Гипотеза о , которому не нужно топливо, некоторое время назад была выдвинута NASA. Но космическому агентству не удалось создать рабочую версию такого устройства. Зато, вероятно, удалось китайцам - при этом, о технических характеристиках устройства не сообщается.
В составе EmDrive – магнетрон, который генерирует микроволны, и резонатор, который накапливает энергию их колебаний. Агрегат может развивать тягу на уровне 1,2 миллиньютона на киловатт, работая в вакууме. Особенность EmDrive в том, что он работает без топлива. Это сокращает массу агрегата и отчасти компенсирует его мощность. Создание такого двигателя может стать настоящим прорывом для всего человечества.
При этом нарушает третий закон Ньютона, который гласит, что сила действия должна быть равна силе противодействия. Тот факт, что двигатель не использует топливо, может прямо противоречить закону сохранения импульса: он создает направленную вперед силу без равной и противоположной силы, действующей в другом направлении.
Что это дает человечеству?
Если такой двигатель действительно удастся воплотить в реальность, то он сможет доставить космический корабль до Марса всего за 10 недель, говорят эксперты. А, например, нынешние спутники могут стать в два раза меньше, поскольку им не придется везти с собой топливо. Люди смогут также путешествовать дальше в космос, получая топливо прямо во время движения по пути. Но когда концепция была впервые предложена, она считалась неправдоподобной, поскольку явно противоречит законам физики.
Китайцы против физики
Китайский телеканал CCTV-2 сообщил о планируемых испытаниях учеными КНР рабочего образца двигателя EmDrive в космосе.
Во время загрузки произошла ошибка.
Недавно лаборатория Eagleworks успешно провела очередной тест разработанного NASA двигателя EmDrive, провозгласившего настоящую технологическую революцию. Этот проект часто путают с “гиперпространственным” или, как его еще называют, Каннским двигателем, якобы способным развить скорость света. Несмотря на то, что он не обладает такими фантастическими способностями, работа двигателя противоречит законам физики , получая тягу буквально из ничего. Не стоит и говорить о том, насколько такое изобретение может приблизить человечество к полету на Марс.
Постройка оснащенного EmDrive космического корабля для полета на Марс
Перспектива оборудования космического корабля двигателем EmDrive буквально взбудоражило умы всей организации NASA. Для успешного применения двигателя в космическом путешествии ему потребуется своего рода атомная электростанция мощностью от 1 до 100 мегаватт, технология разработки которой пылится в архивах NASA еще с 80-х годов. Однако теперь с чертежей сдули пыль, и ВМС США уже занимаются созданием реактора мощностью в 220 МВт для своих межконтинентальных баллистических ракет.
Глава исследовательской группы в Eagleworks Гарольд Уайт поделился своими догадками о том, что команда космических путешественников, помещенная в 2-мегаваттный атомный электроракетный двигатель, сможет достичь Марса всего за 70 суток. Такая цифра возможна благодаря тому, что NASA EM Drive способен создавать тягу мощностью в 0.4 Ньютона на киловатт. Если бы такой двигатель был прикручен к старому-доброму Аполлону, он бы добрался до Луны всего за 3 дня.
Жаркие дискуссии
Научная общественность встретила проект NASA EM Drive с изрядной долей скептицизма, что частично связано с тем, что во многих отчетах были даны весьма скудные подробности его работы. Однако неизгладимое впечатление произвело то, что после впуска лазеров в резонансную камеру скорость некоторых находящихся там лучей превысила скорость света. Наверняка, кто-то в тот момент решил, что NASA случайно создали что-то вроде пространственной аномалии.
На самом деле, EmDrive скорее напоминает реакционно-инертный двигатель, нежели гиперпространственный. В его работе задействована мощная вакуумная труба под названием магнетрон, предназначенная для направления микроволн в замкнутый конец усеченного конуса, находящегося в резонансной камере. Но даже описание основ работы двигателя вызывает жаркие споры; да и как вообще объяснить то, что он нарушает закон сохранения импульса Ньютона? Поскольку в EM Drive нет никакой известной силы, создающей тягу, кто-то считает, что это происходит из-за неизученного феномена или вследствие ошибки в проекте двигателя резонансной камеры.
Одно из возможных объяснений работы Каннского двигателя гласит, что он “взаимодействует с квантовым вакуумом виртуальной плазмы”. Звучит как набор слов из “ Star Trek ”, не так ли?
Но все же, в двух словах: виртуальные частицы появляются вследствие флуктуации квантового вакуума, являющегося низшим энергетическим квантовым состоянием, после чего ионизируются с помощью микроволн. Все это делает принцип его работы похожим на ионный двигатель, с той лишь разницей, что EmDrive не требуется ионизированное топливо.
Тем не менее, некоторых ученых не устраивает даже такое объяснение, поскольку они придерживаются мнения о том, что квантовый вакуум не может быть ионизирован. Согласно закону сохранения импульса, для создания тяги в конструкции должно присутствовать что-то, от чего можно “оттолкнуться”; но квантовый вакуум, предположительно, не способен предоставить это необходимое условие и даже не является плазмой.
Однако британский ученый и изобретатель EmDrive Роджер Шоер заявляет, что его устройство не противоречит законам Ньютона.
“Проще говоря, электричество конвертируется в микроволны благодаря внутренним углублениям, благодаря чему и стало возможно достичь подобного эффекта”,- рассказал Шоер.
В данный момент инженеры в лаборатории Eagleswork пытаются установить, удастся ли в обозримой перспективе достичь выдающихся результатов в дальнейшей разработке технологии. Здесь стоит упомянуть, что в 2015 году NASA уже преодолели одно из главных препятствий на пути полноценного использования EmDrive для космических полетов, продемонстрировав его работоспособность в вакууме.
Теория Шоера нашла отклик и в других странах. Например, в прошлом году китайские ученые привели собственные доказательства достоверности принципов работы нового двигателя, создав похожую конструкцию, мощность тяги которой при использовании 2.5 киловатт энергии составляет 720 мН (миллиньютон). Исследователи из Германии тоже не отстают: в июле 2015 года они опубликовали данные собственных экспериментов с EmDrive.
Недавно Пол Марш - один из задействованных в создании EmDrive сотрудников NASA, опубликовал неофициальное обновление на форуме агентства, в котором выразил догадку о том, что возможным источником тяги в EmDrive является сила Лоренца, определяющая силу воздействия электромагнитного поля (в данном случае, двух) на точечно заряженную частицу. Причина, по которой данная теория имеет право на жизнь, заключается в том, что магнитное поле Земли может взаимодействовать с магнитным полем EmDrive и таким образом создавать бесконечную тягу, которая, тем не менее, будет полностью бесполезна в открытом космосе.
Так или иначе, команда NASA не перестает работать над усовершенствованием технологии. Кто знает, может, Марс - это всего лишь отправная точка наших грядущих звездных путешествий.
Будьте в курсе всех важных событий United Traders - подписывайтесь на наш
В ближайшее время исследователи из Китая планируют испытать двигатель EmDrive, который, по их заверениям, работает на энергии микроволн. Устройство представляет собойметаллический усечённый конус и магнетрон, создающий микроволны, энергию которых накапливает резонатор. При этом система не подвергается внешнему воздействию и использует для создания тяги электромагнитные поля.
Создатели EmDrive отказываются раскрывать технологию. Однако финские физики считают, что работа двигателя осуществляется на основе инерции фотонов, возникающих из-за эффекта Унру. Такой способ позволяет избавиться от тяжеловесных контейнеров с топливом и использования реактивного выброса.
Видео
Отмечается, что что изначально идея устройства, которое противоречит законам физики, была высказана британским инженером Роджером Шойером. Он представил свой проект общественности в 2003 году, сообщаетГазета.ру .
Создатели EmDrive надеются провести испытания двигателя в космосе. Они считают, что использование устройства позволит сократить полёт до Марса до 10 недель. А если проект окажется успешным, он позволит достигнуть края Солнечной системы за несколько месяцев.
Действительный член Российской академии космонавтики имени Циолковского Александр Железняков не верит, что такой двигатель способен работать.
«Я фантастику не комментирую. Вы понимаете, тут вообще непонятно, что это за двигатель. Я всё-таки сторонник того, что в природе ничего бесследно не исчезает и ничего бесследно не появляется. А тут какие-то фантастические идеи высказываются. Не зная всех подробностей, комментировать абсурдно», - сказал он в беседе с НСН .
В свою очередь, заведующий отделом Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН, доктор физико-математических наук Георгий Малинецкий заметил, что двигатель EmDrive не нарушает законы физики.
«Когда люди представляют себе двигатель, то они представляют, что что-то движется, сгорает, но с XIX века, когда всё было именно так, многое изменилось. С тех пор люди создали и квантовую механику, и квантовую теорию пули. Они выяснили, что фотон (частичка, у которой нет массы покоя) имеет и импульс, и энергию. Соответственно попытки учёных использовать такие вещи, превращая энергию электромагнитного поля в энергию движения – это деятельность, связанная с двигателем EmDrive. Нарушений законов физики здесь нет, а дальше зависит от инженеров, сумеют ли они, исходя из представлений квантовой теории поля, квантовой механики, воплотить это в реальных конструкциях», - заверил он в беседе с НСН .
Эксперт также заметил, что за создателей такого двигателя можно только порадоваться и уточнил, что раньше проектом создания «невозможного» двигателя серьёзно занимались в NASA. В то же время эксперт не слышал, чтобы в России кто-то занимался похожими устройствами.
Малинецкий заметил, что этот двигатель представляет особую ценность для космонавтики.
«Для того, что есть на Земле, этот двигатель не нужен. Вполне можно ездить и на бензине, и на газе, и на электричестве. Но когда дело касается космоса, то там, чтобы спутник не уходил с орбиты, нужна тяга, пусть и очень маленькая. Что самое главное, этот двигатель не расходует рабочее тело, он имеет дело с полем, поэтому для него не нужно ракетное топливо везти на орбиту. В этом смысле это крайне заманчивая идея», - заметил эксперт.
Электромагнитный двигатель (ЭМ двигатель) впервые разработан в 2001 году аэрокосмическим инженером Роджером Шовайером, эту технологию можно рассматривать как силовую установку, которая не использует топливо, чтобы вызвать движение. Удаление потребности в топливе делает корабль значительно легче, и поэтому его проще перемещать (и дешевле сделать, теоретически). Кроме того, гипотетический привод способен достигать чрезвычайно высоких скоростей - мы говорим о потенциальном передвижении людей к внешнему миру Солнечной системы в течение нескольких месяцев.
Проблема в том, что вся концепция реактивного привода не согласуется с сохранением импульса Ньютона, который утверждает, что в замкнутой системе линейный и угловой момент остаются постоянными независимо от любых изменений, происходящих в указанной системе. Проще говоря: если внешняя сила не прикладывается, объект не будет двигаться.
ЭМ двигателю не хватает реакции, определенной в третьем законе Ньютона: «Для каждого действия существует равная и противоположная реакция». Но это противоречит нашему нынешнему фундаментальному пониманию физики: действие (движение корабля), происходящие без реакции (воспламенение топлива и вытеснение массы), должны быть невозможным. Для того чтобы это произошло, это означало бы пока еще не определенное явление, любо наше понимание физики совершенно неверно.
Как работает ЭМ двигатель
Отложив в сторону потенциально физически невыполнимые возможности технологии, давайте раскроем простыми словами, как работает предлагаемый дисковый электромагнитный двигатель. ЭМ двигатель - это то, что называется радиочастотным резонатором, и является одной из нескольких гипотетических машин, которые используют эту модель. Эти конструкции работают благодаря наличию магнетронных импульсных микроволн в замкнутом усеченном конусе, затем надавливают на короткий конец конуса и продвигают корабль вперед. Это контрастирует с формой использования космических аппаратов с двигателем, которые сжигают большое количество топлива, вытесняя огромное количество энергии и массы, чтобы ракета двигалась.
В то время как испытания проводились на экспериментальных версиях привода - с низким энергопотреблением, приводящим в действие несколько микро насосов тяги (примерно столько же, сколько вес копейки). Возможно, некоторые положительные результаты тяги могут быть вызваны помехой или неучтенной ошибкой с испытательным оборудованием.
Несмотря на большой скептицизм относительно ЭМ двигателя, важно отметить, что было несколько человек, которые протестировали диск и сообщили о достижении тяги.
В 2001 году Шовайер получил грант в размере 45 000 фунтов стерлингов от британского правительства для тестирования ЭМ двигателя. По сообщениям, его испытание достигло 0,016 Ньютона силы и потребовало 850 Вт мощности, но ни один экспертный обзор тестов не подтвердил это. Однако стоит отметить, что это число было достаточно низким, что было потенциально ошибкой эксперимента.
В 2008 году Ян Хуан и команда китайских исследователей в Северо-Западном политехническом университете предположительно подтвердили теорию, касающуюся радиочастотных резонансных двигателей, и впоследствии построили свою собственную версию в 2010 году, тестируя диск несколько раз с 2012 по 2014 год. Результаты тестов были предположительно положительными, достигая до 750 мН тяги и требуя 2500 Вт мощности.
В 2014 году исследователи НАСА протестировали собственную версию ЭМ двигателя, в том числе в жестком вакууме. Еще раз, группа сообщила о толчке, и еще раз данные не были опубликованы через рецензируемые источники. Другие группы НАСА скептически относятся к утверждениям исследователей, но эти выводы не подтверждают и не опровергают диск, а требуют дополнительных испытаний.
В 2015 году та же самая группа НАСА проверила версию инженера-химика Гвидо Фетты и сообщила о положительной чистой тяге. Аналогичным образом, исследовательская группа в Дрезденском технологическом университете также проверила драйв, снова сообщив о толчке, как предсказанным, так и неожиданным.
Еще один тест исследовательской группы НАСА, в конце 2015 года, по-видимому, подтвердил справедливость ЭМ двигателя. Тест скорректировал ошибки, которые произошли в предыдущих тестах, и, что удивительно, привод достиг тяги. Тем не менее, группа еще не представила свои выводы для экспертной оценки. Возможно, что другие непредвиденные ошибки в эксперименте могут вызвать тягу (наиболее вероятным из которых является то, что вакуум был скомпрометирован, вызывая нагрев и расширение воздуха внутри испытательной среды и перемещения привода). Независимо от того, публикуются ли выводы или нет, необходимо провести больше тестов. Именно это намерен сделать исследовательский центр Гленна в Кливленде, Огайо, Лаборатория реактивного движения НАСА и Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Для верующих в ЭМ двигатель, похоже, есть какая-то надежда.
В середине 2016 года физик Майкл МакКаллох, исследователь из Университета Плимута в Соединенном Королевстве, предложил новую теорию, которая может дать объяснение тяги, наблюдаемой в тестах. Теория МакКаллоха посвящена инерции и тому, что называется эффектом Унру - концепцией, предсказанной относительностью, заключающейся в том, что ускоряющийся наблюдатель видит фон излучения вокруг себя, даже если не ускоряющийся наблюдатель не видит ничего.
Новая теория Маккаллоха посвящена неподтвержденной концепции излучения Унру, которая обнаруживает, что частицы образовываются из вакуума пространства как прямой результат наблюдаемого нагрева Вселенной из-за ускорения. Эта теоретическая концепция в значительной степени соответствует нашему нынешнему пониманию Вселенной и предсказывает результаты инерции, которые мы наблюдаем в настоящее время, хотя и с одним заметным исключением: небольшие ускорения в масштабе примерно того, что наблюдалось при тестировании ЭМ двигателя.
Это ускорение происходит в результате частиц излучения Унру, длины волн которых возрастают по мере ускорения. Частицы Унру на разных длинах волн должны были бы располагаться на обоих концах конуса ЭМ-драйва, и когда они подпрыгивают внутри конуса, их инерция также изменится, что в конечном итоге приведет к тяге.
Теория Маккаллоха, по общему признанию, немного сложна для того, чтобы рассказать о непрофессионалам. Если вам интересно и хотите углубиться в дальнейшее чтение теории, вы можете прочитать всю статью Маккаллоха, где обсуждаете его теорию. Дело здесь в том, что, если подтвердится эффект и излучение Унру, он предлагает совершенно правдоподобное объяснение, казалось бы, ранее невозможных наблюдений за движением ЭМ двигателя. Это потребует дальнейших исследований и экспериментов, а также даст двигательной системе еще больший импульс для тестирования.
А если заработает?
Легко видеть, как в научном сообществе настороженно относятся к ЭМ двигателю. Но, с другой стороны, богатство исследований вызывает несколько вопросов: почему существует такой интерес к технологии, и почему так много людей хотят ее протестировать? В чем конкретно утверждается стремление сделать такую привлекательную идею? Несмотря на то, что все, начиная с атмосферных контрольных спутников, до более безопасных и более эффективных автомобилей, были задействованы как потенциальные приложения для привода, реальная привлекательность технологии и импульс ее создания в первую очередь - это последствия для космических путешествий.
Космический аппарат, оснащенный ЭМ приводом, мог бы попасть на Луну всего за несколько часов, на Марс через два-три месяца, а на Плутон в течение двух лет. Это чрезвычайно смелые заявления, но если ЭМ двигатель окажется законной технологией, они могут быть не такими уж странными. И без необходимости упаковывать несколько тонн топлива, космический корабль становится дешевле и намного легче. Тем не менее, для того, чтобы стать реальностью, наука должна складываться.
Шовайер непреклонен, что нет необходимости в лженауке или квантовых теориях, чтобы объяснить, как работает ЭМ привод. Вместо этого он считает, что текущие модели физики Ньютона предлагают объяснение, и он написал документы по этому вопросу, один из которых в настоящее время рассматривается экспертами. Хотя в прошлом Шовайера критиковали другие ученые за неправильную и непоследовательную науку, четкое научное объяснени может начать легитимировать ЭМ двигатель и стимулировать больше испытаний и исследований.
Несмотря на его настойчивость в том, что диск ведет себя в рамках законов физики, он не помешал ему сделать смелые утверждения относительно ЭМ привода. Шовайер заявил, что новый диск создал пузыри для варпа, которые позволяют приводу двигаться, утверждая, что именно так результаты теста были достигнуты. Такие утверждения заслуживают большого интереса, но не имеют четких вспомогательных данных и требуют тщательного тестирования и обсуждения, чтобы серьезно отнестись к утверждениям Шовайера. Будем надеяться, что будут проведены тесты привода, помогающие выяснить, как это работает.
Очевидно, работающий ЭМ двигатель может открыть захватывающие возможности, как для космического, так и для наземного путешествия - не говоря уже о том, чтобы поставить под сомнение наше понимание физики.
