道式、线圈式，前者适合发射小质量超高速物体例如动能炮弹，轨道损耗大。后者加速度不如轨道式，但是可以发射大尺寸大质量物体，同时线圈不和发射物接触不会磨损寿命长。当然电磁发射技术在地面受地球稠密大气的气动加热和阻力限制。月球、小行星等高真空环境才是电磁发射系统的大有用武之地。

帆类推进有多种，例如太阳帆、激光帆、微波帆、粒子帆。太阳帆大家都熟悉，依靠太阳光的光压产生推力，激光帆则是用外部高功率激光的光压产生推力，因为激光强度比太阳光强多，推力也大多，就是需要建立大功率激光基础设施。微波帆就是用波长比可见光长的多的微波产生推力原理类似都是基于电磁波的光压，微波帆可以用金属丝编制成网状来反射微波，比光帆的反光薄膜更轻巧结实，加速度也更大。粒子帆则是用磁场或者静电场捕获高速的带电粒子，例如太阳风里的质子、电子或者是人工发射的带电粒子，产生推力。由于那些带电粒子有质量，而电磁波的光子质量为0，自然推力就更大。缺点是那些粒子速度低，我记得太阳风里的粒子速度大约700千米/秒-200千米/秒，跟电磁波里以光速运动的光子没得比，同时带电粒子比电磁波光束更容易发散，这意味着推力随距离下降的快。但是不管怎样，帆类推进比EM引擎实用多了，因为航天器本身结构相对简单，无需背负大功率发电系统。可以做的很轻巧，推重比相对高多，意味着加速度更高。

至于某国产小说里所谓的“无工质辐射驱动核聚变推进”这误导很多人的玩意，作者大概不懂核聚变的常识，不知道核聚变会产生炽热、高速膨胀的氦废气，这些温度大几千万甚至上亿度、速度达几百千米/秒甚至几千千米/秒、上万千米/秒的等离子体不当工质喷出飞船产生推力留着，同时用电磁辐射的光压产生推力简直是捡了芝麻丢了西瓜。好比你在赛艇上有桨不划而是靠呼吸猛吹气产生反作用力来推动赛艇一样愚蠢。

还有说个事实，第一宇宙速度大约7800米/秒，最好的化学火箭喷气速度大约4500米/秒，按照某些人的思维：化学火箭绝对无法达到第一宇宙速度乃至更快啊，因为第一宇宙速度这比化学火箭喷出的工质速度高啊。难道天上飞那些航天器都是假的、都是幻想？

有人觉得核聚变发电就无法喷出废气，用核聚变发电然后制造辐射来驱动飞船推进。这个太可笑了，核聚变发电也要散热啊，在太空散热本来就是大问题，因为真空无法对流传热，更没热传导。所以热水瓶胆夹层和高性能双层隔热玻璃都抽真空来提升隔热性能，只能靠效率比对流和传导低的多的辐射散热，把核聚变产生动辄几亿度的灼热等离子体留飞船里是自杀。既然要排出炽热废气为何不当工质喷出？？？？有的人科幻看多了就以科幻小说的思路去臆想现实。至于某人强调的所谓“重元素聚变”，有那个技术难度比反物质不知道高到哪里去了。人工实现恒星里四个氢原子合成氦的质子链反应已经难以想象，难度过大（实现氢聚变需要恒星中心级的巨大压力）以至于没人真正去研究，更何况要求高的多的所谓“重元素核聚变”。而目前反物质现在倒是能通过粒子加速器等手段人工制造，或是去行星磁层里打捞宇宙射线和其他物质交互产生的反质子。未来在所谓的“重元素核聚变”实现前，反物质推进已经很成熟了，而且能量、比冲比任何核聚变都强。

NASA等的前瞻性核聚变推进飞船方案我见得多了，没有一种是拿核聚变发电然后用电推或者辐射来推进的，因为这是本末倒置暴殄天物，核聚变推进本身的推力和喷气速度远胜任何电推，况且发电还会有严重的能量损失，转换效率的问题，然后从电力转换成光子辐射（电磁波）的过程中同样有严重的损耗，造成极其巨大的浪费。辐射推进的推力更不用说了，结果就是把核聚变燃料全烧完，飞船没快多少。

有的人觉得反物质推进是科幻，那认真研究反物质推进的NASA和美国空军岂不是成了科幻作家组织？真正写科幻的倒是被当成科技权威了。。。。。现实也早实现反物质的制取，储存用磁场也不是问题，拿破仑三世时代的铝产量也就那么几小粒，比黄金不知道贵到哪里去了。而现在铝可是烂大街，我相信未来反物质也是如此。

有人还觉得实现重元素聚变很简单，只需要加热加压。太可笑了，现在连实现氢的质子链反应都遥遥无期难以想象，就觉得重元素聚变很容易。那他要买下SpaceX、买下特斯拉、买下微软、买下亚马逊、买下IBM等也很容易，只需要努力闷声发大财，赚够后全买下，去火星开发房地产，这很简单。至少比实现重元素聚变容易多。。。。。。

顺便说一下，早就有一种构想叫核光子火箭，是通过大型抛物面镜把核反应堆的辐射向后定向反射产生推力，大概是某作家的”无工质辐射聚变驱动引擎“的原型。然而那个核光子火箭用裂变堆，某科幻作家的用聚变堆，聚变不管你啥方式推进都会产生高速高温废气，不喷白不喷。而那个核光子火箭的效率又多高呢？我记得大约是每300兆瓦功率/1牛顿不到。这推力太低太浪费，注定核光子火箭只能停留在纸上。那要实现真正强大的无工质辐射推进需要什么？我看是永动机，无限输出无限能量。至于反物质光子火箭，那个反物质湮灭除了产生光子还会产生各种介子，而介子是有质量的，所以也不算无工质推进。

最后感慨有些人把科幻作家当科学家、把科幻小说当未来学也太可笑了。

我另外又计算考证了一下，在1AU距离处(地球轨道)太阳光的光压为9.08微牛顿/平米，而1AU的距离上太阳光照强度为1371瓦/平米，这就能计算出辐射推进的效率。初步算了一下，辐射推进的效率相当于每千瓦/6.62微牛顿推力。也就是说如果计算无误，那整个三峡大坝的发电功率（22,500,000千瓦）只能产生约15千克推力。由于辐射推进用的也是光子的动量，所以这计算结果适用于任何所谓的“无工质辐射推进”引擎。