一組美國科學家發明了一種水下電磁罩，能夠極大減少物體在水中行進時產生的尾流和對周圍水域的攪擾，讓船隻和物體在水下猶如隱身航行一般。

2011年杜克大學（Duke University）幾位研究者提出的理論稱，如果能夠把在水中行進物體周圍的水加速到和物體行進一樣的速度，那不僅能極大地提高推進效率，而且不會攪擾周圍的水域。六年後，杜克大學電氣電腦工程助理教授Yaroslav Urzhumov細化和改善了這一理論，實現了一個設計，本月初刊登在《物理評論E類》期刊上。

和空氣相比，水是相對黏稠性較大的液體，物體在其中運動時，不可避免地得拉動周圍一部份水一起行進。就像在水中拽一條魚，要比在空氣中需要更大的拉力一樣。除了得拉動額外的水，在水中行進物體的形狀是否符合流體動力學也很關鍵，否則在水中形成的湍流也會對物體造成很大的阻力。

因此如何避免或減少邊切阻力和湍流阻力就是這個設計的核心。

Urzhumov說：「有很多方式可以減少尾流和阻力，比如給物體『包上『一層摩擦力較小的氣泡，目前海軍的一些魚雷已經用上了這種方法。但那只是很表面一層，效果有限。我們這個方法給水下船隻或物體下上整個一層罩子，能夠完全消除尾流。」

起先，Urzhumov考慮在物體周圍造一個桁架結構的薄框架，裝上數個小水泵，隨著船隻的行進加速周圍的水流。但是後來，他想出一個更絕妙的方法——在船隻周圍形成一層電磁場，利用電離子在電磁場中自動借力的特性加速周圍的水流。

由於海水中存在大量鈉、鉀和鎂離子，因此有大量離子可以借力。其實日本於1991年造的Yamato 1就用上了這個方法。不過那時他們利用這個方法為船隻提供推力，結果發現效率並不比傳統的引擎高。而Urzhumov的設計利用這個方法消除船隻或水下物體行進在水中形成的尾流，似乎比較可行。

他們的設計模擬了船隻在海水中運行的情況。通過控制船隻周圍水流的速度和方向，讓船隻周圍電磁罩內的水流與罩外的水保持相對靜止，這樣看起來船隻航行時就無尾流了。當然，在實際運用中無法達到完美的狀態，產生小部份尾流還是不可避免的。

這項設計使用的防護罩有船身一半寬。但根據理論計算，其實想要多薄都可以。

該技術繁榮多個領域令人激動

這項實驗獲得的另一個重要成果是，當物體加速時，只需給罩提供更多的動力即可。Urzhumov說這是這項研究的重要成果，這意味著無需增設電閘開關或設計更多的動態控制系統。

Urzhumov說，在實際應用中，如果要為一艘船或潛水艇那麼大的物體提供這樣的罩，需要一個核反應堆來提供能源。不過一艘小型柴油船倒是有可能自給自足這麼一個罩，達到不攪擾周圍環境的目的。

Urzhumov還說，他的理論和計算適用於海域以外的很多領域，比如作為太空船推進力，或抑制熱核聚變反應堆模型的等離子的不穩定性。「我認為這一技術將繁榮多個領域，這是一個令人激動的時刻。」◇

 

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