太空裡没有空气来提供反作用力，太空船又是怎麽前进的？

在牛顿第三运动定律中指出的作用力与反作用力，相信大家都是非常熟悉的了。在日常生活中，作用力与反作用力可以说是无处不在，比如说我们平常走路的时候，实际上就是我们的脚给了地面施加了作用力，然后利用地面提供的反作用力前进。

类似的例子还有很多，这裡就不再一一列举了，时至今日，人类对反作用力的利用早已不是局限于地面上的行动了。其中最令人骄傲的就是，我们製造出了可以进入外太空的太空船，完成了自古以来人类就一直期待的飞天梦想。

我们都知道，太空船的动力来自于自身的火箭发动机，而且火箭发动机的推力也是来自于反作用力。于是一个让人困惑的问题就出现了，在地球的大气层裡，火箭发动机向后喷气，空气就会给太空船提供反作用力，但是太空裡没有空气来提供反作用力，太空船又是怎麽前进的？

关于这个问题，我们可以用一个简单的实验来加以说明，下面有请这次实验的主角——小明出场。

现在小明穿上了溜冰鞋，并且站在光滑的滑冰场内，同时他的手中还有一个篮球。小明的实验目标是让自己移动一段距离，条件是只能利用手中的篮球传递给自己的力，而且篮球不能与其他物体接触。为了达到这个目的，小明是这样做的。

刚开始的时候，不管小明怎麽挥舞这个篮球，他都无法移动，但后来小明忽然想通了，只见他将手中的篮球用力地向正前方扔了出去，不出意外的话，这时你就会观察到，在篮球被小明扔出去的同时，小明也在向后退行。

好的，现在实验做完了（小明同学你已经成功了，可以退下了），现在我们来分析一下这个实验结果告诉了我们什麽原理。

牛顿告诉我们，只有两个独立的物体之间，才会产生作用力与反作用力，因此，当小明挥舞手中篮球的时候，实质上他和这个篮球可以看成是一个物体，那麽小明当然无法从中获得反作用力了。而当小明扔出篮球的时候，小明和篮球就变成了两个独立的物体，根据牛顿第三运动定律，在这个时候，篮球就会给小明一个反作用力，从而导致了小明向后退行。

同样的道理，因为太空裡没有空气，不能提供反作用力，所以当太空船在太空中飞行时，太空船前进动力的来源就是，火箭发动机向后喷出的物质所提供的反作用力。为了方便理解，我们可以将太空船比做上述实验中的小明同学，而将太空船向后喷出的物质，比做小明手中的篮球，这样我们就可以很清楚地瞭解到，在太空中太空船是怎麽前进的了。

我们利用这种方式进行推进的发动机，称之为工质发动机，它必须利用可以实现热能和机械能互相转化的工作物质才可以得到推力。我们可以看到，这种发动机需要携带大量的推进工质，这无疑是人类探索外太空的一个巨大的障碍。

所以科学家们都对无工质发动机相当感兴趣，对此，英国工程师罗杰.索耶（Roger.Shawyer）曾经提出了一种无工质发动机的模型，即电磁驱动装置（EmDrive），据称该装置可以利用大量的电磁波，在一个封闭的容器裡产生动力。

电磁驱动装置因严重违反了牛顿第三定律而饱受质疑，然而奇怪的是，在实验过程中研究人员发现，这种装置的原型机似乎真的可以提供极其微小的动力。可以想像的是，如果该装置可以在太空船上得到有效应用，那麽必定是人类航太史的一个重大突破，人类距离实现星际文明的目标就又近了一步。

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