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光子驱动器和光子涡轮机制造技术

技术编号:42495669 阅读:8 留言:0更新日期:2024-08-21 13:14
光子驱动器和光子涡轮,当光线从反射镜反射时,与真空中的反射镜相比,当反射镜前面有电介质时,它传递给反射镜的动量时多时少。在两面固定的反射镜之间,一面反射镜的前面是介电材料,另一面反射镜的前面是真空。产生力的第二种方法是光在穿过介电材料时感受到的阻力。这种阻力会不断地将光的部分动量传递给材料。光在两面反射镜之间反弹产生的净力可用于外太空等低摩擦环境中的线性推进。当我们在外缘使用盘绕的光缆将光重新定向为圆周运动时,光就会产生旋转运动,从而用于发电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】


技术介绍

1、利用激光和光学产生能量。光与物质的相互作用,以及光与物质耦合时的行为,即光穿过透明材料时的行为。

2、人们曾多次尝试通过在不同的装置中操纵电磁波来产生推进力。最著名的是所谓的电磁驱动和斯莱皮恩驱动。有关这一主题的更多信息,请参阅m.g.millis和nasa的论文:物理学突破性推进的前景,2004年5月。美国物理学会的布里托和埃拉斯卡也准备了类似的介绍:电磁惯性操纵推进理论与实验概述,2005年2月。最近,美国国家航空航天局于2017年对马赫效应推进器进行了研究。迄今为止,所有的尝试都没有结果,也没有成功的工作原型。

3、由y.k.bae公司建造的光子激光推进器提供了有用的理论和实验背景,正在产生预期结果。它利用了光子与镜面相互作用的特性,当我们在两面相对的镜面之间反弹光子时,光子会产生两倍的传递动量,从而使光子的能量从无到有增加一倍。这实际上是将反射镜推开。该公司声称,同一光子可实现1000多次反射,因此这被称为同一光子的再循环。同样的光子特性,但没有再循环,被用于太阳能帆的概念,也称为光帆或光子帆。


技术实现思路

1、利用量子层面的特性和无机械运动部件(这是本专利技术的两个重要特征)的实际工作应用是利用塞贝克效应发电。然而,这种效应的效率很低,需要大量的热差才能产生电能。因此,只有在特殊情况下才是经济的。与本专利技术相关的课题还有利用布朗运动从环境热量中提取有用能量。许多作者的论文arxiv:独立石墨烯的波动诱导电流:迈向纳米级能量采集,2020年2月25日,描述了将环境热量转化为电能的实验。作者证明,由于布朗运动,石墨烯会在电路中产生电荷流,并预先进行电功。这实际上是将无用的环境热量转化为有用功。与这一主题密切相关但目前还没有实际用途的,据其作者介绍,是由无限空间研究所于2021年创造的翘曲气泡。气泡利用微观尺度上的卡西米尔效应产生负能量密度分布,与阿尔库比耶尔驱动器的要求非常吻合,后者通过扭曲空间和时间产生推进力。这一概念目前还只是理论上的。

2、这项专利技术的核心是穿越透明介质的电磁波之间的相互作用。上述论文没有涉及这种设置。关于电磁波如何与透明介质相互作用的现有理论背景,在接下来两篇由多位作者撰写的论文中有所阐述:新物理学报:光的亚伯拉罕压力的实验证据,2015年5月22日和arxiv:介质中的光子质量阻力和光的动量,2017年6月29日。这两篇论文和其他许多论文研究了明考斯基光动量和亚伯拉罕光动量之间长达一个世纪的争论。从理论上讲,这两个动量都是从更基本的定律中推导出来的,而这些定律都得到了很好的验证。虽然描述的是同一件事,但两个动量却互不相容。与真空光动量相比,亚伯拉罕动量减小,而明考斯基动量增大。人们普遍认为它们都是正确的。它们都可以测量,但测量结果取决于实验装置的具体情况。试图解释它们的方法通常包括将它们分离为光动量(较低或亚伯拉罕动量)和与物质压力波耦合的光动量(较高或闵科夫斯基动量)。就本专利技术而言,这些论文的重要发现是,设置条件的微小变化会产生截然不同的结果。这就是为什么需要精确的微调,而本专利技术给出了设置的总体方向。

3、更基本的理论背景在于理解光在透明材料中的折射率。我们对这一现象有经典的电动力学和量子力学解释。经典解释认为,光在材料中的速度较慢是由于材料中的电子受激产生了额外的电场。正如1963年《费曼物理学讲座》(feynman lectures on physics)第一卷第31章:《折射率的起源》(the origin of the refractive index)中所述,光的电场加速了材料中的电子,这些电子辐射出次级电场,两个电场结合在一起产生了传播速度较慢的电场。上述讲座中介绍的折射率公式表明,折射率与材料中的电子密度成线性关系。我们知道,玻璃可以由结合到分子中的不同原子组合而成。原子包含不同外壳中的电子,每个外壳以不同的方式将电子与原子核结合在一起。更不用说电子数与质子数相对应,而中子的实际数目则因元素和同位素而异。电子键的强度决定了电子对光的反应速度。因此,我们有理由认为,所有电子对光的反应并不相同。通过实验我们知道,玻璃密度和折射率之间是线性关系。玻璃密度越大,折射率越高。由于玻璃的密度和等效电子的密度不呈线性关系,因此基于此公式的经典解释不可能是正确的。这个公式还有更多的改进,包含了从偶极子到不同极化类型的每种材料的特性。这些额外的因素都不是来自基本定律,相反,它们都是经过测量后改装到公式中的。最终的结果并不取决于电子的密度,而是取决于整个材料的密度,这在《费曼物理学讲座》第二卷第11章:电介质的内部(1964年),中有所阐述。电子确实决定了原子核的密度,从而决定了物质的密度。电子只是密度的代表。真正的密度来自原子核。因此,密度无疑是折射率的唯一共同点。众所周知,所有经典公式都只是量子力学的粗略替代,这一点在很多场合都得到了强调。同时,量子力学也无法解释氢原子以外的原子核的行为。

4、如果我们更详细地研究一下经典描述,就会发现传入的波会激发新的辐射。而这种新的辐射波与传入波的相位不同,因此相位被延迟。这一新的延迟波取代了旧的波,并与下一个电子相互作用,再次延迟并取代了原来的波。这就产生了同步性问题。为了延迟原始波前,新辐射波必须立即出现。否则,它就无法赶上原波的波前。由于电子是有质量的粒子,而且只有加速电荷才会辐射,因此满足这种同时性是不可能的。任何有质量的物体都不可能瞬间移动。任何东西都不可能瞬间移动。

5、还有其他一些原因让人对经典解释产生怀疑。有时,这种新辐射出的反相波被表示为一个反平衡电场。电场是有方向的,而输入电场的方向会随着材料中感应出的新电场的方向而改变。这个过程应该就是光进入材料后发生弯曲的原因。由于电场具有方向性,而电子辐射出的电场具有平衡性,因此光的弯曲取决于入射光的偏振与入射角之间的关系。但事实并非如此。它与某些特殊材料(如冰岛薄片)的偏振无关。

6、此外,从光电效应开始,我们就知道光是量子化的,这意味着带电粒子不存在部分激动。光子和带电粒子之间要么存在相互作用,要么不存在。我们从双缝实验中得知,任何与光子的相互作用都会使光子的波函数坍缩,我们观察不到干涉模式。这就意味着,光穿过物质时,由于其速度减慢,会与物质发生相互作用,因此应该遵守与穿过真空的光不同的规律。然而,在这两种情况下只有一个工作波函数,因此很难接受光与透明材料中的电子之间存在任何相互作用。

7、此外,经典的解释称,光被电子吸收,而电子被激发后无法达到更高的稳定轨道,因此几乎瞬间就会重新发射光。这个过程据说会导致光的延迟,但由于光是直线传播的,这意味着电子总是排列在直线上,并且它们之间的间距相同,这样才能保证光的速度持续稳定地减慢。事实显然并非如此,不仅是恒定的时间延迟,光的直线辐射也给这一概念带来了问题。然而,当原子中的电子被束缚时,这种过程就会发生,就像空气分子一样。但在这种情况下,光会发生散射。因此,这不是发生在固体透明材料中的过程。

8、另一方面,当我们拥有自本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.光子驱动器是一种用于太空船的推力发动机,其特征在于,定向聚焦的自由传播的电磁波,例如可见光范围内的激光,进一步称为光,在两个固定反射镜之间反弹,其中仅在一个反射镜前面存在可以是流体或固体的透明介电材料层,而另一个反射镜处于真空中。

2.根据权利要求1所述的推力发动机,其特征在于,反射镜被固定以形成完整的系统。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的推力发动机,其特征在于,代替在一个反射镜前面的介电材料层,存在光行程的一个完整支路的介电材料,而另一个支路处于真空中,并且使用四个反射镜而不是仅两个反射镜来产生两个支路。

4.根据权利要求3所述的推力发动机,其特征在于,所有反射镜前面都可以是真空的,以便抵消反射力,并且唯一剩余的力是透明介电材料对光的阻力。

5.根据权利要求1和2所述的推力发动机,其特征在于,镜面末端电介质被光缆或任何其它电介质内的光的内部反射代替,所述内部反射形成细长环,其中一个腿具有与另一个腿不同的折射率。

6.根据权利要求1和2所述的推力发动机,其特征在于,光的燃料输送方法可以是自然源或激光,其通过透镜重新聚焦并且从远处通过整个行程供应。

7.根据权利要求1和2所述的推力发动机,其特征在于,加速方向可以通过移动所述系统来改变,或者通过切换所述系统中的光的方向来完全反转。

8.光子涡轮机是一种发电机,其特征在于,驱动转子的力是根据权利要求1、2和3产生的,另外,在光的路径上没有真空,并且透明介电材料是光缆或任何其他电介质的形式,其在转子的外缘上卷绕多次。

9.根据权利要求8所述的发电机,其特征在于,所述转子或涡轮处于使用磁悬浮、真空和低温的低摩擦环境中,或者甚至处于诸如行星轨道的无重环境中。

10.根据权利要求8所述的发电机,其特征在于,使用磁感应来供应用于产生驱动所述涡轮的光的能量。

11.根据权利要求8所述的发电机,其特征在于,将根据权利要求1、2和3所述的许多推力发动机放置在所述涡轮机的外缘上,代替连续光缆。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.光子驱动器是一种用于太空船的推力发动机,其特征在于,定向聚焦的自由传播的电磁波,例如可见光范围内的激光,进一步称为光,在两个固定反射镜之间反弹,其中仅在一个反射镜前面存在可以是流体或固体的透明介电材料层,而另一个反射镜处于真空中。

2.根据权利要求1所述的推力发动机,其特征在于,反射镜被固定以形成完整的系统。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的推力发动机,其特征在于,代替在一个反射镜前面的介电材料层,存在光行程的一个完整支路的介电材料,而另一个支路处于真空中,并且使用四个反射镜而不是仅两个反射镜来产生两个支路。

4.根据权利要求3所述的推力发动机,其特征在于,所有反射镜前面都可以是真空的,以便抵消反射力,并且唯一剩余的力是透明介电材料对光的阻力。

5.根据权利要求1和2所述的推力发动机,其特征在于,镜面末端电介质被光缆或任何其它电介质内的光的内部反射代替,所述内部反射形成细长环,其中一个腿具有与另一个腿不同的折射率。

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【专利技术属性】
技术研发人员:布拉泽·安格尔
申请(专利权)人:布拉泽·安格尔
类型:发明
国别省市:

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