磁單振波推進技術(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，遠離了波源的磁單振波在真空中傳播時產(chǎn)生的感應(yīng)磁場是一種完全脫離了波源獨立存在于空間和時間中的量子磁場，因為這種量子磁場只能對處在磁單振波傳播方向上隊礙磁單振波傳播的電子產(chǎn)生作用，并且只能產(chǎn)生單一個磁極的作用，所以叫做真空單極量子磁場。磁單振波推進技術(shù)是一種利用穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場來推進的超前的宇航技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】平衡點 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

電流強度或磁感應(yīng)強度的周期性變化叫振蕩。電流強度或磁感應(yīng)強度從平衡點開始，在正向最高點和負向最低點之間隨時時間作周期性重復變化，叫交變振蕩。正向或負向指的并不是電流或磁場的方向，而是電流強度或磁感應(yīng)強度的變化量相對于平衡點的方向，如圖1所示，b點為平衡點，a點為負向最低點，c點為正向最高點，磁感應(yīng)強度從b點開始，在ac兩點間隨時間作周期性重復變化，且ac兩點都在0點正上方，故是一種磁場方向恒定不變的交變振蕩。與交變振蕩不同，電流強度或磁感應(yīng)強度從平衡點開始，只在正向最高點和平衡點之間隨時間作周期性重復變化，或者只在負向最低點和平衡點之間隨時間作周期性重復變化，叫單向振蕩。圖2表示的是平衡點為0點的正向單向振蕩磁場;圖3表示的是平衡點為0點的負向單向振蕩磁場。從本質(zhì)上來看，導體中電流強度的振蕩變化是由于大量自由電子在變化的電場作用下，運動速度發(fā)生振蕩變化引起的，當大量自由電子在變化的電場作用下，運動速度呈交變振蕩變化時，就會形成交變振蕩電流，激發(fā)交變振蕩磁場;當大量自由電子在變化的電場作用下，運動速度呈單向振蕩變化時，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，位移電流的平衡點只能是0點。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。遠離了波源的磁單振波在真空中傳播時產(chǎn)生的感應(yīng)磁場是一種完全脫離了波源獨立存在于空間和時間中的量子磁場，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 磁單振管的機理

磁單振管的機理與多腔速調(diào)管的機理有點相似，兩者都是利用周期性的電子團來感應(yīng)出振蕩電流，激發(fā)電磁波。一個簡單的磁單振管主要由脈沖電子發(fā)射器，電子團渡越管，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)射器每個周期都向渡越管中發(fā)射一團電子，當電子團從渡越管的上孔和下孔之間經(jīng)過時，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)動腔壁上的自由電子運動形成單向振蕩的電流。電子團進入電子收集器后會被收集起來重復利用。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。當穿過感應(yīng)環(huán)的磁通量呈單向振蕩變化時，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點處疊加，其中兩束磁單振波在A點處激發(fā)兩個起振時間相差半個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點處激發(fā)一個時間，頻率和振幅都與一階合波相同的負向單向振蕩磁場，這個負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，兩束時間相差半個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;兩時間相差半個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，兩時間相差半個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點既是原波最高點，同時也是一階合波的平衡點。b點為一階合波的最高點，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點為二階合波的平衡點，c點的值為b+a，d點為二階合波的最高點，二階合波的振幅為d-b-a，因為d<2b，所以d-b-a

4 U形和圓形電子回旋發(fā)動機的機理

電子回旋發(fā)動機是一種利用穩(wěn)態(tài)真空單極量子磁場來推進的超前的宇航發(fā)動機。與傳統(tǒng)火箭發(fā)動機單一的圓柱形構(gòu)造不同，電子回旋發(fā)動機可按要求設(shè)計成U形成或圓形等各種不同的形狀。圖七是一個U形電子回旋發(fā)動機的原理簡化圖，它主要由一個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形束流管的一端運動到U形束流管的另一端，電子與D形磁單振波發(fā)射器之間的距離遠大于一個特定的值，避免電子與波源相互作用。因為電子受到的真空磁力的反作用力沒有作用到發(fā)動機上，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)動機沒有動力，避免了“引力場紅移”現(xiàn)象的產(chǎn)生。當電子穿過U形束流管的半圓段時，會受到靜磁場的作用沿著半圓形的管道運動，在這個過程中，電子受到的磁力的反作用力通過靜磁場作用在發(fā)動機上，使發(fā)動機獲得前進的動力。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，使發(fā)動機獲得源源不斷的真空磁動力，推動系統(tǒng)前進。

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

參考文獻

[1]李昌穎.量子發(fā)動機[J].科技信息快報，2010（11）.

[2]李昌穎.單極量子發(fā)生器[J].武漢科技信息快報，2011（05）.