磁單振波推進(jìn)技術(shù)的原理和應(yīng)用

摘要

磁單振波是由單向振蕩的位移電流和單向振蕩的感應(yīng)磁場在空間中互相激發(fā)交替產(chǎn)生形成的一種特殊的電磁波，遠(yuǎn)離了波源的磁單振波在真空中傳播時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)磁場是一種完全脫離了波源獨(dú)立存在于空間和時(shí)間中的量子磁場，因?yàn)檫@種量子磁場只能對處在磁單振波傳播方向上隊(duì)礙磁單振波傳播的電子產(chǎn)生作用，并且只能產(chǎn)生單一個(gè)磁極的作用，所以叫做真空單極量子磁場。磁單振波推進(jìn)技術(shù)是一種利用穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場來推進(jìn)的超前的宇航技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】平衡點(diǎn) 交變振蕩 單向振蕩 穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場

1 磁單振波產(chǎn)生的原理

電流強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度的周期性變化叫振蕩。電流強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度從平衡點(diǎn)開始，在正向最高點(diǎn)和負(fù)向最低點(diǎn)之間隨時(shí)時(shí)間作周期性重復(fù)變化，叫交變振蕩。正向或負(fù)向指的并不是電流或磁場的方向，而是電流強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量相對于平衡點(diǎn)的方向，如圖1所示，b點(diǎn)為平衡點(diǎn)，a點(diǎn)為負(fù)向最低點(diǎn)，c點(diǎn)為正向最高點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度從b點(diǎn)開始，在ac兩點(diǎn)間隨時(shí)間作周期性重復(fù)變化，且ac兩點(diǎn)都在0點(diǎn)正上方，故是一種磁場方向恒定不變的交變振蕩。與交變振蕩不同，電流強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度從平衡點(diǎn)開始，只在正向最高點(diǎn)和平衡點(diǎn)之間隨時(shí)間作周期性重復(fù)變化，或者只在負(fù)向最低點(diǎn)和平衡點(diǎn)之間隨時(shí)間作周期性重復(fù)變化，叫單向振蕩。圖2表示的是平衡點(diǎn)為0點(diǎn)的正向單向振蕩磁場;圖3表示的是平衡點(diǎn)為0點(diǎn)的負(fù)向單向振蕩磁場。從本質(zhì)上來看，導(dǎo)體中電流強(qiáng)度的振蕩變化是由于大量自由電子在變化的電場作用下，運(yùn)動(dòng)速度發(fā)生振蕩變化引起的，當(dāng)大量自由電子在變化的電場作用下，運(yùn)動(dòng)速度呈交變振蕩變化時(shí)，就會形成交變振蕩電流，激發(fā)交變振蕩磁場;當(dāng)大量自由電子在變化的電場作用下，運(yùn)動(dòng)速度呈單向振蕩變化時(shí)，就會形成單向振蕩電流，激發(fā)單向振蕩磁場。

位移電流存在于有電場變化的空間中。位移電流與傳導(dǎo)電流一樣具有磁效應(yīng)，且兩者激發(fā)磁場的規(guī)律相同。在真空中，位移電流只能從0開始變化，位移電流的平衡點(diǎn)只能是0點(diǎn)。由交變振蕩的位移電流和交變振蕩的感應(yīng)磁場在空間中互相激發(fā)交替產(chǎn)生形成的電磁波叫交變振蕩電磁波。目前人類通信用的無線電波和微波等，都屬于交變振蕩電磁波。由單向振蕩的位移電流和單向振蕩的感應(yīng)磁場在空間中互相激發(fā)交替產(chǎn)生形成的電磁波叫單向振蕩電磁波，簡稱磁單振波。遠(yuǎn)離了波源的磁單振波在真空中傳播時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)磁場是一種完全脫離了波源獨(dú)立存在于空間和時(shí)間中的量子磁場，這種量子磁場只能對處在磁單振波傳播方向上阻礙磁單振波傳播的電子產(chǎn)生作用，并且只能產(chǎn)生單一個(gè)磁極的作用，所以叫做真空單極量子磁場。真空單極量子磁場所具有的磁能本質(zhì)上是一種真空能。

2 磁單振管的機(jī)理

磁單振管的機(jī)理與多腔速調(diào)管的機(jī)理有點(diǎn)相似，兩者都是利用周期性的電子團(tuán)來感應(yīng)出振蕩電流，激發(fā)電磁波。一個(gè)簡單的磁單振管主要由脈沖電子發(fā)射器，電子團(tuán)渡越管，電壓感應(yīng)膜片，單向諧振腔，電子收集器，以及功率耦合輸出系統(tǒng)等構(gòu)成（如圖4所示）脈沖電子發(fā)射器每個(gè)周期都向渡越管中發(fā)射一團(tuán)電子，當(dāng)電子團(tuán)從渡越管的上孔和下孔之間經(jīng)過時(shí)，上下兩片電壓感應(yīng)膜片都會感應(yīng)出單向振蕩的電壓，驅(qū)動(dòng)腔壁上的自由電子運(yùn)動(dòng)形成單向振蕩的電流。電子團(tuán)進(jìn)入電子收集器后會被收集起來重復(fù)利用。功率耦合輸出系統(tǒng)主要由感應(yīng)環(huán)，傳輸線和發(fā)射天線等構(gòu)成。感應(yīng)環(huán)放置在諧振腔中，感應(yīng)環(huán)的兩端通過傳輸線與發(fā)射天線的兩端連接。當(dāng)穿過感應(yīng)環(huán)的磁通量呈單向振蕩變化時(shí)，感應(yīng)環(huán)就會感應(yīng)出單向振蕩的電流，單向振蕩電流通過發(fā)射天線向外輻射出磁單振波。

3 穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場的合成

穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場的合成方法主要有三波合成和高階合波合成兩種。三波合成的方法如圖5所示，讓三束調(diào)制好的磁單振波在真空中傳播過特定的路程后在A點(diǎn)處疊加，其中兩束磁單振波在A點(diǎn)處激發(fā)兩個(gè)起振時(shí)間相差半個(gè)周期的等幅同頻率的正向單向振蕩磁場，產(chǎn)生如圖5中虛波浪線所示的一階合波。第三束磁單振波在A點(diǎn)處激發(fā)一個(gè)時(shí)間，頻率和振幅都與一階合波相同的負(fù)向單向振蕩磁場，這個(gè)負(fù)向單向振蕩磁場剛好與一階合波互相抵消，從而產(chǎn)生一個(gè)如圖5中橫虛線所示的穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場。

高階合波合成的原理如圖6所示，兩束時(shí)間相差半個(gè)周期的等幅同頻率同向的磁單振波在真空中傳播過特定的路程后疊加，合成的波稱為一階合波;兩時(shí)間相差半個(gè)周期的等幅同頻率同向的一階合波疊加，合成的波稱為二階合波。以此類推，兩時(shí)間相差半個(gè)周期的等幅同頻率同向的n階合波疊加，合成的波稱為n+1階合波。在圖6中，a點(diǎn)既是原波最高點(diǎn)，同時(shí)也是一階合波的平衡點(diǎn)。b點(diǎn)為一階合波的最高點(diǎn)，一階合波的振幅為b-a，顯然，一階合波的振幅小于原波的振幅。C點(diǎn)為二階合波的平衡點(diǎn)，c點(diǎn)的值為b+a，d點(diǎn)為二階合波的最高點(diǎn)，二階合波的振幅為d-b-a，因?yàn)閐<2b，所以d-b-a

4 U形和圓形電子回旋發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)理

電子回旋發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場來推進(jìn)的超前的宇航發(fā)動(dòng)機(jī)。與傳統(tǒng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)單一的圓柱形構(gòu)造不同，電子回旋發(fā)動(dòng)機(jī)可按要求設(shè)計(jì)成U形成或圓形等各種不同的形狀。圖七是一個(gè)U形電子回旋發(fā)動(dòng)機(jī)的原理簡化圖，它主要由一個(gè)D形磁單振波發(fā)射器和一條U形束流管等構(gòu)成。D形磁單振波發(fā)射器可從0到180度的角度發(fā)射特定數(shù)目的調(diào)制好的磁單振波束，在真空中合成一個(gè)半圓狀的穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場，使電子受到真空磁力的作用，沿著半圓形的軌道從U形束流管的一端運(yùn)動(dòng)到U形束流管的另一端，電子與D形磁單振波發(fā)射器之間的距離遠(yuǎn)大于一個(gè)特定的值，避免電子與波源相互作用。因?yàn)殡娮邮艿降恼婵沾帕Φ姆醋饔昧]有作用到發(fā)動(dòng)機(jī)上，所以，在電子穿過半圓狀的穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)沒有動(dòng)力，避免了“引力場紅移”現(xiàn)象的產(chǎn)生。當(dāng)電子穿過U形束流管的半圓段時(shí)，會受到靜磁場的作用沿著半圓形的管道運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中，電子受到的磁力的反作用力通過靜磁場作用在發(fā)動(dòng)機(jī)上，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得前進(jìn)的動(dòng)力。電子在穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場和靜磁場之間不斷地回旋往復(fù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得源源不斷的真空磁動(dòng)力，推動(dòng)系統(tǒng)前進(jìn)。

圖8是一個(gè)圓形電子回旋發(fā)動(dòng)機(jī)的原理簡化圖，它主要由一個(gè)雙向磁單振波發(fā)射器，前后兩根動(dòng)力管，以及兩條半圓形的束流管等構(gòu)成。雙向磁單振波發(fā)射器與每根動(dòng)力管之間的距離遠(yuǎn)大于一個(gè)特定的值，避免穿過動(dòng)力管的電子與波源相互作用。雙向磁單振波發(fā)射器可同時(shí)向前后兩個(gè)相反的方向發(fā)射特定數(shù)目的調(diào)制好的磁單振波束，在前后兩根動(dòng)力管中合成穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場，使穿過動(dòng)力管的電子受到真空磁力的作用，推動(dòng)系統(tǒng)前進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]李昌穎.量子發(fā)動(dòng)機(jī)[J].科技信息快報(bào)，2010（11）.

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