Satelit Cannae din șase unități CubeSat. Render: Cannae Inc.

Experții și entuziaștii s-au certat din 2003 despre posibilitatea existenței unui ipotetic motor electromagnetic „magic” EmDrive. Principiul funcționării sale este foarte simplu: un magnetron generează microunde, energia oscilațiilor lor se acumulează într-un rezonator de înaltă calitate, iar faptul prezenței unei unde permanente de oscilații electromagnetice într-un rezonator închis cu o formă specială este o sursă de împingere. Acest lucru creează împingere într-o buclă închisă, adică în sistem, complet izolat de mediul extern, fără evacuare.

Pe de o parte, acest motor pare să încalce legea conservării impulsului, așa cum indică mulți fizicieni. Pe de altă parte, inventatorul britanic Roger Shawyer are o credință profundă în EmDrive - și (vezi câteva sute de pagini de discuții pe forumul NASASpaceFlight). Testele efectuate pe Pământ (rezultatele a 22 de teste) par să confirme funcționalitatea EmDrive.

Este timpul să punem capăt controversei.

Punctul final al disputei va fi pus de Guido Fetta - asociatul lui Scheuer și proiectantul unui alt motor ipotetic Cannae Drive, care funcționează pe același principiu: generarea de microunde și crearea de împingere într-o buclă închisă fără evacuare.

Pe 17 august 2016, Guido Petta a anunțat că intenționează să lanseze pe orbită un experiment Cannae Drive și să-l testeze în acțiune. Guido Petta este CEO Cannae Inc. Acum Cannae Inc. tehnologie de propulsie electromagnetică licențiată către Theseus Space Inc., care va lansa satelitul CubeSat pe orbita pământului.

Printre fondatorii acestor spații se numără însăși Cannae Inc., precum și firmele puțin cunoscute LAI International, AZ și SpaceQuest.

O dată de lansare nu a fost încă anunțată. Poate că pasionații vor putea strânge bani și construi un aparat experimental în 2017.

Singura misiune a satelitului este să testeze motorul Cannae Drive timp de șase luni. Satelitul va încerca să se miște folosind forța electromagnetică Cannae Drive.

Dezvoltatorii Cannae Drive susțin că motorul lor este capabil să genereze impulsuri de până la mai mulți Newtoni și „niveluri superioare”, care este cel mai potrivit pentru utilizarea în sateliți mici. Motorul nu necesită combustibil și nu are evacuare.

Volumul motorului de pe satelitul CubeSat nu depășește 1,5 unități, adică 10 × 10 × 15 cm. Sursa de alimentare este mai mică de 10 wați. Satelitul în sine va fi format din șase unități.

Satelit al companiei Cannae. Render: Cannae Inc.

În urma unei demonstrații de succes pe orbită, Theseus Space intenționează să ofere noul motor producătorilor terți pentru utilizare pe alți sateliți.

Pasionații sunt siguri: dacă EmDrive funcționează, atunci în viitor va deveni posibil să se creeze nu numai motoare spațiale eficiente, ci și mașini zburătoare, precum și nave, avioane - orice transport cu propulsie electromagnetică.

Cannae nu este singurul care caută să testeze funcționarea unui motor electromagnetic în spațiu. Inginerul german Paul Kocyla a proiectat un EmDrive mic de buzunar și acum strânge bani printr-o campanie de crowdfunding. Pentru a lansa un prototip în spațiu pe mini-satelitul PocketQube, sunt necesari 24.200 de euro. În trei luni, am reușit să strângem 585 de euro.

Prototipul EmDrive al inginerului german Paul Kotsyly

Lucrările științifice ale lui Scheuer au fost publicate recent în acces liber. „În toată lumea, oamenii au măsurat pofta. Unii au construit motoare în garajele lor, alții în organizații mari. Toți dau pofte, nu există un mare secret. Cineva crede că există un fel de magie neagră, dar nu este. Orice fizician sănătos ar trebui să înțeleagă cum funcționează. Dacă cineva nu înțelege, este timpul să schimbe locul de muncă ”, a spus categoric inginerul britanic.

Revista științifică a Institutului American de Aeronautică și Astronautică a publicat un articol despre un dispozitiv ciudat și controversat - motorul EmDrive. Potrivit unui număr de fizicieni, această concepție, în principiu, nu poate funcționa. Aceasta ar încălca o lege fundamentală a naturii, conservarea impulsului. Alții încearcă să găsească o explicație rezonabilă a motivului pentru care EmDrive funcționează, sau cel puțin dovezi fiabile ale activității sale. Sunt atrași de un scop tremurat, dar grandios - un motor capabil să transforme electricitatea în tracțiune fără combustibil sau jet de explozie. Sau - închiderea finală a unei dispute de lungă durată.

Publicarea științifică poate fi un pas important în istoria motorului „imposibil”. În ciuda existenței a zeci de teste experimentale, rezultatele lor nu au fost publicate în reviste revizuite de colegi. Acest lucru este împiedicat de lipsa fundamentelor teoretice pentru a explica modul în care funcționează EmDrive. În plus, multe experimente nu pot fi numite „curate” - există mulți factori care pot da aspectul funcționării motorului. Vom vorbi despre ele mai târziu, dar să începem cu alte întrebări.

Ce este?

Acesta este un motor ipotetic propus de inventatorul britanic Roger Scheuer. Mâncând cu energie electrică, acesta (conform lui Scheuer și a celor prea mulți susținători ai săi) creează o forță slabă fără a utiliza un fluid de lucru. Alte câteva experimente indică acest fapt ciudat. Cu toate acestea, încălcarea flagrantă a legii conservării impulsului ne obligă să abordăm astfel de afirmații cu o atenție deosebită - și mulți experți indică erori în proiectarea experimentelor care ar putea crea iluzia unui impuls slab, dar existent.

Motorul minune este aranjat simplu, orice entuziast care a stăpânit controlul unui fier de lipit îl poate asambla. Se compune din două părți principale: un magnetron și un rezonator. Un magnetron este un tub de vid utilizat pentru a genera radiații într-un cuptor cu microunde convențional. Se compune dintr-un cilindru-anod gol și un păr central-catod. Sub acțiunea tensiunii, electronii zboară din catod și încep să se deplaseze de-a lungul traiectoriilor complexe din interiorul cilindrului, emitând microunde. Acestea sunt transmise de-a lungul ghidului de undă de la magnetron la rezonator, care arată ca o găleată de cupru, închisă cu un capac. Potrivit inventatorului motorului, Roger Scheuer, de aici începe distracția.

Potrivit lui Scheuer, principala caracteristică a EmDrive este forma rezonatorului. Inventatorul presupune că, datorită diferenței de diametru a pereților din față și din spate (cum ar fi fundul unei găleți și capacul acesteia), acționează asupra lor diferite forțe, cauzate de o undă electromagnetică în picioare în rezonator. Rezultatul lor și împinge motorul înainte, creând o împingere, care este direcționată spre „partea de jos”. Ulterior, după mai multe rapoarte care susțineau această idee, Scheuer a clarificat că mecanismul real este ceva mai complicat și poate fi asociat cu manifestarea efectelor teoriei speciale a relativității (SRT).

Ce-i în neregulă cu el?

Într-adevăr, dacă te uiți la prima explicație a mecanismului motorului, se dovedește că seamănă cu povestea baronului Munchausen, care și-a tras pe el și calul din mlaștină de păr. EmDrive este un sistem închis care nu aruncă nimic în spațiul înconjurător. Un astfel de obiect nu-și poate crește impulsul fără influențe externe, la fel cum Munchausen nu și-a putut crește al său, oricât de tare ar fi tras. Susținătorii motorului contracarează aceste argumente sugerând că rezonatorul poate fi respins din starea de vid sau poate fi atras să explice SRT. Cu toate acestea, fizicienii au remarcat în repetate rânduri duritatea unor astfel de aprecieri sau lipsa de semnificație fizică în acestea.

Totuși, esența declarațiilor lui Scheuer a constat nu atât în ​​descrieri teoretice, cât în ​​faptul că el ar fi înregistrat forța reală de la motor. Pe site-ul său, cercetătorul indică o valoare a impulsului de aproximativ 200-230 mN / kW - mai mult decât cea a motoarelor cu ioni care împing navele spațiale, evacuând particulele încărcate accelerate într-un câmp electric.

Decizând că revine teoreticienilor să explice aceste pofte, mai multe grupuri de experimentatori au testat EmDrive în laboratoarele lor. Această lucrare a fost realizată de cercetători de la Universitatea Politehnică din Nord-Vestul Chinei și Universitatea Tehnică din Dresda. Recent, li s-au alăturat autorii articolului publicat în Journal of Propulsion and Power, cercetători din divizia Eagleworks a NASA, care au fost implicați în mod tradițional în cele mai controversate și „futuriste” proiecte ale agenției.

Da, dar mic?

Primele teste au dat rezultate aparent încurajatoare: o anumită forță a acționat asupra dispozitivului pornit. Cu toate acestea, valoarea sa s-a dovedit a fi mult mai mică decât valoarea prezisă de Scheuer și, cu cât experimentul a fost configurat mai precis, cu atât s-a înregistrat un impuls mai mic. Dar ideea este în principiu: de unde poate proveni deloc? În afară de explicațiile confuze ale lui Scheuer, există mai multe procese secundare care teoretic ar putea oferi tracțiune. Acestea pot fi fluxuri de aer asociate cu încălzirea motorului sau expansiunea termică a instalației experimentale în sine. O forță slabă poate fi creată prin respingerea sarcinilor care se „așează” pe pereții camerei de testare sau prin interacțiunea EmDrive cu câmpurile magnetice ale firelor sau prin presiunea radiației care iese din rezonator.

Cel mai simplu mod de a face față curenților de aer este de a efectua teste în vid. Astfel de teste au fost efectuate de oamenii de știință din Dresda, care au descoperit că împingerea la un nivel de numai 0,02-0,03 mN / kW - la limita erorii de măsurare. În plus, fizicienii au remarcat că au folosit un rezonator (aceeași „găleată” de cupru) cu un factor Q scăzut. Radiația l-a părăsit rapid, sporind șansele ca alte procese secundare să contribuie. NASA Eagleworks a primit numere ușor mai mari - 1,2 ± 0,1 mN / kW. Procedând astfel, ei susțin că au urmărit toate sursele posibile ale proceselor secundare.

Este mult sau puțin?

Strict vorbind, un milinewton (mN) este mai mic decât greutatea unui bob de zahăr. Dar dacă vorbim despre un zbor cu jet în spațiu, atunci chiar și o forță de 1 mN, care acționează continuu timp de câțiva ani, face posibilă accelerarea unui aparat de 100 de kilograme la viteze decente.

Se poate calcula că în zece ani o astfel de sondă va accelera cu 3 km / s și (ținând cont de a doua viteză de lansare cosmică) va depăși aproximativ 3,5 miliarde de km. Dar dacă estimăm forța la nivelul pe care promite Scheuer (200 mN / kW), atunci obținem deja o accelerație de până la 600 km / s și o distanță de 660 unități astronomice - distanța de la Soare la Pământ.

Deci - slab, dar foarte mult timp și consumând economic fluidul de lucru - funcționează motoarele cu ioni și fotoni. Primii „trag” ioni încărcați în spațiu, accelerați la zeci de kilometri pe secundă. Puterea lor poate ajunge la 60 mN / kW, dar necesită utilizarea unui fluid de lucru - de obicei o alimentare cu gaz inert. De exemplu, aparatul Dawn, care și-a finalizat recent misiunea principală de a explora Ceres, a fost nevoit să ia la bord 425 kg de xenon.

Motoarele cu fotoni au o presiune incomparabil mai mică, de ordinul câtorva micronewtoni pe kilowatt de putere laser. Sursa de împingere în ele este impulsul fotonilor care zboară în spațiul cosmic. Pe de altă parte, motoarele cu fotoni nu necesită să ia cu ele nici combustibil, nici lichid de lucru.

La sfârșitul anului 2016, Academia Chineză de Tehnologie Spațială (CAST) a anunțat că își desfășoară propriile cercetări cu privire la potențialul EmDrive și la aplicațiile sale de câțiva ani. Potrivit unuia dintre liderii CAST Chen Yue, organizația și-a realizat propriile experimente „de mulți ani și de multe ori repetate”, care au confirmat prezența impulsului în EmDrive. Prototipul folosit în China a produs doar câteva milinewtoni, dar în viitorul apropiat vor fi dezvoltate noi modele pentru 100 mN și mai mult. Poate că vor fi testați deja pe orbită.

Nu trebuie să uităm de motoarele pasive care nu necesită nici electricitate, nici combustibil pentru munca lor - despre vele solare. Impulsul pe care îl dezvoltă este determinat de zona navei și de distanța față de Soare. În apropierea Pământului, 1 m² de material reflectorizant va dezvolta o forță de 0,1 mN. Puterea totală a vehiculului experimental japonez IKAROS cu o navă de 200 m² a atins doar 2 mN. Pentru a înțelege scara, adăugăm că forța motoarelor rachetei super-grele Saturn V, care a trimis astronauți pe Lună, a fost de 34.000.000 N.

Poate se înșeală?

Publicarea unei lucrări într-o revistă științifică evaluată de colegi înseamnă că articolul a fost revizuit de mai mulți experți independenți în domeniul relevant. Această procedură menține un nivel destul de ridicat de articole, dar nici măcar nu evită erorile.

Vă puteți aminti cum în 2014 colaborarea internațională BICEP a publicat rezultatele cercetărilor sale pe termen lung într-una dintre cele mai prestigioase reviste științifice, Physical Review Letters. Oamenii de știință au susținut că au găsit urme de unde gravitaționale în timpul studierii radiației de fond. Cu toate acestea, această interpretare a fost incorectă, iar rezultatele senzaționale au fost influențate de praful galactic.

Jurnalul în care echipa Eagleworks și-a publicat lucrările se mândrește cu un indice de citare de șapte ori mai mic decât Physical Review Letters. Prin urmare, există chiar o părere că procedura de revizuire nu este atât de strictă și ar fi putut să lipsească de la muncă, în ciuda defectelor. Este demn de remarcat faptul că divizia NASA Eagleworks în sine este un laborator foarte mic cu finanțare de 50.000 de dolari pe an. Acest lucru nu poate fi suficient pentru a efectua cercetări de înaltă precizie și pentru a achiziționa echipamentul necesar.

Funcționează - bine?

Dacă ar exista sute la sută dovezi ale eficienței EmDrive, ar necesita o muncă serioasă a teoreticienilor. Dar până acum absența unei explicații este o piatră de nezdruncinat pe care sunt sparte toate argumentele entuziaștilor prea mari ai „motorului imposibil”. A devenit chiar un argument pentru refuzul publicării primelor articole în reviste științifice importante.

Oamenilor mai simpli le place să observe că „funcționează și bine, nu trebuie să știi cum”. Cu toate acestea, această abordare poate duce la probleme neașteptate în misiunile spațiale pe termen lung. De exemplu, dacă funcționarea unui motor este asociată cu un câmp magnetic, atunci acesta se poate comporta imprevizibil între câmpurile magnetice ale spațiului deschis. Nimeni nu dorește ca nava spațială să-și piardă singura sursă de împingere undeva la jumătatea drumului spre Marte sau obiectele îndepărtate ale centurii Kuiper. Deci, cerința clasică de a prezenta dovezi fiabile trebuie însoțită în mod necesar de cerința de a explica tot ce se întâmplă în motor - dar până acum creatorii EmDrive nu pot arăta nici unul, nici celălalt.

Este interesant de trasat de ce oamenii de știință profesioniști lucrează la astfel de proiecte dubioase. Pe de o parte, descoperirea unei forțe reale în EmDrive poate indica efecte fundamental noi și mult așteptate „noi fizici” dincolo de granițele modelelor existente. Pe de altă parte, „închizând” forța unui motor imposibil, oamenii de știință vor putea rezolva în cele din urmă o dispută care îi plictisește pe toată lumea. Și pe parcurs - pentru a crea noi metode ultra-precise pentru studiul forțelor ultra-mici.

Testele independente ale unui motor cu un principiu de funcționare necunoscut al EmDrive, care părea să confirme existența impulsului său „anormal”, s-au încheiat încă o dată în recenzii extrem de critice din partea comunității științifice. A ajuns la punctul că unii fizicieni teoretici propun să nu ia în considerare deloc rezultatele experimentului, deoarece „nu au o explicație teoretică clară”. „Lenta.ru” a decis să-și dea seama de ce este așa și cu ce alte mijloace neobișnuite de transport în spațiu a venit omenirea în istoria sa.

EmDrive

Călătoria interstelară cu starea actuală a tehnologiei este imposibilă - spune fizica însăși cu legea sa de conservare a impulsului. Pentru a parafraza un personaj celebru, pentru a overclocka ceva de care aveți nevoie, trebuie mai întâi să aruncați ceva inutil în direcția opusă - cum ar fi combustibilul pentru rachete, pe care nu îl puteți acumula pentru o călătorie în afara sistemului solar.

Pentru a sparge acest impas, pasionații de spațiu anunță periodic dispozitive precum motorul EmDrive - care, ni se promite, nu trebuie să arunce combustibil pentru a câștiga viteză. Motorul aparent ipotetic este o găleată cu un magnetron (un generator de microunde, ca într-un cuptor cu microunde) înăuntru. Potrivit inventatorilor, deoarece microundele nu ies din găleată, înseamnă că nu se scoate nimic din material, în timp ce „găleată” în sine creează o forță care a fost înregistrată în experimente din 2002 până în prezent. Și un astfel de experiment a fost făcut la NASA, altul a fost realizat recent de Martin Tajmar, șeful Institutului german pentru inginerie aerospațială de la Universitatea Tehnică din Dresda. Ambele instituții pot fi numite cu greu un refugiu de ciudățeni științifici - poate există ceva în spatele anomaliei impulsuri a EmDrive?

Cu toate acestea, adversarii lor nu sunt confuzi. Unii, cum ar fi Sean Carroll de la California Institute of Technology, pur și simplu caracterizează EmDrive cu cuvinte care nu pot fi repetate în mass-media în limba rusă. Cei care sunt mai reținuți exprimă aceeași idee diferit: EmDrive încalcă legea conservării impulsului. Și Eric W. Davis de la Institutul pentru Cercetări Avansate din Austin (SUA) adaugă: chiar dacă impulsul a fost creat de fapt, dar ca și în teste ar fi detectat doar de zeci de micronewtoni, atunci profesioniștii care lucrează în industria aerospațială „nu sunt interesați în metode noi la toate mișcările care [...] generează împingere măsurată numai în micronewtoni ”- este prea mică.

Trebuie remarcat aici că această din urmă afirmație este destul de riscantă. Conform experimentelor NASA menționate anterior, forța înregistrată a fost de 0,4 newtoni pe kilowatt - și, în ciuda faptului că această cifră este cu adevărat neglijabilă, un motor cu astfel de parametri ar fi livrat New Horizons către Pluto într-un an și jumătate, în loc de deceniu necesare în practică. Cu alte cuvinte, pentru zborurile cu curse lungi într-adevăr, situația este extrem de departe de a fi „dezinteresată”.

Imagine: M. Tajmar și G. Fiedler / Institutul de inginerie aerospațială, Technische Universität Dresden, 01062 Dresda, germană

Mai dificilă este întrebarea dacă EmDrive funcționează efectiv sau experimentele „înregistrează” un impuls inexistent. Martin Tajmar este un binecunoscut „spargător de mituri”, un experimentator care a efectuat mai multe experimente „anormale”, găsind sursele anomaliilor lor în erorile de măsurare greu de detectat. De data aceasta, el a folosit un echilibru de torsiune și a condus experimentul în sine într-un vid profund pentru a exclude influența convecției aerului. Toate acestea nu au ajutat la îndepărtarea forței anormale.

Cu toate acestea, adversarii nu și-au pierdut scepticismul. Faptul că forța nu a dispărut imediat după oprirea EmDrive poate indica faptul că vorbim despre un fel de efect termic care afectează citirile dispozitivelor de înregistrare. Trebuie remarcat faptul că Tajmar în lucrarea sa descrie în detaliu măsurile luate pentru protecția termică și ecranarea magnetică, pe care, din anumite motive, criticii săi (care sunt fizicieni teoretici) nu le observă.

Cea mai jenantă este teza lui Eric Davis conform căreia lucrarea lui Tajmar „nu va fi acceptată de jurnalele revizuite de colegi”, doar pentru că nu oferă un mecanism teoretic care ar putea explica propulsia anormală observată. Evident, Davis este conștient de modul în care Michelson și Morley au descris experimentul în Jurnalul American de Științe din secolul al XIX-lea, fără a propune niciun mecanism teoretic coerent care ar putea să-l explice. Dacă atunci jurnalul ar fi luat poziția lui Davis, rezultatele celui mai important experiment care a provocat criza teoriei eterului și, în cele din urmă, apariția teoriei relativității, pur și simplu nu ar fi fost publicate. Experimentele privind decăderea beta din 1914-1930 au încălcat în mod oficial legea conservării energiei, dar este dificil să ne imaginăm cum ar spune unul dintre fizicienii de atunci: „datele despre aceasta nu vor intra în reviste revizuite de colegi, deoarece nu au fost explicate teoretic. "

Imagine: M. Tajmar și G. Fiedler / Institutul de inginerie aerospațială, Technische Universität Dresden, 01062 Dresda, germană

Pentru a reitera, lipsa unei explicații teoretice pentru impulsul EmDrive înseamnă într-adevăr că probabil nu funcționează - cel puțin nu funcționează așa cum o descrie creatorul său Roger Shawyer. Dar poziția lui Davis, care se rezumă la afirmația „nu merită să pierdem timpul pe experimente dacă nu au o explicație teoretică”, este, fără îndoială, neobișnuită pentru un om de știință.

Rachete nucleare și „becuri”

Cu toate acestea, nu numai EmDrive încearcă să transfere zborurile spațiale pe șine fundamental noi. În cele din urmă, cea mai rapidă navă spațială lansată de oameni, Helios-2, abia a depășit cei 70 de kilometri pe secundă. La o asemenea viteză, un zbor către stele va dura mii de ani, ceea ce îl face practic lipsit de sens.

Prima încercare serioasă de a depăși viteza rachetelor chimice a fost făcută în proiectul american Orion în anii 1950. În cadrul său, s-a propus detonarea unor mici bombe cu hidrogen la aproximativ o sută de metri în spatele plăcii de absorbție a șocului din spate a navei spațiale. Pentru aceasta, soba a fost acoperită cu un strat subțire de grăsime de grafit, care s-a evaporat după explozie, dar nu a permis ca nava să se supraîncălzească. Nu întâmplător am scris „copertă”: pe lângă calcule, s-au efectuat experimente pe un astfel de zbor cu impuls exploziv, deși cu ajutorul explozivilor obișnuiți:

Problema cheie a lui Orion este evidentă: în timpul decolării, ar fi trebuit să provoace căderi radioactive. Desigur, ar putea fi colectat în spațiu și trimis doar pe călătorii lungi. Potrivit calculelor făcute de Freeman Dyson în anii 1960, un Orion fără pilot ar putea ajunge la Alpha Centauri în 133 de ani - dacă ar fi costat câteva sute de miliarde de dolari.

După prăbușirea Orionului, oamenii de știință din SUA și URSS au avut o altă idee: să folosească un reactor nuclear convențional în loc de explozii termonucleare, încălzind hidrogenul la 2-3 mii de grade. Cel mai eficient motor de acest tip, RD-0410 sovietic, a fost testat în Kazahstan și, în principiu, a permis o lansare nucleară relativ curată a unei nave spațiale de pe Pământ. Deoarece din uraniu se poate extrage mult mai multă energie decât din combustibilul chimic, teoretic astfel de mijloace de accelerare au făcut posibilă efectuarea unui zbor cu echipaj către Marte („Marte-94”)

A apărut și un concept concurent, așa-numitul „bec nuclear”. În acesta, miezul reactorului a fost închis cu o carcasă de cuarț, prin care radiația a încălzit gazul în zona de lucru a motorului până la 25 de mii de grade. La această temperatură, miezul reactorului emite în lumină ultravioletă, pentru care cuarțul este transparent, ceea ce exclude supraîncălzirea acestuia. La rândul său, gazul încălzit antrenat de vortexul generat nu ar fi trebuit să permită supraîncălzirea carcasei motorului. O creștere a temperaturii de funcționare cu un ordin de mărime a îmbunătățit brusc toți parametrii motorului - dar în URSS, conceptul nu a mers mai departe și, după aceea, a pierdut complet orice perspectivă de finanțare.

Imagine: NASA

Cu toate acestea, becul nuclear arată ca un proiect foarte realist pentru a atinge viteze mari pentru nave spațiale masive bazate pe tehnologiile existente. Din păcate, forța sa este bună pentru călătoriile interplanetare rapide, dar slabă pentru călătoriile interstelare.

Zboruri fără combustibil

Acum 150 de ani, după ce Maxwell a descris natura luminii, Jules Verne a sugerat că o velă care reflectă lumina ar fi cea mai potrivită pentru călătoriile interstelare - atunci în loc de combustibil, nava ar accelera fotonii. La sosirea în sistem a celei mai apropiate stele, aceeași navă o va încetini, tot fără combustibil.

Din punct de vedere tehnic, proiectul este limitat de un singur factor: o navă cu o viteză apropiată de lumină trebuie să aibă pânze de zeci de kilometri pătrați, care să cântărească nu mai mult de 0,1 grame pe metru pătrat, lucru extrem de dificil de implementat în practică.

Dar, în anii 1970, s-a propus așa-numita velă laser: un reflector mult mai mic, accelerat de un emițător laser de pe orbita apropiată a pământului. Timp de mulți ani, laserele cu puterea necesară pur și simplu nu au putut fi construite. Cu toate acestea, în urmă cu câțiva ani, Philip Lubin de la Universitatea din California din Santa Barbara (SUA) a propus în schimb să creeze grupuri de mulți emițători mai mici care să funcționeze pe principiul unei matrice de antene în fază, cu o putere finală limitată doar de numărul lor. În cadrul conceptului său DESTAR-6, accelerarea unei sonde spațiale cu o masă de 10 tone până la viteza de aproape lumină poate fi efectuată în cadrul sistemului solar - până la 30 de unități astronomice de la Soare (probleme suplimentare cu focalizarea laserelor va împiedica nava să accelereze).

Arta lui Philip M. Lubin

Desigur, DESTAR-6 ​​trebuie să fie un grup imens. Fiecare dintre elementele sale, conform proiectului Lubin, trebuie alimentat de panouri solare, motiv pentru care dimensiunea totală a unui astfel de grup este de o mie pe o mie de kilometri. La prețurile de astăzi pentru lansarea încărcăturii pe orbită, acestea sunt aceleași sute de miliarde de dolari ca și pentru proiectele de tip Orion.

Prin urmare, în vara anului 2015, Lubin a propus utilizarea sondelor cu masă minimă: plăci semiconductoare de dimensiuni mari, pe care se propune amplasarea tuturor componentelor electronice și optice necesare sondei. Vor fi destui dintre ei pentru a face fotografii în gama optică, pentru a le prelucra și a le trimite pe Pământ, folosind energia panourilor solare de pe suprafața frontală a plăcilor. Grosimea plachetelor poate fi aceeași cu cea a substraturilor moderne din siliciu - mai puțin de un milimetru. Prin reducerea masei sondei la zece kilograme, va fi posibilă livrarea sondei către Alpha Centauri în doar 20 de ani (de 0,2 ori viteza luminii). În acest caz, dimensiunile constelației accelerate a sateliților cu lasere la bord pot fi reduse la 33 cu 33 de kilometri. Desigur, imaginile de pe el nu vor fi perfecte, iar sonda nu va putea încetini acolo, motiv pentru care prima misiune către stele va semăna cu zborul New Horizons de lângă Pluto. Totuși, pe fondul cunoștințelor noastre actuale despre sistemul Alpha Centauri, aceasta ar fi și mană cerească.

Călătorie superluminală?

Toate opțiunile de mai sus necesită cel puțin zeci de ani de așteptare. Nu există o cale mai rapidă? În prima jumătate a anilor 90, această întrebare mi-a venit în minte fizicianul mexican Miguel Alcubierre. Dacă se dovedește a fi posibil să obții masă / energie negativă, poate fi folosită pentru a crea o „bulă” care comprimă spațiul direct în fața lui și îl extinde în spatele său, a sugerat omul de știință. Ideea era pur teoretică și chiar fantastică. Chiar și cu energie negativă, deplasarea unei bule cu diametrul de 200 de metri ar necesita energie echivalentă cu masa lui Jupiter. Cu toate acestea, în ultimii ani, s-au propus modificări ideii sale, în care o „bulă” compară parametrii a două jumătăți ale unui fascicul laser divizat, dintre care unul îl expune la un efect care este teoretic capabil să îndoaie spațiul. În 2013, într-un astfel de experiment, s-au obținut semne de curbură a spațiului - și fără nicio materie cu masă negativă. Din păcate, rezultatele nu au fost finale: interferența acționează prea mult pe interferometru, a cărui sensibilitate trebuie crescută semnificativ.

Și vorbind despre EmDrive: Pentru a găsi o explicație pentru forța anormală a găleții, grupul lui White a experimentat cavitatea rezonantă a EmDrive, trecând raza laser a interferometrului prin ea. Cercetătorii au declarat că fasciculul în unele cazuri a trecut cu siguranță prin cavitate în momente diferite. White însuși este înclinat să interpreteze acest lucru ca un semn că, dintr-un anumit motiv, există mici curburi de spațiu în interiorul cavității, care ar putea avea ceva de-a face cu forța anormală a EmDrive.

Nu Este Ieșire?

Orice motor pe care nu se iau măsuri pentru a-l dezvolta este imposibil. Prima mașină cu motor cu ardere internă a pornit înapoi în 1807, dar lipsa de interes față de invenție (și o serie de alte asemenea) a dus la faptul că majoritatea populației lumii consideră că fie Ford, fie Daimler sunt inventatorii. al mașinii. O poveste similară s-a întâmplat cu motorul cu aburi și turbina, toate acestea fiind fabricate în timpul Imperiului Roman. Dacă considerăm că călătoria interstelară este imposibilă, acestea vor rămâne fără îndoială.

Și totuși există speranță. Motoarele cu rachete nucleare suficient de sigure au fost testate cu zeci de ani în urmă, ele, la fel ca tehnologiile cu navă cu laser, sunt destul de reale astăzi - ar exista dorința de a le prelua. Poate că vom avea noroc și fizicienii vor descoperi noi fenomene care ne vor permite să repetăm ​​istoria descoperirii energiei nucleare. Când Einstein a spus lumii în 1934 că „nu există nici cel mai mic semn că energia atomică va fi folosită vreodată”, Leo Sillard tocmai dezvoltă conceptul de reacție în lanț nuclear și mai erau doar opt ani înainte de lansarea unui reactor atomic. pe baza ei.

NASA poate duce un om pe Marte în 10 săptămâni. Punctul întreg al vitezei imposibile se află în cupa motorului EM Drive, strâns de numeroase șuruburi și șuruburi.

Spargând bazele fizicii, motorul nu necesită combustibil, cu excepția razelor solare - poate fi considerat etern până când steaua noastră se stinge.

Sistemul avansat de propulsie a fost inventat de Roger Schauer acum 10 ani la Satellite Propulsion Research Ltd. după un test pilot.

Demonstrația a fost un succes, a fost o senzație - motorul, care nu necesita alimentare sau reactor nuclear, a funcționat! El a creat o forță sălbatică cu eforturile microundelor, împingându-se din ... din ...

Și nimeni nu știe cu adevărat pe ce principiu funcționează dispozitivul ciudat și chiar inventatorul însuși. Mașina „încălzește” fotonii, ei „catapultează” din camera de lucru la viteză mare, conferind mișcare dispozitivului.

Ultimul raport NASA (difuzat în presă) se referă la o serie de teste efectuate de specialiști de la Johnson Space Center din Texas.

Documentul inginerilor NASA arată testele de succes ale procesului de vid. După cum unii suspectează, motorul „EM Drive” la bord se afla în spațiu - testând tehnologiile viitorului.

Un motor tehnologic de energie liberă, altfel EM Drive pur și simplu nu poate fi numit, acum, așa cum se crede, a făcut Marte mai aproape de Pământ cu cel puțin șase luni. Botezat EM Drive, motorul este neconfirmat că are un potențial enorm pentru zboruri intrasistem rapide.

EM Drive este capabil să livreze un echipaj uman pe Marte în doar 10 săptămâni, fără utilizarea combustibilului rachetă convențional sau a unui reactor nuclear. Mai mult, motoarele chimice sunt semnificativ inferioare în ceea ce privește caracteristicile de viteză față de noul produs.

Prototipul EM Drive din imagine este un sistem experimental de propulsie care a provocat senzație, deoarece, conform legilor fizicii, nu ar trebui să funcționeze. Motoarele rachete tradiționale folosesc combustibili chimici care sunt arși și împinși din propulsoare.

În vidul fără aer al spațiului, funcționează conform celei de-a treia legi a mișcării lui Newton - generarea de împingere prin aruncarea masei într-un spațiu fără aer, fără aerul necesar. Și acest lucru este destul de înțeles, funcționează.

Testele motorului EM-Drive.

În cazul EM-Drive, nu există combustibil pentru a extrage tracțiunea, cum funcționează? Nu întrebați, pentru că fără „jumătate de litru, frate, nu vă puteți da seama aici”. Cu toate acestea, nici a doua jumătate a litrului nu va ajuta, deoarece autorul invenției fie nu știe cu adevărat ce a inventat și ce principiu a dezvoltat - care pare a fi o amăgire, fie totul este într-un secret profund.

La teste, o unitate mică a arătat o forță de tracțiune de 1,2 mN pe kilowatt (Mn / kW), o mică parte din capacitatea de 60 MN / kW (de exemplu). Sistemul de propulsie poate face zboruri spațiale profunde, la fel ca eroii din epoca spațială Star Trek.

Toate acestea, desigur, par dubioase pentru noi, principiul funcționării pe microunde / ioni și fotoni este prea străin de tehnologiile moderne. Cu toate acestea, NASA a spus la începutul acestui an: A devenit o realitate la încheierea multor ani de cercetare științifică.

Respectatul profesor de fizică de la Universitatea din Helsinki Arto Annila, vorbind despre activitatea EMdrive, a spus o frază misterioasă: ca orice alt motor, EmDrive este capabil să genereze împingere fără combustibil. Combustibilul său este fotonii de intrare de lungime foarte mare (conform rapoartelor mass-media străine).

Motorul secret este arma NASA pentru călătorii de mare viteză.

Designul generează împingere prin arderea unei particule de lumină, expulzând microundele într-o cameră închisă în formă de con. Mișcarea interioară creează împingere pe gura subțire a clopotului, care acționează motorul. Mașina este sub presiune ridicată, judecând după numeroasele șuruburi.

Un document fascinant a apărut pentru prima dată pe forumul NASA de către utilizatorul australian Phil Wilson (scrie dailymail) înainte ca postarea să fie ștearsă de administratori. Ulterior, publicația cu rapoarte despre testele de teren ale dispozitivului în spațiu a „rulat” pe tot Internetul, iar secretul nu mai putea fi ascuns.

În ciuda succesului aparent al NASA în experimentele de testare din „document”, nu există semne de publicare într-o revistă științifică. Mai multe echipe lucrează la tehnologie, inclusiv Laboratoarele Eagleworks ale NASA, care dezvoltă sisteme avansate de propulsie.

Ce este EMdrive?

Conceptul de motor EmDrive este relativ simplu. Oferă împingere navei spațiale folosind microunde. Energia solară furnizează energie electrică pentru microunde. Implicațiile punerii în producție a unei tehnologii cu adevărat existente sunt de neprețuit.

Și locul și masa (?) Este înfricoșător să ne gândim cât de mult va "ușura" nava spațială și va crește volumul util. De fapt, vehiculul de lansare a rezervorului de combustibil va intra și el în istorie.

Într-adevăr, există multe beneficii pentru adorabila mașină. Cu toate acestea, atunci când acest concept a fost propus pentru prima dată, a fost considerat o farsă, deoarece „motorul” mergea împotriva legilor fizicii.

Acum experții, cunoscând doar principiul aproximativ al funcționării dispozitivului, încearcă să-și dea seama de posibilitatea împingerii fotonilor, care servește probabil ca masă inerțială pentru mișcarea mașinii atunci când fotonii sunt „aruncați” din camera motorului.

În ciuda unui deceniu de testări și discuții, motivația rămâne controversată - concluzia este că, pe hârtie, nu ar trebui să funcționeze conform legilor fizicii. Și totuși, în testul post-test, EM Drive continuă să funcționeze.

În ciuda numeroaselor zvonuri despre că documentul NASA al acestor teste a trecut prin procesul de evaluare inter pares, estenu a fost publicat într-o revistă științifică. Astfel, în acest moment, acesta este doar un grup de cercetători care raportează rezultate incredibile, complet fără nicio verificare externă.

Ecologie a cunoașterii Știință și tehnologie: EmDrive aparține categoriei mașinilor ipotetice care utilizează modelul „rezonatorului cavității de tracțiune RF” în lucrarea lor, astfel de dispozitive funcționează datorită unui magnetron care emite microunde într-o cameră metalică închisă sub formă de un con trunchiat, care se reflectă apoi de pe pereții din spate, transferând impulsul jetului către aparat.

Chiar dacă nu sunteți interesați de sistemele de propulsie pentru nave spațiale, probabil ați auzit despre dispozitivul EmDrive. Motorul este adesea menționat în titluri care îl descriu ca o tehnologie revoluționară capabilă să inverseze conceptul de călătorie interstelară, scurtând critic timpul de zbor între planete atât în ​​interiorul, cât și în afara sistemului solar și transformând visele de lungă durată ale umanității în spațiul accesibil o realitate.

Acestea sunt afirmații destul de zgomotoase și ambițioase, iar la vremea sa, comentând astfel de lucruri, marele astrofizician și cosmolog, pionier în domeniul exobiologiei Carl Sagan a spus că „afirmațiile extraordinare necesită dovezi extraordinare”. Pe baza acestui fapt, vom încerca să explicăm ce este cu adevărat acest senzational EmDrive și dacă este într-adevăr o tehnologie cheie care va permite oamenilor să cucerească stele îndepărtate.

Deci, tot ce trebuie să știți despre motorul „imposibil”, am încercat să afirmăm într-un articol scurt, să mergem.

CE ESTE EMDRIVE?

EmDrive este un motor misterios. Dezvoltarea a fost prezentată pentru prima dată de inginerul aerospațial Roger Shawyer în 2001, iar esența tehnologiei poate fi descrisă ca un „motor rachetă fără combustibil”, în sensul că nu necesită combustibil, în sensul tradițional. Absența unor volume mari de combustibil la bord va face navele spațiale mai ușoare, mai ușor de propulsat și, în teorie, mult mai ieftine de fabricat. În plus, ipoteticul motor vă va permite să atingeți viteze incredibil de mari: astronauții vor putea ajunge la limitele exterioare ale sistemului solar în doar câteva luni.

Ideea este că însăși conceptul de mișcare fără o ejecție a masei jetului „nu se potrivește” cu Legea lui Newton de conservare a impulsului, care afirmă că în interiorul unui sistem închis, momenta liniară și unghiulară rămâne constantă, indiferent de modificările care au loc în cadrul acestui sistem. Pur și simplu, dacă nu se aplică o forță externă corpului, atunci este imposibil să-l miști.

Misteriosul motor electromagnetic, care creează împingere fără niciun proces reactiv, încalcă și a treia lege (nu mai puțin fundamentală) a lui Newton: „Pentru fiecare acțiune există întotdeauna o reacție egală și opusă”. Deci, cum are loc „acțiunea” (propulsia cu jet a navei spațiale) fără „contracarare” (combustia combustibilului și ejectarea masei jetului) și cum este posibil chiar acest lucru? Dacă sistemul funcționează, înseamnă că sunt implicate forțe sau fenomene de natură necunoscută sau că înțelegerea noastră a legilor fizicii este absolut greșită.

PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE EMDRIVE

Lăsând deoparte „imposibilitatea” fizică a tehnologiei pentru o vreme, să definim ce este. Deci, EmDrive aparține categoriei mașinilor ipotetice care utilizează modelul de propulsor de cavitate rezonant RF în activitatea lor. Astfel de dispozitive funcționează prin emiterea de microunde într-o cameră metalică închisă sub forma unui con trunchiat, care sunt apoi reflectate de peretele său posterior, transferând forța reactivă către aparat. Din nou, în limbajul obișnuit, corpul pur și simplu „se îndepărtează” de el însuși (cât de proști erau oamenii care nu l-au crezut pe baronul Munchausen când a vorbit despre cum s-a scos din mlaștină de păr).

Acest principiu al mișcării este fundamental diferit de cel folosit de navele spațiale moderne, care ard cantități uriașe de combustibil pentru a produce energie care ridică nava spațială masivă în cer. Una dintre metaforele care dezvăluie esența „imposibilității” unei astfel de tehnologii poate fi și presupunerea că șoferul care stă în cabina unei mașini ne-pornite este capabil să o mute dintr-un loc - doar prin apăsarea volanului. corect.

În ciuda faptului că au fost efectuate mai multe teste de succes ale prototipurilor experimentale - cu o eliberare de energie foarte mică, de ordinul a câteva zeci de μN (greutatea unei monede mici) - rezultatele niciunuia dintre studii nu au fost publicate în orice jurnal evaluat de colegi. Aceasta înseamnă că orice rezultat pozitiv ar trebui tratat cu o sânge de scepticism sănătos, care presupune că forța înregistrată ar putea fi o eroare de forță sau hardware neînțeleasă.

Până când tehnologia nu va primi o confirmare științifică adecvată, ar fi logic să presupunem că EmDrive, de fapt, nu funcționează. Cu toate acestea, există mulți oameni care au dovedit empiric că motorul electromagnetic „imposibil” funcționează în continuare:

În 2001 Scheuer a primit o subvenție de 45.000 de lire sterline de la guvernul britanic pentru a testa EmDrive. El a afirmat că în timpul testelor s-a obținut un impuls de 0,016 N și acest lucru a necesitat 850 de wați de energie, dar nici o evaluare de către experți nu a confirmat rezultatul. Mai mult, numerele erau atât de mici încât puteau trece cu ușurință pentru eroarea tehnicii de măsurare.

În 2008 Yang Juan, un grup de oameni de știință chinezi de la Universitatea Politehnică din Nord-Vest, a susținut că a confirmat fezabilitatea tehnologiei de împingere prin rezonanță electromagnetică și a dezvoltat ulterior propriul model de motor de lucru. Între 2012 și 2014, au fost efectuate mai multe teste de succes, în care a fost posibil să se obțină o forță de împingere de 750 de mileniți cu o energie cheltuită de 2500 de wați.

ÎN 2014 Cercetătorii NASA și-au testat modelul EmDrive, iar testele au fost efectuate și în vid. Și din nou, oamenii de știință au raportat un experiment reușit (au înregistrat un impuls de 100 μN), ale cărui rezultate, din nou, nu au fost confirmate de experți independenți. În același timp, un alt grup de oameni de știință de la agenția spațială a fost foarte sceptic cu privire la munca colegilor lor - cu toate acestea, ei nu au putut nici să infirme și nici să confirme posibilitatea tehnologiei, solicitând cercetări mai aprofundate.

În 2015 Același grup NASA a testat o versiune diferită a motorului Cannae Drive (fost Q-drive), creat de inginerul chimic Guido Fetta, și a declarat pozitiv. Aproape în același timp cu ei, oamenii de știință germani de la Universitatea de Tehnologie din Dresda au publicat, de asemenea, rezultate, care au confirmat în mod previzibil prezența impulsului „imposibil”.

Și deja la sfârșitul anului 2015, un alt experiment de la NASA realizat de Johnson Space Center Eagleworks a confirmat în cele din urmă fezabilitatea tehnologiei. Testele au fost efectuate luând în considerare erorile anterioare și, cu toate acestea, rezultatele au fost pozitive - motorul EmDrive produce tracțiune. În același timp, cercetătorii recunosc că au fost descoperiți noi factori neobservați, dintre care unul poate fi expansiunea termică, care afectează semnificativ dispozitivul în condiții de vid. Indiferent dacă lucrarea va fi trimisă la experți sau nu, oamenii de știință de la Centrul de Cercetare Glenn, Cleveland, Ohio, Laboratorul de propulsie cu jet al NASA și Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins sunt siguri că merită continuate experimentele.

CE NE EMDRIVE „SHINE”

În general, comunitatea științifică este foarte precaută în ceea ce privește tot ceea ce ține de EmDrive și de motoarele cu cavitate rezonantă electromagnetică în general. Pe de altă parte, această cantitate de cercetare ridică mai multe întrebări. De ce există atât de mult interes pentru tehnologie și de ce doresc atât de mulți oameni să o testeze? Ce oferă de fapt un motor cu un concept atât de atractiv?

De la tot felul de sateliți atmosferici la mașini mai sigure și mai eficiente - este prevăzut un domeniu de aplicare atât de larg pentru un dispozitiv nou. Dar principala consecință cu adevărat revoluționară a implementării sale este orizonturile de neimaginat care se deschid pentru călătoriile spațiale.

Potențial, o navă echipată cu un motor EmDrive este capabilă să ajungă pe Lună în doar câteva ore, pe Marte în 2-3 luni și Pluto în aproximativ 2 ani (pentru comparație: sonda New Horizons a petrecut mai mult de 9 ani). Acestea sunt afirmații destul de zgomotoase, totuși, dacă se dovedește că tehnologia are o bază reală, aceste cifre nu vor fi atât de fantastice. Și asta ținând cont de faptul că nu este nevoie să transportăm tone de combustibil, producția de nave spațiale va deveni mai simplă, iar ele însele vor fi mult mai ușoare și mult mai ieftine.

Pentru NASA și organizații similare, inclusiv multe corporații spațiale private, cum ar fi SpaceX sau Virgin Galactic, o navă ușoară și accesibilă, care poate ajunge rapid în cele mai îndepărtate colțuri ale sistemului solar, este un lucru care poate fi doar visat. Cu toate acestea, pentru a pune în aplicare tehnologia, știința trebuie să lucreze din greu.

În același timp, Scheuer crede cu tărie că nu sunt necesare teorii pseudoscientifice sau cuantice pentru a explica modul în care funcționează EmDrive. Dimpotrivă, el este încrezător că tehnologia nu depășește modelul actual al mecanicii newtoniene. În sprijinul cuvintelor sale, el a scris mai multe articole, dintre care unul este acum în curs de examinare. Se așteaptă ca documentul să fie publicat anul acesta. Cu toate acestea, munca sa din trecut a fost criticată pentru cercetări științifice incorecte și inconsistente.

În ciuda insistenței sale că motorul funcționează în conformitate cu legile existente ale fizicii, Scheuer reușește să facă câteva presupuneri fantastice despre EmDrive. De exemplu, el a declarat că noul motor este alimentat de un câmp warp și de aceea ultimele rezultate NASA au avut succes. Astfel de descoperiri au atras multă atenție din partea comunității online. Cu toate acestea, din nou, astăzi nu există date transparente și deschise de sprijin și, pentru ca tehnologia să fie acceptată de știința oficială, trebuie efectuat mai mult de un studiu aprofundat.

Colin Johnston de la Planetariul Arma a scris criticând EmDrive și rezultatele neconcludente ale multor experimente ale sale. În plus, Corey S. Powell a descoperit propriile motoare EmDrive și Cannae Drive, la fel cum a făcut-o pentru cercetarea NASA. John S. Baez profesor de matematică și fizică în general a numit conceptul această tehnologie este „gunoi” și concluziile sale reflectă sentimentele multor oameni de știință.

Motorul EmDrive a fost primit cu entuziasm de mulți, printre care site-ul NASASpaceFlight.com, care a postat informații despre ultimele experimente Eagleworks, și popularul magazin New Scientist, care a scris o recenzie pozitivă și optimistă despre motorul electromagnetic, care, cu toate acestea, nu a uitat să menționeze necesitatea de a furniza fapte suplimentare care sunt obligatorii pentru astfel de probleme controversate. În plus, entuziaștii din întreaga lume au început să-și construiască propriile modele de motoare cu tracțiune de „origine necunoscută”, una dintre versiunile de lucru interesante, create în condiții de „garaj”, a fost sugerată de inginerul român Iulian Berca.

Înainte de a face concluzii lipsite de ambiguitate, este important să ne amintim că fizica, în principiu, exclude apariția oricărui impuls în EmDrive și dispozitive similare. Cu toate acestea, versiunile de lucru cu adevărat dovedite ale motoarelor cu unde electromagnetice ar putea deschide oportunități nevăzute până acum atât pentru transportul spațial, cât și terestru și ar putea răsturna știința modernă. Între timp, majoritatea oamenilor de știință tind să clasifice EmDrive drept science fiction. publicat