Гіпотеза про те, якому не потрібне паливо, якийсь час тому була висунута NASA. Але космічній агенції не вдалося створити робочу версію такого пристрою. Зате, ймовірно, вдалося китайцям - при цьому про технічні характеристики пристрою не повідомляється.
У складі EmDrive – магнетрон, що генерує мікрохвилі, та резонатор, який накопичує енергію їх коливань. Агрегат може розвивати тягу на рівні 1,2 мілліньютона на кіловат, працюючи у вакуумі. Особливість EmDrive у тому, що він працює без палива. Це скорочує масу агрегату і почасти компенсує його потужність. Створення такого двигуна може стати справжнім проривом для людства.
При цьому порушує третій закон Ньютона, який свідчить, що сила дії повинна дорівнювати силі протидії. Той факт, що двигун не використовує паливо, може прямо суперечити закону збереження імпульсу: він створює спрямовану вперед силу без рівної та протилежної сили, що діє в іншому напрямку.
Що це дає людству?
Якщо такий двигун справді вдасться втілити у реальність, то він зможе доставити космічний корабель до Марса лише за 10 тижнів, кажуть експерти. А, наприклад, нинішні супутники можуть стати вдвічі меншими, оскільки їм не доведеться везти з собою паливо. Люди зможуть також подорожувати далі у космос, отримуючи паливо прямо під час руху шляхом. Але коли концепцію було вперше запропоновано, вона вважалася неправдоподібною, оскільки явно суперечить законам фізики.
Китайці проти фізики
Китайський телеканал CCTV-2 повідомив про заплановані випробування вченими КНР робочого зразка двигуна EmDrive у космосі.
Під час завантаження сталася помилка.
Нещодавно лабораторія Eagleworks успішно провела черговий тест розробленого NASA двигуна EmDrive, який проголосив справжню технологічну революцію. Цей проект часто плутають із “гіперпросторовим” або, як його ще називають, Канським двигуном, нібито здатним розвинути швидкість світла. Незважаючи на те, що він не має таких фантастичних здібностей, робота двигунасуперечить законам фізики , Отримуючи тягу буквально з нічого. Не варто говорити про те, наскільки такий винахід може наблизити людство до польоту на Марс.
Будівництво оснащеного космічного корабля EmDrive для польоту на Марс
Перспектива обладнання космічного корабля двигуном EmDrive буквально схвилювало уми всієї організації NASA. Для успішного застосування двигуна в космічному подорожі йому знадобиться свого роду атомна електростанція потужністю від 1 до 100 мегават, технологія розробки якої припадає пилом в архівах NASA ще з 80-х років. Однак тепер із креслень здули пил, і ВМС США вже займаються створенням реактора потужністю 220 МВт для своїх міжконтинентальних балістичних ракет.
Глава дослідницької групи в Eagleworks Гарольд Уайт поділився своїми припущеннями про те, що команда космічних мандрівників, поміщена в 2-мегаватний атомний електроракетний двигун, зможе досягти Марса всього за 70 діб. Така цифра можлива завдяки тому, що NASA EM Drive здатний створювати тягу потужністю 0.4 Ньютона на кіловат. Якби такий двигун був прикручений до старого доброго Аполлона, він би дістався Місяця всього за 3 дні.
Спекотні дискусії
Наукова громадськість зустріла проект NASA EM Drive з неабиякою часткою скептицизму, що частково пов'язано з тим, що в багатьох звітах було дано дуже мізерні подробиці його роботи. Однак незабутнє враження справило те, що після впуску лазерів в резонансну камеру швидкість деяких променів, що там знаходяться.перевищила швидкість світла. Напевно, хтось на той момент вирішив, що NASA випадково створили щось на зразок просторової аномалії.
Насправді, EmDrive швидше нагадує реакційно-інертний двигун, ніж гіперпросторовий. У його роботі задіяна потужна вакуумна труба під назвою магнетрон, призначена для направлення мікрохвиль в замкнутий кінець зрізаного конуса, що знаходиться в резонансній камері. Але навіть опис основ роботи двигуна викликає спекотні суперечки; та й як взагалі пояснити те, що він порушує закон збереження імпульсу Ньютона? Оскільки в EM Drive немає жодної відомої сили, що створює тягу, хтось вважає, що це відбувається через невивчений феномен або внаслідок помилки в проекті двигуна резонансної камери.
Одне з можливих пояснень роботи Канського двигуна свідчить, що він взаємодіє з квантовим вакуумом віртуальної плазми. Звучить як набір слів із “ Star Trek ”, чи не так?
Але все ж таки, у двох словах: віртуальні частинки з'являються внаслідок флуктуації квантового вакууму, що є нижчим енергетичним квантовим станом, після чого іонізуються за допомогою мікрохвиль. Все це робить принцип його роботи схожим на іонний двигун, з тією різницею, що EmDrive не потрібне іонізоване паливо.
Проте, деяких учених не влаштовує навіть таке пояснення, оскільки вони дотримуються думки про те, що квантовий вакуум не може бути іонізованим. Відповідно до закону збереження імпульсу, до створення тяги у конструкції має бути щось, від чого можна “відштовхнутися”; але квантовий вакуум, ймовірно, не здатний надати цю необхідну умову і навіть не є плазмою.
Проте британський вчений і винахідник EmDrive Роджер Шоєр заявляє, що його пристрій не суперечить законам Ньютона.
"Простіше кажучи, електрика конвертується в мікрохвилі завдяки внутрішнім поглибленням, завдяки чому і стало можливо досягти такого ефекту", - розповів Шоєр.
На даний момент інженери в лабораторії Eagleswork намагаються встановити, чи вдасться в найближчій перспективі досягти визначних результатів у подальшій розробці технології. Тут варто згадати, що у 2015 році NASA вже подолали одну з головних перешкод на шляху повноцінного використання EmDrive для космічних польотів, продемонструвавши його працездатність у вакуумі.
Теорія Шоера знайшла відгук у інших країнах. Наприклад, минулого року китайські вчені навели власні докази достовірності принципів роботи нового двигуна, створивши схожу конструкцію, потужність тяги якої при використанні 2.5 кіловат енергії становить 720 мН (мілліньютон). Дослідники з Німеччини також не відстають: у липні 2015 року вони опублікували дані власних експериментів з EmDrive.
Нещодавно Пол Марш - один із задіяних у створенні EmDrive співробітників NASA, опублікував неофіційне оновлення на форумі агентства, в якому висловив здогад про те, що можливим джерелом тяги в EmDrive є сила Лоренца, яка визначає силу впливу електромагнітного поля (у даному випадку двох) на точково заряджену частинку. Причина, через яку дана теорія має право на життя, полягає в тому, що магнітне поле Землі може взаємодіяти з магнітним полем EmDrive і таким чином створювати нескінченну тягу, яка буде повністю марна у відкритому космосі.
Так чи інакше, команда NASA не припиняє працювати над удосконаленням технології. Хто знає, може, Марс - це лише відправна точка наших прийдешніх зіркових подорожей.
Будьте в курсі всіх важливих подій United Traders - підписуйтесь на наш
Найближчим часом дослідники з Китаю планують випробувати двигун EmDrive, який, за їхніми запевненнями, працює на енергії мікрохвиль. Пристрій є металічний усічений конус і магнетрон, що створює мікрохвилі, енергію яких накопичує резонатор. При цьому система не піддається зовнішньому впливу та використовує для створення тяги електромагнітні поля.
Автори EmDrive відмовляються розкривати технологію. Однак фінські фізики вважають, що робота двигуна здійснюється на основі інерції фотонів, що виникають через ефект Унру. Такий спосіб дозволяє позбутися великовагових контейнерів з паливом та використання реактивного викиду.
Відео
Зазначається, що спочатку ідея пристрою, який суперечить законам фізики, була висловлена британським інженером Роджером Шойєром. Він представив свій проект громадськості у 2003 році, повідомляє Газета.ру.
Творці EmDrive сподіваються провести випробування двигуна у космосі. Вони вважають, що використання пристрою дозволить скоротити політ до Марса до 10 тижнів. А якщо проект виявиться успішним, він дозволить досягти краю Сонячної системи за кілька місяців.
Дійсний член Російської академії космонавтики імені Ціолковського Олександр Железняков не вірить, що такий двигун здатний працювати.
«Я фантастику не коментую. Ви розумієте, тут взагалі не зрозуміло, що це за двигун. Я все-таки прихильник того, що в природі нічого безвісти не зникає і нічого безвісти не з'являється. А тут якісь фантастичні ідеї висловлюються. Не знаючи всіх подробиць, коментувати абсурдно», - сказав він у розмові з НСН.
У свою чергу завідувач відділу Інституту прикладної математики імені М. В. Келдиша РАН, доктор фізико-математичних наук Георгій Малинецький зауважив, що двигун EmDrive не порушує закони фізики.
«Коли люди уявляють двигун, то вони уявляють, що щось рухається, згоряє, але з XIX століття, коли все було саме так, багато що змінилося. З того часу люди створили і квантову механіку, і квантову теорію кулі. Вони з'ясували, що фотон (частка, яка не має маси спокою) має і імпульс, і енергію. Відповідно спроби вчених використати такі речі, перетворюючи енергію електромагнітного поля на енергію руху – це діяльність, пов'язана з двигуном EmDrive. Порушень законів фізики тут немає, а далі залежить від інженерів, чи зуміють вони, виходячи з уявлень квантової теорії поля, квантової механіки, втілити це в реальних конструкціях», - запевнив він у розмові з НСН.
Експерт також зауважив, що за творців такого двигуна можна лише порадіти та уточнив, що раніше проектом створення "неможливого" двигуна серйозно займалися в NASA. Водночас, експерт не чув, щоб у Росії хтось займався схожими пристроями.
Малинецький зауважив, що цей двигун становить особливу цінність для космонавтики.
«Для того, що є на Землі, цей двигун не потрібний. Цілком можна їздити і на бензині, і на газі, і на електриці. Але коли справа стосується космосу, то там, щоби супутник не йшов з орбіти, потрібна тяга, нехай і дуже маленька. Що найголовніше, цей двигун не витрачає робоче тіло, він має справу з полем, тому йому не потрібно ракетне паливо везти на орбіту. У цьому сенсі це украй приваблива ідея», - зауважив експерт.
Електромагнітний двигун (ЕМ-двигун) вперше розроблений в 2001 році аерокосмічним інженером Роджером Шовайєром, цю технологію можна розглядати як силову установку, яка не використовує паливо, щоб викликати рух. Видалення потреби в паливі робить корабель значно легшим, і тому його простіше переміщати (і дешевше зробити теоретично). Крім того, гіпотетичний привід здатний досягати надзвичайно високих швидкостей – ми говоримо про потенційне пересування людей до зовнішнього світу Сонячної системи протягом кількох місяців.
Проблема в тому, що вся концепція реактивного приводу не узгоджується зі збереженням імпульсу Ньютона, який стверджує, що в замкнутій системі лінійний та кутовий момент залишаються постійними незалежно від будь-яких змін, що відбуваються у зазначеній системі. Простіше кажучи: якщо зовнішня сила не прикладається, об'єкт не рухатиметься.
ЕМ двигуну не вистачає реакції, визначеної в третьому законі Ньютона: «Для кожної дії існує рівна та протилежна реакція». Але це суперечить нашому нинішньому фундаментальному розумінню фізики: дія (рух корабля), що відбуваються без реакції (займання палива та витіснення маси), мають бути неможливими. Для того щоб це сталося, це означало б поки що не певне явище, бо наше розуміння фізики зовсім неправильне.
Як працює ЕМ двигун
Відклавши убік потенційно фізично нездійсненні можливості технології, розкриємо простими словами, як працює пропонований дисковий електромагнітний двигун. ЕМ двигун - це те, що називається радіочастотним резонатором, і є однією з кількох гіпотетичних машин, що використовують цю модель. Ці конструкції працюють завдяки наявності магнетронних імпульсних мікрохвиль в замкнутому зрізаному конусі, потім натискають на короткий кінець конуса і просувають корабель вперед. Це контрастує з формою використання космічних апаратів із двигуном, які спалюють велику кількість палива, витісняючи величезну кількість енергії та маси, щоб ракета рухалася.
У той час як випробування проводилися на експериментальних версіях приводу - з низьким енергоспоживанням, що приводить у дію кілька мікро насосів тяги (приблизно стільки ж, скільки вага копійки). Можливо, деякі позитивні результати тяги можуть бути спричинені перешкодою або неврахованою помилкою з випробувальним обладнанням.
Незважаючи на великий скептицизм щодо ЕМ двигуна, важливо зазначити, що було кілька людей, які протестували диск та повідомили про досягнення тяги.
У 2001 році Шовайєр отримав грант у розмірі 45 000 фунтів стерлінгів від британського уряду для тестування ЕМ двигуна. За повідомленнями, його випробування досягло 0,016 Ньютона сили та зажадало 850 Вт потужності, але жоден експертний огляд тестів не підтвердив це. Однак варто відзначити, що це число було досить низьким, що було потенційно помилкою експерименту.
У 2008 році Ян Хуан та команда китайських дослідників у Північно-Західному політехнічному університеті, ймовірно, підтвердили теорію, що стосується радіочастотних резонансних двигунів, і згодом побудували свою власну версію у 2010 році, тестуючи диск кілька разів з 2012 по 2014 рік. Результати тестів були позитивними, досягаючи до 750 мН тяги і вимагаючи 2500 Вт потужності.
У 2014 році дослідники НАСА протестували власну версію ЕМ двигуна, у тому числі у жорсткому вакуумі. Ще раз, група повідомила про поштовх, і ще раз дані не були опубліковані через джерела, що рецензуються. Інші групи НАСА скептично ставляться до тверджень дослідників, але ці висновки не підтверджують та не спростовують диск, а потребують додаткових випробувань.
У 2015 році та ж група НАСА перевірила версію інженера-хіміка Гвідо Фетти і повідомила про позитивну чисту тягу. Аналогічним чином, дослідницька група у Дрезденському технологічному університеті також перевірила драйв, знову повідомивши про поштовх як передбачуваним, так і несподіваним.
Ще один тест дослідницької групи НАСА наприкінці 2015 року, мабуть, підтвердив справедливість ЕМ двигуна. Тест скоригував помилки, які сталися у попередніх тестах, і, що дивно, привід досяг тяги. Проте група ще не надала своїх висновків для експертної оцінки. Можливо, що інші непередбачені помилки в експерименті можуть викликати тягу (найбільш ймовірним з яких є те, що вакуум був скомпрометований, викликаючи нагрівання та розширення повітря всередині випробувального середовища та переміщення приводу). Незалежно від того, чи публікуються висновки, необхідно провести більше тестів. Саме це має намір зробити дослідницький центр Гленна у Клівленді, Огайо, Лабораторія реактивного руху НАСА та Лабораторія прикладної фізики Університету Джона Хопкінса. Для віруючих в ЕМ двигун, схоже, є якась надія.
У середині 2016 року фізик Майкл МакКаллох, дослідник з Університету Плімуту у Сполученому Королівстві, запропонував нову теорію, яка може дати пояснення тяги, що спостерігається у тестах. Теорія МакКаллоха присвячена інерції і тому, що називається ефектом Унру - концепцією, передбаченою відносністю, що полягає в тому, що спостерігач, що прискорюється, бачить фон випромінювання навколо себе, навіть якщо не прискорюється спостерігач не бачить нічого.
Нова теорія Маккаллоха присвячена непідтвердженій концепції випромінювання Унру, яка виявляє, що частинки утворюються з вакууму простору як прямий результат нагріву Всесвіту, що спостерігається, через прискорення. Ця теоретична концепція значною мірою відповідає нашому нинішньому розумінню Всесвіту і передбачає результати інерції, які ми спостерігаємо в даний час, хоч і з одним помітним винятком: невеликі прискорення в масштабі приблизно того, що спостерігалося при тестуванні ЕМ двигуна.
Це прискорення відбувається внаслідок часток випромінювання Унру, довжини хвиль яких зростають у міру прискорення. Частинки Унру на різних довжинах хвиль мали б розташовуватися на обох кінцях конуса ЕМ-драйву, і коли вони підстрибують усередині конуса, їхня інерція також зміниться, що зрештою призведе до тяги.
Теорія Маккаллоха, за загальним визнанням, трохи складна для того, щоб розповісти про непрофесіоналів. Якщо вам цікаво і хочете заглибитись у подальше читання теорії, ви можете прочитати всю статтю Маккаллоха, де обговорюєте його теорію. Справа тут у тому, що, якщо підтвердиться ефект та випромінювання Унру, він пропонує цілком правдоподібне пояснення, здавалося б, раніше неможливих спостережень за рухом ЕМ двигуна. Це вимагатиме подальших досліджень та експериментів, а також дасть руховій системі ще більший імпульс для тестування.
А якщо запрацює?
Легко бачити, як у науковому співтоваристві насторожено ставляться до ЕМ двигуна. Але, з іншого боку, багатство досліджень викликає кілька питань: чому існує такий інтерес до технології, і чому так багато людей бажають її протестувати? У чому конкретно стверджується прагнення зробити таку привабливу ідею? Незважаючи на те, що всі, починаючи з атмосферних контрольних супутників, до безпечніших і ефективніших автомобілів, були задіяні як потенційні додатки для приводу, реальна привабливість технології та імпульс її створення в першу чергу – це наслідки для космічних подорожей.
Космічний апарат, оснащений ЕМ приводом, міг би потрапити на Місяць лише за кілька годин, на Марс за два-три місяці, а на Плутон протягом двох років. Це надзвичайно сміливі заяви, але якщо ЕМ двигун виявиться законною технологією, вони можуть бути не такими дивними. І без необхідності упаковувати кілька тонн палива, космічний корабель стає дешевшим і набагато легшим. Проте для того, щоб стати реальністю, наука повинна складатися.
Шовайєр непохитний, що немає необхідності в лженауці чи квантових теоріях, щоб пояснити, як працює ЕМ-привід. Натомість він вважає, що поточні моделі фізики Ньютона пропонують пояснення, і він написав документи з цього питання, один із яких наразі розглядається експертами. Хоча в минулому Шовайєра критикували інші вчені за неправильну і непослідовну науку, чітке наукове пояснення може почати легітимувати ЕМ двигун і стимулювати більше випробувань та досліджень.
Незважаючи на його наполегливість у тому, що диск поводиться в рамках законів фізики, він не завадив йому зробити сміливі твердження щодо ЕМ приводу. Шовойєр заявив, що новий диск створив бульбашки для варпа, які дозволяють приводу рухатися, стверджуючи, що саме так результатів тесту було досягнуто. Такі твердження заслуговують на великий інтерес, але не мають чітких допоміжних даних і вимагають ретельного тестування та обговорення, щоб серйозно поставитися до тверджень Шовайєра. Сподіватимемося, що будуть проведені тести приводу, які допомагають з'ясувати, як це працює.
Очевидно, працюючий ЕМ двигун може відкрити захоплюючі можливості як для космічної, так і для наземної подорожі - не кажучи вже про те, щоб поставити під сумнів наше розуміння фізики.
