Reisen mit Lichtgeschwindigkeit könnten dank einer Zufallsentdeckung möglich sein, aber Forscher warnen davor, sich schon jetzt über eine mögliche einwöchige Reise zum Stern Alpha Centauri zu freuen. Die bisher unmöglich erscheinende Technik des neuen Motors wurde zum dritten Mal erfolgreich getestet.
Amateur- und professionelle Physiker diskutierten die Ergebnisse des Experiments online, obwohl sie noch keine offiziellen Kommentare abgegeben haben.
Die Verwendung eines solchen Motors ist nicht darauf beschränkt, mit Geschwindigkeiten zu fahren, die die Lichtgeschwindigkeit überschreiten. Die Technologie wird die Notwendigkeit der Verwendung beseitigen Raketentreibstoff von , die jetzt für die periodische Beschleunigung benötigt wird, die die ISS-Orbitalbahn bewahrt. Der Ersatz des herkömmlichen Antriebssystems bei einem konventionellen geostationären Satelliten wird die Masse eines ins All geschossenen Objekts von 3 auf 1,3 Tonnen reduzieren und damit die finanziellen Kosten erheblich senken.
Die laufenden Experimente sind noch sehr weit von der realen Anwendung auf Raumfahrzeugen entfernt, aber eines Tages eine andere Technologie " Star Trek kann ein fester Bestandteil unseres Lebens werden.
Egal, was als nächstes passiert, Roger Shoer kann stolz sein. Es ist unmöglich zu wissen, ob sein revolutionärer EM Drive Früchte tragen wird, aber seine Idee sieht nicht mehr so absurd aus wie früher. Trotz jahrzehntelanger Skepsis und Ablehnung wird Shoers Technologie endlich von Wissenschaftlern akzeptiert. Die Frage ist nur, wohin die Forscher damit gehen werden.
Die wachsende Popularität des EM-Antriebs wurde durch Berichte der NASA angeheizt, die bestätigen, dass der Motor einen zuverlässigen Schub erzeugen kann. Doch gleichzeitig distanziert sich die Raumfahrtbehörde von den Ergebnissen. Ein neuerer Bericht besagt, dass die Tests in einer Vakuumkammer durchgeführt wurden, und reagiert damit auf Kritiker, die auf das Scheitern von Motortests unter atmosphärischen Bedingungen hingewiesen haben.
Das Hauptmerkmal von EM Drive ist, dass dieser Motor Strahlschub braucht angeblich keinen Sprit. Dies bedeutet, dass ein Satz von mehreren EM Drives mit Strom versorgt werden kann Solarplatten und erzeugen eine kleine, unendliche Beschleunigung, wodurch viele der schwierigsten Probleme der Weltraumfahrt gelöst werden. Der Eagleworks-Forscher Harold White sagt voraus, dass ein bemanntes Raumschiff den Mars in nur 70 Tagen erreichen könnte, wobei es nur 0,4 Newton/kW verbraucht, etwa zehnmal energieeffizienter als ein moderner Ionenmotor.
Aber seine Nichtbrennstoffnatur widerspricht dem Gesetz der Impulserhaltung, da es eine Frontalkraft ohne eine gleiche entgegengesetzte Kraft in der Richtung erzeugen wird. Somit erscheint EM Drive als eine Art Perpetuum mobile.
Es ist unwahrscheinlich, dass Shoer den weltweit ersten Motor gebaut hat, der sich über die grundlegenden Gesetze der Physik hinwegsetzt, aber es ist durchaus möglich, dass der EM-Antrieb durch einen uns unbekannten Prozess seine Dynamik aufrechterhält. Der am häufigsten zitierte ist der Prozess der Vakuumpolarisation, bei dem kurzlebige Teilchen im Vakuum des Weltraums entstehen, die der EM-Antrieb in Plasma umwandelt und in eine bestimmte Richtung ausstößt. Wenn diese Idee richtig ist, verbraucht der Motor immer noch irgendeine Form von Kraftstoff und bleibt somit innerhalb der physikalischen Gesetze des Universums.
Es ist auch möglich, dass der EM-Antrieb eine Art Prototyp des Warp-Antriebs von Star Trek ist - sein elektrisches Feld komprimiert den Raum an der Vorderseite des Antriebs und dehnt sich hinten aus. NASA Eagleworks testete es mit Laserimpulsen und stellte fest, dass der Motor Laserverzerrungen verursachte. Dies könnte an der Verzerrung von Raum und Zeit liegen, aber diese Studien wurden in der Atmosphäre durchgeführt, nicht im Vakuum. Die Forscher können dann mit dem Interferometer im Vakuum experimentieren, um die Möglichkeit auszuschließen, dass Luft die beobachtete Laserbeugung verursacht.
v dieser Moment Vor praktische Anwendung EM Drive ist noch sehr weit entfernt, obwohl solche Experimente zeigen, dass sein Prinzip funktioniert. Der Motor ist noch immer Gegenstand wissenschaftlicher Kontroversen, aber die Tatsache, dass seriöse Wissenschaftler von höchsten Stellen an der Erprobung des Beschleunigers beteiligt sind, beweist, dass der EM-Antrieb nicht so aussichtslos ist, wie viele behaupten.
Cannaes sechsteiliger CubeSat-Satellit. Render: Cannae Inc.
Experten und Enthusiasten streiten seit 2003 über die Möglichkeit der Existenz eines hypothetischen „magischen“ elektromagnetischen EmDrive-Motors. Das Funktionsprinzip ist sehr einfach: Das Magnetron erzeugt Mikrowellen, die Energie ihrer Schwingungen wird in einem hochwertigen Resonator gespeichert, und das Vorhandensein einer stehenden Welle elektromagnetischer Schwingungen in einem geschlossenen Resonator mit spezieller Form ist eine Quelle von Schub. So entsteht Schub in einem geschlossenen Kreislauf, also in einem System vollständig von der äußeren Umgebung isoliert, kein Auspuff.
Einerseits scheint dieser Motor gegen das Gesetz der Impulserhaltung zu verstoßen, worauf viele Physiker hinweisen. Andererseits glaubt der britische Erfinder Roger Shawyer fest an die Leistung seines EmDrive - und (siehe mehrere hundert Seiten Diskussionen im NASASpaceFlight-Forum). Die auf der Erde durchgeführten Tests (die Ergebnisse von 22 Tests) scheinen die Leistung von EmDrive zu bestätigen.
Es ist Zeit, die Kontroverse zu beenden.
Den Schlusspunkt der Debatte soll Guido Petta (Guido Fetta) setzen – Scheuers Gleichgesinnter und Konstrukteur eines weiteren hypothetischen Cannae-Drive-Motors, der nach dem gleichen Prinzip arbeitet: Mikrowellen erzeugen und Schub erzeugen in einem geschlossenen Kreislauf ohne Abgas.
Am 17. August 2016 gab Guido Petta bekannt, dass er beabsichtige, einen experimentellen Cannae Drive in den Orbit zu bringen – und ihn in Aktion zu testen. Guido Petta ist CEO von Cannae Inc. Jetzt Cannae Inc. lizenzierte elektromagnetische Antriebstechnologie an Theseus Space Inc., die den CubeSat-Satelliten in eine erdnahe Umlaufbahn bringen wird.
Zu den Gründern von Theseus Space gehören Cannae Inc. selbst sowie die wenig bekannten Firmen LAI International, AZ und SpaceQuest.
Der Starttermin wurde noch nicht bekannt gegeben. Vielleicht können Enthusiasten 2017 Geld sammeln und einen experimentellen Apparat bauen.
Der einzige Zweck dieses Satelliten besteht darin, den Cannae Drive-Motor sechs Monate lang zu testen. Der Satellit wird versuchen, sich mit zu bewegen Elektromagnetische Traktion Cannae Drive.
Die Entwickler von Cannae Drive sagen, dass ihr Triebwerk in der Lage ist, Schub bis zu mehreren Newton und „höheren Stufen“ zu erzeugen, was am besten für den Einsatz in kleinen Satelliten geeignet ist. Der Motor benötigt keinen Kraftstoff, er hat keinen Auspuff.
Das Volumen des Motors des CubeSat-Satelliten beträgt nicht mehr als 1,5 Einheiten, dh 10 × 10 × 15 cm, und die Stromversorgung beträgt weniger als 10 Watt. Der Satellit selbst wird aus sechs Einheiten bestehen.
Cannae-Satellit. Render: Cannae Inc.
Unmittelbar nach der erfolgreichen Demonstration im Orbit will Theseus Space anbieten neuer Motor an Dritte zur Nutzung auf anderen Satelliten.
Enthusiasten sind sich sicher: Wenn EmDrive funktioniert, dann wird es das in Zukunft werden mögliche Schöpfung nicht nur effiziente Weltraummotoren, sondern auch fliegende Autos sowie Schiffe, Flugzeuge - alle elektromagnetisch angetriebenen Transportmittel.
Nicht nur Cannae will die Funktion eines elektromagnetischen Antriebs im Weltraum testen. Der deutsche Ingenieur Paul Kocyla hat einen kleinen Taschen-EmDrive entworfen und sammelt jetzt Geld durch eine Crowdfunding-Kampagne. Es kostet 24.200 €, einen Prototypen auf einem PocketQube-Minisatelliten ins All zu bringen. In drei Monaten haben wir 585 Euro gesammelt.
EmDrive-Prototyp des deutschen Ingenieurs Paul Kocyla
Vor kurzem wissenschaftliche Arbeit Scheuer wurden gemeinfrei veröffentlicht. „Auf der ganzen Welt haben Menschen das Verlangen gemessen. Einige bauten Motoren in ihren Garagen, andere in großen Organisationen. Sie alle geben Heißhunger aus, es gibt kein großes Geheimnis. Jemand denkt, dass es hier eine Art schwarze Magie gibt, aber das ist nicht so. Jeder normale Physiker sollte verstehen, wie es funktioniert. Wenn jemand das nicht versteht, ist es Zeit für ihn, den Job zu wechseln“, sagt der britische Ingenieur kategorisch.
Eine erfolgreiche Weltraumforschung verlangt von der Menschheit ständig, neue Technologien zu studieren und zu entdecken, die es ermöglichen würden, leistungsfähigere Ausrüstung zu haben und Lebenserhaltungssysteme für Besatzungen für weitere Weltraumflüge zu schaffen. Eine dieser revolutionären Technologien könnte der hypothetische elektromagnetische EmDrive-Motor sein, der bis vor kurzem als unmöglich galt. Im Jahr 2016 veröffentlichte die NASA jedoch die Ergebnisse einer Studie und Experimente, die von dem Motor durchgeführt wurden und seine Leistung belegen. Der nächste Schritt der amerikanischen Weltraumbehörde in der Forschung dieses Problem– Durchführung von Experimenten am EmDrive-Motor im Weltraum.
Aber fangen wir der Reihe nach an
Betrachten wir zunächst kurz das Funktionsprinzip eines gewöhnlichen Raketentriebwerks. Es gibt drei beliebteste Typen Raketentriebwerke:
- Chemisch - die häufigste Art von Raketentriebwerk. Sein Funktionsprinzip ist wie folgt: Je nach Aggregatzustand des Brennstoffs (Festbrennstoff bzw Flüssiger Motor) wird das Oxidationsmittel auf die eine oder andere Weise mit dem Brennstoff vermischt und bildet Brennstoff. Nach chemische Reaktion- Der Brennstoff verbrennt und hinterlässt Verbrennungsprodukte - ein schnell expandierendes erhitztes Gas. Ein Strahl dieses Gases tritt aus der Raketendüse aus und bildet den sogenannten " Arbeitskörper“, das ist der sehr „feurige“ Jet, den wir zum Beispiel oft in Fernsehsendungen oder Filmen sehen.
- Nuklear – ein Motortyp, in dem ein Gas (wie Wasserstoff oder Ammoniak) erhitzt wird, indem Energie aus Kernreaktionen (Kernspaltung oder Kernfusion) gewonnen wird.
- Elektrisch - ein Motor, bei dem die Erwärmung des Gases durch elektrische Energie erfolgt. Beispielsweise erwärmt der thermische Typ eines solchen Motors das Gas (Arbeitsmedium) mithilfe eines Heizelements, während der statische Typ die Bewegung von Gaspartikeln mithilfe eines elektrostatischen Felds beschleunigt.
Montage von Strahltriebwerken
Der Körper eines solchen Motors muss aus nicht verbrauchbarem Metall bestehen.
Unabhängig von der Wahl des Triebwerkstyps erfordert sein Betrieb eine beeindruckende Menge an Treibstoff, was das Raumfahrzeug viel schwerer macht und erfordert mehr Macht vom selben Motor.
EmDrive-Motor – was ist das und wie funktioniert er?
2001 schlug der britische Ingenieur Roger Scheuer vor neuer Typ Elektromotor, dessen Prinzip sich grundlegend von dem Funktionsprinzip der oben aufgeführten Motoren unterscheidet.
Das Design ist eine geschlossene Metallkammer (Resonator) in Form eines Kegelstumpfes (so etwas wie ein Eimer mit Deckel), der ein bestimmtes Reflexionsvermögen für Mikrowellenstrahlung aufweist. Das mit dem Kegel verbundene Magnetron erzeugt elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich, die in den Resonator eintritt und dort eine sogenannte stehende Welle erzeugt. Durch die Resonanz erhöht sich die Schwingungsenergie der Mikrowellen.
Wie Sie wissen, übt Licht oder elektromagnetische Strahlung Druck auf die Oberfläche aus. Aufgrund der Verengung der Kammer in einer Richtung ist der Druck der Mikrowellen auf der kleineren Basis des Kegelstumpfes geringer als der Druck auf der größeren Basis. Betrachtet man die Kamera als geschlossenes System, dann wird das Ergebnis des oben beschriebenen Effekts nur eine Belastung des Materials der Kammer sein, und mehr auf einer Seite davon. Der Schöpfer des EmDrive-Motorkonzepts behauptet dies jedoch dieses System ist wegen geöffnet Höchstgeschwindigkeit Bewegung elektromagnetischer Strahlung ("Lichtgeschwindigkeit").
Das physikalische Funktionsprinzip eines solchen Motors ist nicht vollständig verstanden. Roger Scheuer ist überzeugt, dass die Erklärung dieser Technologie im Rahmen der bekannten Newtonschen Mechanik möglich ist. Wahrscheinlich geht aufgrund des Reflexionskoeffizienten der Mikrowellenstrahlung in der Kammer ein kleiner Teil der Strahlung nach außen, über den Resonator hinaus, wodurch das System offen wird. Gleichzeitig erfolgt die Strahlungsabgabe von der Seite der größeren Basis des Kegelstumpfes aufgrund der größeren Fläche der Basis in größerem Umfang. Dann ist die ausgehende Mikrowellenstrahlung ein Analogon der Arbeitsflüssigkeit, die einen Schub erzeugt, der das Raumschiff hineinbewegt umgekehrte Richtung von emittierten Mikrowellen.
Gleichzeitig schlagen NASA-Forscher vor, dass die Wahrheit über den Betrieb des Motors viel tiefer liegt, in der Quantenmechanik, in der allgemeinen Relativitätstheorie, wonach das System offen ist. Um die Theorie so weit wie möglich zu vereinfachen, können wir sagen, dass Teilchen in einer geschlossenen Raum-Zeit-Schleife verschwinden und geboren werden können.
Die Möglichkeit, den Motor auf ähnliche Weise zu implementieren, wurde von mehreren Forschungsorganisationen, darunter der NASA, bewertet.
Experimentelle Ergebnisse
Im Laufe von 15 Jahren wurden viele Experimente durchgeführt. Und obwohl die Ergebnisse der meisten von ihnen die Effizienz des Motorkonzepts bestätigten, unterschied sich die Meinung unabhängiger Experten von der Meinung der Experimentatoren. Hauptgrund Widerlegung der Ergebnisse von Experimenten ist die Tatsache der falschen Formulierung und Durchführung des Experiments.
Schließlich nahm die US-Weltraumbehörde, die über ausreichende Ressourcen verfügt, um ein Experiment zu erstellen, das ein endgültiges Urteil fällen kann, die Forschung am EmDrive-Motor auf. Nämlich das NASA-Versuchslabor Eagleworks, in dem der Prototyp des EmDrive-Motors entworfen wurde. Der Motor wurde in ein Vakuum gebracht, wo jegliche thermische Konvektion ausgeschlossen war, und es stellte sich heraus, dass der Prototyp tatsächlich Schub liefern konnte. Laut einem kürzlich erschienenen NASA-Bericht konnte das Labor einen Schub mit einem Leistungsfaktor von 1,2 ± 0,1 mN/kW erzielen. Diese Zahl ist immer noch deutlich geringer als die Leistung heute verwendeter Raketentriebwerke, aber etwa hundertmal höher als die Leistung von Photonentriebwerken und Sonnensegeln.
Mit der Veröffentlichung des Versuchsberichts ist der Versuch am Triebwerk unter terrestrischen Bedingungen voraussichtlich beendet. Die NASA plant, weitere Experimente mit dem EmDrive im Weltraum durchzuführen.
Anwendung
Das Vorhandensein eines solchen Motors in den Händen der Menschheit erweitert die Möglichkeiten der Weltraumforschung erheblich. Relativ klein anfangen – EmDrive, installiert auf der ISS, würde die Treibstoffreserven der Station deutlich reduzieren. Dies würde die Lebensdauer der Station verlängern und die Frachtmissionen für die Lieferung von Treibstoff erheblich reduzieren. Folglich werden die Mittel für Missionen und die Wartung der Station gekürzt.
Betrachten wir einen gewöhnlichen geostationären Satelliten, auf dem er installiert wird dieser Motor, dann nimmt die Masse des Geräts um mehr als das Zweifache ab. In ähnlicher Weise wird sich das Vorhandensein von EmDrive auf das bemannte Raumschiff auswirken, das sich merklich schneller bewegen wird.
Wenn wir noch an der Motorleistung arbeiten, können Sie nach den Berechnungen mit dem Potenzial von EmDrive sechs Astronauten und einige Ausrüstung ausliefern und dann in etwa 4 Stunden zur Erde zurückkehren. Ebenso wird ein Flug zum Mars mit ähnlicher Technologie einige Monate dauern. Der Flug zum Pluto wird etwa zwei Jahre dauern. Übrigens hat die Station New Horizons dafür 9 Jahre gebraucht.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die EmDrive-Technologie die Geschwindigkeit von Raumfahrzeugen erheblich steigern, den Betrieb von Fahrzeugen sowie Kraftstoff einsparen kann. Darüber hinaus ermöglicht dieser Motor der Menschheit, Weltraummissionen durchzuführen, die bisher an der Grenze des Machbaren lagen.
Die wissenschaftliche Zeitschrift des American Institute of Aeronautics and Astronautics veröffentlichte einen Artikel über ein seltsames und umstrittenes Gerät - den EmDrive-Motor. Nach Ansicht einiger Physiker kann dieses Design im Prinzip nicht funktionieren. Dies würde gegen das fundamentale Naturgesetz, die Impulserhaltung, verstoßen. Andere versuchen zu finden Vernünftige erklärung warum EmDrive immer noch funktioniert, oder zumindest ein zuverlässiger Beweis für seine Leistung. Sie werden von einem wackeligen, aber grandiosen Ziel angezogen – einem Motor, der ohne Kraftstoff oder Strom in Traktion umwandeln kann Jet-Stream. Oder - die endgültige Beendigung eines langjährigen Streits.
Eine wissenschaftliche Veröffentlichung kann ein wichtiger Schritt in der Geschichte des „unmöglichen“ Motors sein. Trotz der Existenz von Dutzenden von experimentellen Tests wurden ihre Ergebnisse nicht in Fachzeitschriften veröffentlicht. Dies wird durch das Fehlen theoretischer Grundlagen erschwert, die die Funktionsweise von EmDrive erklären. Darüber hinaus können viele Experimente nicht als "sauber" bezeichnet werden - es gibt viele Faktoren, die das Erscheinungsbild eines Motors erzeugen können. Wir werden später darüber sprechen, aber wir werden mit anderen Fragen beginnen.
Was ist das?
Dies ist ein hypothetischer Motor, der vom britischen Erfinder Roger Scheuer vorgeschlagen wurde. Ernährt von Strom schafft er (laut Scheuer und seinen nicht allzu zahlreichen Unterstützern). schwache Traktion ohne Verwendung eines Arbeitsmediums. Einige andere Experimente weisen ebenfalls auf diese seltsame Tatsache hin. Der eklatante Verstoß gegen das Gesetz der Impulserhaltung zwingt jedoch dazu, mit solchen Aussagen besonders vorsichtig umzugehen – und viele Experten weisen auf Fehler im Design von Experimenten hin, die die Illusion eines schwachen, aber vorhandenen Schubs erzeugen könnten.
Der Wundermotor ist einfach aufgebaut, jeder Enthusiast, der die Kontrolle über den Lötkolben beherrscht, kann ihn zusammenbauen. Es besteht aus zwei Hauptteilen: einem Magnetron und einem Resonator. Das Magnetron ist Vakuumröhre verwendet, um Strahlung in einer herkömmlichen Mikrowelle zu erzeugen. Sie besteht aus einer Hohlzylinderanode und einer zentralen Haarkathode. Unter der Einwirkung von Spannung fliegen Elektronen aus der Kathode heraus und beginnen sich auf komplexen Bahnen im Inneren des Zylinders zu bewegen, wobei sie Mikrowellen aussenden. Sie werden über den Wellenleiter vom Magnetron zum Resonator übertragen, der wie ein Kupfereimer mit Deckel aussieht. Laut dem Erfinder des Motors, Roger Scheuer, fängt hier der Spaß an.
Laut Scheuer, Hauptmerkmal EmDrive ist eine Art Resonator. Der Erfinder geht davon aus, dass aufgrund des unterschiedlichen Durchmessers von Vorder- und Rückwand (wie am Boden des Eimers und seines Deckels) diese von Kräften unterschiedlicher Größe beeinflusst werden, die durch eine stehende elektromagnetische Welle im Resonator verursacht werden. Ihre Resultierende schiebt den Motor nach vorne und erzeugt Schub, der nach „unten“ gerichtet ist. Anschließend, nach mehreren Botschaften, die mit dieser Idee argumentierten, stellte Scheuer klar, dass der tatsächliche Mechanismus etwas komplizierter ist und möglicherweise mit der Manifestation der Auswirkungen der speziellen Relativitätstheorie (SRT) in Verbindung gebracht wird.
Was stimmt nicht mit ihm?
In der Tat, wenn Sie sich die erste Erklärung des Mechanismus des Motors ansehen, stellt sich heraus, dass es der Geschichte von Baron Münchhausen ähnelt, der sich und sein Pferd an den Haaren aus dem Sumpf zog. EmDrive ist ein geschlossenes System, das nichts in den umgebenden Raum wirft. Ein solches Objekt kann seinen Schwung ohne äußere Einflüsse nicht erhöhen, genauso wie Münchhausen seinen eigenen nicht erhöhen könnte, egal wie stark er zog. Befürworter des Motors parieren diese Argumente damit, dass es möglich sei, die Abstoßung des Resonators aus dem Vakuumzustand zuzugeben oder die SRT in die Erklärung einzubeziehen. Physiker haben jedoch wiederholt die Grobheit solcher Schätzungen oder den Mangel an physikalischer Bedeutung in ihnen festgestellt.
Dennoch lag die Essenz von Scheuers Aussagen nicht so sehr in theoretischen Beschreibungen, sondern darin, dass er angeblich den wirklichen Schub des Motors feststellte. Auf seiner Website gibt der Forscher einen Schubwert von etwa 200-230 mN/kW an – mehr als Ionen-Motoren, die Raumfahrzeuge schieben und geladene Teilchen ausstoßen, die in einem elektrischen Feld beschleunigt werden.
Mehrere Gruppen von Experimentatoren entschieden, dass es Sache der Theoretiker sei, diesen Schub zu erklären, und testeten den EmDrive in ihren Labors. Diese Arbeit wurde von Forschern der Northwestern Polytechnic University in China und der Technischen Universität Dresden durchgeführt. Zu ihnen gesellten sich kürzlich die Autoren eines Artikels, der im Journal of Propulsion veröffentlicht wurde und Macht, Forscher der Eagleworks-Abteilung der NASA, die traditionell die umstrittensten und "futuristischsten" Projekte der Agentur betreuen.
Ja, aber klein?
Die ersten Tests lieferten scheinbar ermutigende Ergebnisse: Auf das eingeschaltete Gerät wirkte eine gewisse Kraft. Sein Wert war jedoch viel geringer als der von Scheuer vorhergesagte Wert, und je genauer das Experiment durchgeführt wurde, desto weniger Schub wurde aufgezeichnet. Aber der Punkt ist im Prinzip: Woher kann es überhaupt kommen? Abgesehen von Scheuers verwirrten Erklärungen gibt es mehrere Nebenprozesse, die theoretisch Schub liefern können. Dies können Luftströmungen im Zusammenhang mit der Motorerwärmung oder die thermische Ausdehnung des Versuchsaufbaus selbst sein. Schwache Stärke in der Lage, Abstoßung von Ladungen zu erzeugen, die sich an den Wänden der Testkammer "absetzen", oder die Wechselwirkung von EmDrive mit den Magnetfeldern von Drähten oder dem Strahlungsdruck, der den Resonator verlässt.
Der einfachste Weg, mit Luftströmungen umzugehen, ist die Durchführung von Tests im Vakuum. Solche Tests wurden von Wissenschaftlern aus Dresden durchgeführt, die einen Schub auf einem Niveau von nur 0,02-0,03 mN / kW fanden - an der Grenze des Messfehlers. Darüber hinaus stellten die Physiker fest, dass sie einen Resonator (den gleichen Kupfereimer) mit einem niedrigen Qualitätsfaktor verwendeten. Die Strahlung verließ es schnell und erhöhte die Chancen für den Beitrag anderer Nebenprozesse. NASA Eagleworks erhielt einen etwas höheren Wert von 1,2 ± 0,1 mN/kW. Gleichzeitig behaupten sie, alle möglichen Quellen von Nebenprozessen aufgespürt zu haben.
Ist es viel oder wenig?
Genau genommen ist ein Millinewton (mN) weniger als das Gewicht eines Zuckerkorns. Aber wenn wir über den Düsenflug im Weltraum sprechen, dann können Sie selbst mit einem Schub von 1 mN, der mehrere Jahre lang kontinuierlich betrieben wird, einen 100-Kilogramm-Apparat auf anständige Geschwindigkeiten verteilen.
Es kann berechnet werden, dass eine solche Sonde in zehn Jahren um 3 km / s beschleunigen und (unter Berücksichtigung der beginnenden zweiten kosmischen Geschwindigkeit) etwa 3,5 Milliarden km überwinden wird. Aber wenn wir die Schubkraft auf das Niveau auswerten, das Scheuer verspricht (200 mN/kW), erhalten wir eine Beschleunigung von bis zu 600 km/s und eine Entfernung von 660 astronomischen Einheiten, der Entfernung von der Sonne zur Erde.
So arbeiten - schwach, aber sehr lange und wirtschaftlich das Arbeitsfluid verbrauchend - Ionen- und Photonentriebwerke. Der erste "Schieß" ins All mit geladenen Ionen, die auf mehrere zehn Kilometer pro Sekunde beschleunigt wurden. Ihre Schubkraft kann 60 mN/kW erreichen, aber sie erfordern die Verwendung eines Arbeitsmediums – normalerweise eine Zufuhr von Inertgas. Beispielsweise musste der Dawn-Apparat, der kürzlich seine Hauptmission zur Erforschung von Ceres abgeschlossen hatte, 425 kg Xenon an Bord nehmen.
Photonentriebwerke haben einen unvergleichlich geringeren Schub, in der Größenordnung von mehreren Mikronewton pro Kilowatt Laserstrahlungsleistung. Die Schubquelle in ihnen ist der Impuls von Photonen, die in den Weltraum fliegen. Aber Photonentriebwerke müssen weder Treibstoff noch Arbeitsflüssigkeit mitnehmen.
Ganz am Ende des Jahres 2016 die Chinesische Akademie Weltraumtechnologien(CAST) sagte, dass es seit mehreren Jahren eigene Forschungen zum Potenzial von EmDrive und seinen Anwendungen durchführt. Laut einem der Leiter von CAST, Chen Yue, führte die Organisation ihre eigenen „langfristigen und wiederholten“ Experimente durch, die das Vorhandensein von Traktion in EmDrive bestätigten. Der in China eingesetzte Prototyp leistete zwar nur wenige Millinewton, aber in bald neue Designs für 100 mN und mehr werden entwickelt. Vielleicht werden sie bereits im Orbit getestet.
Wir dürfen passive Motoren nicht vergessen, die für ihre Arbeit weder Strom noch Kraftstoff benötigen - über Sonnensegel. Der Schub, den sie entwickeln, wird durch die Fläche des Segels und die Entfernung zur Sonne bestimmt. In Erdnähe entwickelt 1 m² reflektierendes Material einen Schub von 0,1 mN. Der Gesamtschub des japanischen Versuchsapparates IKAROS mit einem Segel von 200 m² erreichte gerade einmal 2 mN. Um die Skala zu verstehen, fügen wir hinzu, dass der Schub der Triebwerke der superschweren Rakete Saturn V, die Astronauten zum Mond schickte, 34.000.000 N betrug.
Vielleicht sind sie falsch?
Die Veröffentlichung einer Arbeit in einer begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift bedeutet, dass der Artikel von mehreren unabhängigen Experten auf dem betreffenden Gebiet begutachtet wurde. Dieses Verfahren unterstützt genug hohes Niveau Artikel, aber auch das vermeidet keine Fehler.
Wir erinnern uns, wie die internationale Kollaboration BICEP 2014 die Ergebnisse ihrer langjährigen Forschung in einer der renommiertesten wissenschaftlichen Zeitschriften, Physical Review Letters, veröffentlichte. Wissenschaftler behaupteten, beim Studium des CMB Spuren von Gravitationswellen entdeckt zu haben. Diese Interpretation war jedoch falsch, und die sensationellen Ergebnisse entpuppten sich als Einfluss von galaktischem Staub.
Die Zeitschrift, in der das Eagleworks-Team seine Arbeit veröffentlichte, weist einen siebenmal niedrigeren Zitationsindex auf als Physical Review Letters. Daher gibt es sogar die Meinung, dass das darin enthaltene Überprüfungsverfahren nicht so streng ist und die Arbeit trotz der Mängel verfehlen könnte. Es ist erwähnenswert, dass die NASA-Eagleworks-Abteilung selbst ein sehr kleines Labor mit einer Finanzierung von 50.000 US-Dollar pro Jahr ist. Das kann kaum ausreichen, um hochpräzise zu forschen und die nötigen Geräte anzuschaffen.
Es funktioniert - okay?
Gäbe es 100-prozentige Beweise für die Leistungsfähigkeit von EmDrive, wäre ernsthafte Arbeit von Theoretikern erforderlich. Aber bisher ist das Fehlen einer Erklärung ein unerschütterlicher Felsen, an dem alle Argumente zu großer Enthusiasten gebrochen sind. unmöglicher Motor". Es wurde sogar zu einem Argument für die Weigerung, frühe Artikel in seriösen wissenschaftlichen Zeitschriften zu veröffentlichen.
Einfachere Menschen stellen gerne fest, dass „es funktioniert und es ist in Ordnung, man muss nicht wissen wie“. Dieser Ansatz kann jedoch bei langfristigen Weltraummissionen zu unerwarteten Problemen führen. Wenn beispielsweise der Betrieb des Motors mit einem Magnetfeld verbunden ist, kann er sich unter den Magnetfeldern des Weltraums unvorhersehbar verhalten. Niemand möchte, dass das Raumschiff seine einzige Schubquelle irgendwo auf halbem Weg zum Mars oder zu entfernten Objekten im Kuipergürtel verliert. So muss die klassische Forderung nach verlässlichen Beweisen mit der Forderung einhergehen, alles zu erklären, was im Motor passiert – aber bisher können die Macher von EmDrive weder das eine noch das andere vorweisen.
Es ist interessant zu sehen, warum professionelle Wissenschaftler mit solch dubiosen Projekten arbeiten. Einerseits kann die Entdeckung echter Traktion in EmDrive im Ausland auf grundlegend neue Effekte und die lang ersehnte „neue Physik“ hinweisen bestehende Modelle. Andererseits werden die Wissenschaftler durch das „Schließen“ des Schubs eines unmöglichen Triebwerks endlich in der Lage sein, einen Streit zu lösen, der alle seit langem beschäftigt. Und nebenbei - um neue ultrapräzise Methoden zur Untersuchung ultrakleiner Kräfte zu entwickeln.