텐궁(天宫)2호 우주 공간 실험실이 2016년 9월 15일 22시 04분 09초에

쥬췐 위성 발사 센터(酒泉卫星发射中心)에서 발사에 성공

영어 ‘ Electromagnetic Drive(전자기적 구동)’약칭인EM은 참신한 구동방식 즉 전자기 구동을 가리키는 말이다. 미국 항공우주국(NASA) 이 참신한EM엔진 실험을 완성하고 논문 논증을 발표했다.

그러나 중국은 텐궁(天宫)2호에서 우주테스트를 진행했으며 현재 이 차원에서 선두적 지위에 위치했다. 이번 중국의 이 연구에서의 돌파적 진전이 외국 매체의 거대한 주목을 일으켰다.

EM엔진은 어떤 신기한 기계인가? 

최근 미국 국가 항공우주국(NASA,나사)이 참신한EM엔진 실험을 완성하고 논문 논증을 발표했다. ‘진공중폐합 무선주파수 공간의 펄스추진력 측량’이란 제목으로 된 논문이 미국 항공우주학회(AIAA) 잡지에 발표되고 12월에 인쇄 출판됐다.

논문 작자는 그들이 이미 순조롭게 운행할 수 있는EM Drive 엔진 원형기를 제조했다고 말했다. EM Drive엔진은 연료를 필요로 하지 않으며 10주일 시간만으로 인류를 화성에 올려보낼수 있다고 말했다.

EM Drive엔진은 영국 연구원 로저 쇼여(Roger Shawyer)가 2000년 좌우에 가장 일찍 제출했다. EM Drive엔진의 원리는 광자 마이크로파가 밀폐된 원추체내부에서 반발하면서 원추체의 가는 말단에서 추진력을 발생하여 우주 비행선 비행을 추진하는 것이다. 그러나 뉴턴 운동학 제3법칙으로 보면 어떠한 운동도 모두 크기가 같은 반작용력을 발생하므로 이것은 불가능하다. 그리고EM Drive엔진은 밖에 아무런 폐기물도 분사하지않는다. 로켓을 보면 로켓은 바로 고속도로 분출하는 기체와 기타 물질을 통해 앞으로 전진하는 추진력을 취득한다.

나사 존슨센터(Johnson Space Center ) 하롤드 화이트(Harold Sonny White)교수가 인솔하는 연구팀은 확실히 미약한 추진력을 검측해냈다. 이 최신 연구중 연구원들은 이 시설이 진공중에서의 표현에 대해 테스크를진행했는데 결과 “전진할때, 후퇴할때와 정지할때의 추진력 데이터는 이 시스템이 1.2 mN/kw(+-0.1 파동)의추진력을 발생하는 것을 과시했으며 이 시스템이 진공중 운행하는 평균 성능과 매우 접근”한 것을 발견했다.

화이트와 그의 동료들은 논문에서 이 추진력은 태양 돛(Solar sails)의 100여배에 달한다고 지적했다. 태양돛과 비슷하게EM Drive엔진은 아무런 추진제도 필요로 하지 않는다. 이 추진시스템을 채용하는 우주 비행선은태양돛을 통해 수요되는 마이크로파를 발생한다. 그러므로EM Drive엔진은 우주 여행의 원가를 대대적으로 낮출수 있고 비행속도를 제고함으로서 인류의 우주 탐색을 더욱 잘 진행하게 할 수 있다. 

중국의EM Drive엔진연구가 선두적 지위에

2010년부터 중국과 미국이 모두 이EM Drive 엔진연구에 거대한 인력과 물력을 투입했다. 최근 중국은 한가지 관건적 돌파를 취득했다고 선포했다.

천웨(陈粤) 중국 우주 공간 기술연구원(CAST) 상업 우주 비행기술 센터 주임은 2016년 12월 10일 처음으로 대외에 향해 중국이 현재 실험실에서 무연료EM Drive엔진 기술을 검증했을뿐만 아니라 원리적 검증도 진행했으며 실험은 궤도의 제로(영) 중력환경에서 전개됐다고 말했다. 영국 국제 비즈니스 타임스(IBTimes)보도에 따르면 중국이 텐궁(天宫)2호에서 이 전자기 구동 엔진을 테스트했다.

이것은 중국의 첫번째로 되는 진정한 의미에서의 우주 공간 실험실로서 우주 공간 한랭 원자시계 등 14항응용탑재물을 탑재하고 궤도 보수 기술 검증 장치, 기계팔 조작 말단의 궤도 보수 실험시설 등EM 엔진을 포함한 우주 공간과학 및 기술 실험을 배치했다.

중국의 심층우주 공간 탐측계획

미래에 심층 우주 탐측이 중국 우주공간 과학연구의 중요한 계획으로서 화성, 금성, 소행성 및 태양과 목성관측을 포함하고 있다. EM엔진은 심층 우주탐측임무 조작을 더욱 쉽게 할 수 있다.

비록EM 엔진의 비추력이 가능하게 비교적 낮게되지만 심층 우주공간중 중력과 마찰이 결핍함로 그가 충분한 시간으로 고속도에로 가속할 수 있고 심지어 저 출력수준부터 시작할 수 있다.

엔진의 성능은 공간벽이 흡수하는EM손실을 감소하기 위한 공간재료와 온도에 의해 결정된다. 이것은 전자기장에 영향을 줄수 있다. 이는 초전도재료로 제조한 미래EM 엔진이 매우 높은 성능 지표를 구비하게 됨을표명한다. 우주비행선 혹은 위성은 설계를 처음부터 다시 진행함으로서 최대한으로EM 구동기 작업 효율을제고해야 한다.

주목할 점은EM 엔진도 역시 우주 공간의 변화가 무상한 복사영향을 쉽게 받게 되므로  EM엔진은 텐궁(天宫)2호에서의 개념 테스트 증명이 매우 중요하게 됐다.

EM엔진은 주유수요를 제거하게 되어 심층 우주 탐측의 이상적인 선택으로 되고 있다. 심지어 연료 저장이수요하는 중력과 공간을 수요하지 않아 후방과 설계를 간단하게 할 수 있다. 이론적으로 보면 모든 우주 비행체가 태양과 원자로와 같이 모두EM엔진을 동력 에너지로 채용할 수 있으며 화성 임무로부터 태양계를 벗어나는 로봇 탐측기에게 에너지를 공급할 수 있다.

EM엔진의 사용은 또 기동적인 소모 공간에 사용하는 화학추진기를 수요하지 않게 되므로 위성을 더욱 작고더욱 효률적으로 되게 할 수 있다. 

이러한 시스템은 실제적으로 가능성이 증명되면 그 응용이 매우 많게 된다. 만일 중국이 위성에EM엔진을 설치하고 궤도 기동과 고도 규제에 사용하면 그것들이 더욱 편의하고 더욱 지구적으로 될수 있다.

중국 우주 공간 과학연구원의 리펑(李峰)상업 위성 설계사는 지금의EM엔진은 한 자리수의 밀리뉴턴 추진력을 가지고 있으며 궤도 조정에 사용하는 중형 위성은 0.1～1뉴턴을 수요한다고 표시했다.

공능적의EM엔진은 또 소행성대 밖의 원거리 중국 은하계 탐측기를 위해 새로운 가능성을 개척하게 되며 동시에 유인 우주비행선중 연료가 점유한 질량을 석방하고 기타 용품과 시설로 달과 화성기지건설에 사용할수 있다.

군사차원에서는EM엔진은또 더욱 은폐적이며 더욱 지구적인 중국 감시위성 제조에 사용할 수 있다.

EM引擎是英文“Electromagnetic Drive”的简称，指的是一种全新的驱动方式——电磁驱动。美国国家航空航天局（NASA）完成了全新的EM引擎的试验，并且发表了论文论证。但是中国却在天宫二号上进行了太空测试，目前此方面处于领先地位。此次中国在这项研究上的突破性进展，引起了外媒极大的关注。

　　EM引擎是什么神器？

最近，美国国家航空航天局（NASA）完成了全新的EM引擎的试验，并且发表了论文论证。这篇题为《真空中对来自闭合射频腔的脉冲推力的测量》的论文已发表在美国航空航天学会（AIAA）期刊上，并于12月印刷出版。论文中介绍了NASA雄鹰工作实验室（Eagleworks Laboratories）开展的一系列成功测试。论文作者称，他们已经打造了一台能顺利运行的EmDrive引擎原型机。EmDrive引擎无需燃料，据说只需10周便能将人类送到火星上。

　　NASA雄鹰工作实验室的EmDrive引擎

EmDrive引擎最初由英国研究人员罗杰·肖耶尔（Roger Shawyer）于2000年左右提出。EmDrive引擎的原理是，让光子微波在密闭的锥体内部反弹，从而在锥体较细的一端产生推力，推动宇宙飞船向前飞行。但从牛顿的运动学第三定律来看，这是不可能实现的，因为任何运动都会产生大小相等的反作用力，而EmDrive引擎不会向外喷射任何废料。（可以联想一下火箭，它们就是通过高速喷出气体和其它物质获得前进的推力的。）

　　EmDrive引擎的一款原型机

由NASA约翰逊航空中心的哈罗德·怀特（Harold “Sonny” White）带领的研究团队的确检测到了微弱的推力。在这项最新研究中，研究人员对该设备在真空中的表现进行了测试，结果发现“前进时、后退时和静止时的推力数据显示，该系统可以产生每千瓦1.2毫牛顿（正负波动0.1）的推力，十分接近该系统在空气中运行的平均性能”。怀特与同事们在论文中指出，这一推力高达太阳帆的100多倍。与太阳帆类似，EmDrive引擎不需要任何推进剂，采用该推进系统的宇宙飞船可通过太阳能帆板产生所需的微波。因此，EmDrive引擎可以大大降低太空旅行的成本，提高飞行速度，帮助我们更好地探索宇宙。

　　中国EM引擎研究上处于领先地位

从2010年开始，中国和美国都在这个EM引擎研究上投入巨大人力物力。最近，中国宣称取得了一项关键的突破。

中国空间技术研究院（CAST）商业航天技术中心主任陈粤博士于2016年12月10日首次向外披露，中国现在不仅在实验室验证了无燃料引擎EmDrive的技术，同时，进行了原理性验证，试验在轨道的零重力环境中开展。据国际商业时报报道，中国在天宫二号测试了该电磁驱动的引擎。

天宫二号空间实验室已于2016年9月15日22时04分09秒在酒泉卫星发射中心发射成功。

这是中国第一个真正意义上的太空实验室，搭载了空间冷原子钟等14项应用载荷，配备在轨维修技术验证装置、机械臂操作终端在轨维修试验设备等空间科学及技术试验，包括EM引擎测试。

　　中国的深空探测计划

未来，深空探测是中国太空科学研究的重要计划，包括观测火星、金星、小行星，以及太阳和木星。EM引擎将使深空探测任务变得更容易操作。

虽然EM引擎可能比冲较低，但是在深空间中由于缺乏重力和摩擦，允许它以足够的时间加速到高速，甚至从低功率水平开始。 发动机的性能取决于腔体材料（以减少由腔壁吸收的EM损失）和温度，这可以影响电磁场，这表明由超导材料制成的未来的EM引擎将具有很高的性能指标。 宇宙飞船或卫星还必须从头开始设计，以最大限度地提高EM驱动器的工作效率。 值得注意的是，EM引擎也可能易受空间天气变幻无常的辐射影响，因此EM引擎在天宫二号上的概念证明测试是十分重要的。

EM引擎是深空探测的理想选择，因为它们消除了加油的需要，甚至也不需要储存燃料所需的重量和空间，从而简化了后勤和设计。 在理论上，所有航天器都需要一个EM引擎作为动力能源，像太阳能或反应堆，为从火星任务到机器人探测器超出太阳系提供能源。 EM引擎的使用还将使得卫星更小更高效，因为它们可以不需要用于机动的消耗空间的化学推进器。

这种系统的应用（如果它实际上证明是可行的）是很多的。 如果中国能够在其卫星上安装EM引擎用于轨道机动和高度控制，它们将变得更便宜和更持久。 中国空间科学研究院的商业卫星设计师李峰表示，目前的EM引擎只有一位数毫牛的推力，用于轨道调整; 中型卫星需要0.1-1牛顿。 功能性的EM引擎还将为小行星带之外的远距离中国星际探测器开辟新的可能性，同时释放载人航天器中的燃料所占据的质量，用于其他用品和设备，以建造月球和火星基地。 在军事方面，EM引擎还可以用于创造更隐秘，更持久的中国监视卫星。

/人民网