Ecologia cunoașterii.Știință și tehnologie: EmDrive aparține categoriei de mașini ipotetice care folosesc în activitatea lor modelul „rezonator cavitate de tracțiune RF”, astfel de dispozitive funcționând datorită unui magnetron care emite microunde într-o cameră metalică închisă sub formă de un trunchi de con, care sunt apoi reflectate de pereții săi posteriori, transferând împingerea jetului către aparat.

Chiar dacă nu sunteți interesat de sistemele de propulsie pentru nave spațiale, probabil ați auzit despre dispozitivul EmDrive. Motorul este adesea menționat în titlurile care îl descriu ca fiind o tehnologie revoluționară capabilă să inverseze conceptul de călătorie interstelară, scurtând în mod critic timpul de zbor între planete atât din interiorul, cât și din exteriorul sistemului solar și făcând realitate visele de lungă durată ale umanității de a avea un spațiu accesibil.

Sunt afirmații destul de tare și ambițioase, iar la vremea lui, comentând astfel de lucruri, marele astrofizician și cosmolog, pionier în domeniul exobiologiei Carl Sagan spunea că „afirmațiile extraordinare necesită dovezi extraordinare”. Pe baza acestui lucru, vom încerca să explicăm ce este cu adevărat acest senzațional EmDrive și dacă este într-adevăr o tehnologie cheie care va permite oamenilor să cucerească stelele îndepărtate.

Deci, tot ce trebuie să știți despre motorul „imposibil”, am încercat să precizăm 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, teoretic, mult mai ieftin de fabricat. În plus, motorul ipotetic vă va permite să atingeți viteze incredibil de mari: astronauții vor putea ajunge la granițele exterioare ale sistemului solar în doar câteva luni.

Ideea este că însuși conceptul de mișcare fără ejecție de masă a jetului „nu se potrivește” cu Legea conservării impulsului a lui Newton, care afirmă că în interiorul unui sistem închis, momentele liniare și unghiulare rămân constante, 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 o miști.

Motorul electromagnetic misterios, care creează forță fără procese reactive, încalcă și a treia lege (nu mai puțin fundamentală) a lui Newton: „Pentru fiecare acțiune există întotdeauna o reacție egală și opusă”. Așadar, cum are loc „acțiunea” (propulsarea cu reacție a navei spațiale) fără „opoziție” (combustie de combustibil și ejectarea masei cu jet), și cum este chiar posibil acest lucru? Dacă sistemul funcționează, înseamnă că în el sunt implicate forțe sau fenomene de natură necunoscută sau înțelegerea noastră a legilor fizicii este absolut greșită.

PRINCIPIUL DE OPERARE EMDRIVE

Lăsând deoparte „imposibilitatea” fizică a tehnologiei pentru o vreme, să definim ce este aceasta. Deci, EmDrive aparține categoriei de mașini ipotetice care utilizează modelul de propulsor cu cavitate rezonantă RF în munca lor. Astfel de dispozitive funcționează prin emiterea de microunde într-o cameră metalică închisă sub forma unui trunchi de con, care sunt apoi reflectate de peretele din spate, transferând forța reactivă către aparat. Din nou, în limbajul obișnuit, trupul pur și simplu „împinge” de la sine (ce proști au fost 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 nave spațiale masive spre cer. Una dintre metaforele care dezvăluie esența „imposibilității” unei astfel de tehnologii poate fi și presupunerea că șoferul care stă în habitaclu al unei mașini nepornite este capabil să o miște - doar împingând volanul în mod corespunzător.

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 niciunui dintre studii nu au fost publicate în orice jurnal evaluat de colegi. Aceasta înseamnă că orice rezultat pozitiv ar trebui tratat cu un sâmbure de scepticism sănătos, care presupune că forța înregistrată ar putea fi o eroare de forță sau hardware nereprezentată.

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

În 2001 Scheuer a primit un grant de 45.000 de lire sterline de la guvernul britanic pentru a testa EmDrive anul acesta. El a declarat că în timpul testelor s-a obținut o forță de 0,016 N și aceasta a necesitat 850 de wați de energie, dar nici o evaluare a expertului nu a confirmat rezultatul. Mai mult, numerele erau atât de mici încât puteau trece cu ușurință pentru eroarea tehnicii de măsurare.

În 2008 Cu ani în urmă, un grup de oameni de știință chinezi de la Universitatea Politehnică Northwestern condus de Yang Juan, conform declarației lor, a confirmat fezabilitatea tehnologiei de creare a forței prin rezonanță electromagnetică și ulterior și-au dezvoltat propriul model de funcționare al motorului. Din 2012 până în 2014, au fost efectuate mai multe teste de succes, în care a fost posibilă obținerea unei forțe de împingere de 750 de milinewtoni cu o energie consumată de 2500 de wați.

ÎN 2014 Cercetătorii NASA și-au testat modelul EmDrive, iar testele au fost efectuate și în condiții de vid. Și din nou, oamenii de știință au raportat un experiment de succes (au înregistrat o forță 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 sceptici în ceea ce privește munca colegilor lor - cu toate acestea, aceștia nu au putut nici infirma și nici nu confirma posibilitatea tehnologiei, solicitând cercetări mai profunde.

În 2015 Același grup NASA a testat o versiune diferită a motorului Cannae Drive (fostul Q-drive), creat de inginerul chimist 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 și rezultate în care au confirmat previzibil prezența unei împingeri „imposibile”.

Și deja la sfarsitul anului 2015, un alt experiment de la NASA de la Johnson Space Center Eagleworks a confirmat în sfârșit fezabilitatea tehnologiei. Testele au fost efectuate ținând cont de erorile anterioare și, cu toate acestea, rezultatele au fost pozitive - motorul EmDrive produce tracțiune. În același timp, cercetătorii admit că au fost descoperiți noi factori necontabiliați, dintre care unul poate fi dilatarea termică, care afectează semnificativ dispozitivul în condiții de vid. Indiferent dacă lucrările vor fi trimise experților sau nu, oamenii de știință de la Centrul de Cercetare Glenn, Cleveland, Ohio, Laboratorul de propulsie cu reacție al NASA și Laboratorul de fizică aplicată de la Universitatea Johns Hopkins sunt încrezători că merită să continue experimentele.

CE „Strălucește” EMDRIVE

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

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

Potenţial, o navă echipată cu motor EmDrive este capabilă să ajungă pe Lună în doar câteva ore, Marte în 2-3 luni şi Pluto în aproximativ 2 ani (pentru comparaţie: pentru a ajunge la Pluto, sonda New Horizons a petrecut mai bine de 9 ani). ). Acestea sunt afirmații destul de zgomotoase, însă, dacă se va dovedi 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 transporti 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 precum SpaceX sau Virgin Galactic, o navă ușoară și accesibilă, care poate călători rapid în cele mai îndepărtate colțuri ale sistemului solar este un lucru la care poate fi doar visat. Cu toate acestea, pentru a implementa tehnologia, știința trebuie să muncească din greu.

În același timp, Scheuer crede cu tărie că nu sunt necesare teorii pseudoștiințifice sau cuantice pentru a explica modul în care funcționează EmDrive. Dimpotrivă, este încrezător că tehnologia nu depășește modelul actual al mecanicii newtoniene. În sprijinul cuvintelor sale, a scris mai multe articole, dintre care unul este acum în curs de revizuire. Documentul este de așteptat să fie publicat în acest an. Cu toate acestea, munca sa din trecut a fost criticată pentru cercetare științifică incorectă și inconsecventă.

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 de sprijin transparente și deschise 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 care au fost efectuate. În plus, Corey S. Powell de la Discovery l-a scos pe al său pentru motoarele EmDrive și Cannae Drive, la fel cum a făcut-o pentru cercetarea NASA. John S. Baez profesor de matematică și fizică în general numit conceptul această tehnologie este „prostii” și concluziile ei reflectă sentimentele multor oameni de știință.

Motorul EmDrive a fost primit cu entuziasm de mulți, printre care site-ul web NASASpaceFlight.com, care a postat informații despre cele mai recente experimente Eagleworks, și populara revistă New Scientist, care a scris o recenzie pozitivă și optimistă despre motorul electromagnetic, care totuși nu a făcut-o. uitați să menționați despre necesitatea de a furniza fapte suplimentare care sunt obligatorii pentru astfel de probleme controversate. În plus, pasionați din întreaga lume au început să-și construiască propriile modele de motoare cu tracțiune de „origine necunoscută”, una dintre variantele interesante de lucru, realizate în condiții de „garaj”, a fost sugerată de inginerul român Iulian Berca.

Înainte de a face concluzii fără ambiguitate, este important să ne amintim că fizica, în principiu, exclude apariția oricărei forțe în EmDrive și dispozitive similare. Cu toate acestea, versiunile de funcționare 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 întoarce știința modernă cu susul în jos. Între timp, majoritatea oamenilor de știință tind să clasifice EmDrive ca fiind science fiction. publicat de

Explorarea spațială de succes necesită în mod constant omenirii să studieze și să descopere noi tehnologii care ar face posibilă să existe echipamente mai puternice și să creeze sisteme care să asigure viața echipajului pentru viitoarele zboruri spațiale. O astfel de tehnologie revoluționară ar putea fi ipoteticul motor electromagnetic EmDrive, care până de curând era considerat imposibil. Cu toate acestea, în 2016, NASA a publicat rezultatele cercetărilor și experimentelor efectuate pe motor, care dovedesc performanța acestuia. Următorul pas al agenției spațiale americane în studiul acestei probleme este să efectueze experimente pe motorul EmDrive în spațiul cosmic.

Dar să începem în ordine

În primul rând, să luăm în considerare pe scurt principiul de funcționare al unui motor obișnuit de rachetă. Există trei dintre cele mai populare tipuri de motoare rachete:

• Produsul chimic este cel mai comun tip de motor de rachetă. Principiul său de funcționare este următorul: în funcție de starea de agregare a combustibilului (combustibil solid sau motor lichid), într-un fel sau altul, oxidantul este amestecat cu combustibilul, formând combustibil. După o reacție chimică, combustibilul arde, lăsând în urmă produse de combustie - un gaz încălzit cu expansiune rapidă. Jetul acestui gaz iese din duza rachetei, formând așa-numitul „fluid de lucru”, care este jetul foarte „de foc” pe care îl vedem adesea, de exemplu, în emisiunile TV sau în filme.
• Nuclear - un tip de motor în care un gaz (de exemplu, hidrogen sau amoniac) este încălzit ca urmare a obținerii de energie din reacții nucleare (fisiune nucleară sau fuziune).
• Electric - un motor în care încălzirea gazului are loc datorită energiei electrice. De exemplu, tipul termic al unui astfel de motor încălzește gazul (fluidul de lucru) folosind un element de încălzire, în timp ce tipul static accelerează mișcarea particulelor de gaz folosind un câmp electrostatic.

Asamblarea unui motor cu reacție

Corpul unui astfel de motor trebuie să fie format dintr-un metal neconsumabil.

Indiferent de alegerea tipului de motor, funcționarea acestuia va necesita o sursă impresionantă de combustibil, ceea ce face ca nava spațială să fie semnificativ mai grea și necesită mai multă putere de la același motor.

Motor EmDrive - ce este și cum funcționează?

În 2001, inginerul britanic Roger Scheuer a propus un nou tip de motor electric, al cărui principiu este fundamental diferit de principiul de funcționare al motoarelor enumerate mai sus.

Designul este o cameră metalică închisă (rezonator) sub formă de trunchi de con (ceva ca o găleată cu capac), care are un anumit coeficient de reflexie al radiației cu microunde. Un magnetron conectat la con generează radiații electromagnetice în domeniul microundelor, care intră în rezonator și creează acolo o așa-numită undă staționară. Datorită rezonanței, energia de vibrație a microundelor crește.

După cum știți, lumina sau radiația electromagnetică exercită presiune asupra unei suprafețe. Datorită îngustării camerei într-o parte, presiunea microundelor pe baza mai mică a trunchiului de con este mai mică decât presiunea pe baza mai mare. Dacă considerăm camera ca un sistem închis, atunci efectul descris mai sus va avea ca rezultat doar o sarcină asupra materialului camerei și mai mult pe o parte a acesteia. Cu toate acestea, creatorul conceptului de motor EmDrive susține că acest sistem este deschis datorită vitezei limită de mișcare a radiației electromagnetice („viteza luminii”).

Principiul fizic de funcționare a unui astfel de motor nu este pe deplin clar. Roger Scheuer este convins că explicarea acestei tehnologii este posibilă în cadrul binecunoscutei mecanici newtoniene. Probabil, din cauza prezenței coeficientului de reflexie al radiației cu microunde în cameră, o mică parte a radiației iese în exterior, în afara cavității, ceea ce face ca sistemul să se deschidă. În același timp, emisia de radiații din partea bazei mai mari a trunchiului de con are loc într-o măsură mai mare datorită suprafeței mai mari a bazei. Apoi radiația cu microunde de ieșire va fi un analog al fluidului de lucru, care creează forța care propulsează nava spațială în direcția opusă față de microundele radiate.

În același timp, cercetătorii NASA sugerează că adevărata acțiune a motorului stă mult mai profund, în mecanica cuantică, în relativitatea generală, conform căreia sistemul este deschis. Simplificand pe cat posibil teoria, putem spune ca particulele pot sa dispara si sa se nasca intr-o bucla inchisa de spatiu-timp.

Mai multe organizații de cercetare, inclusiv NASA, au evaluat fezabilitatea implementării motorului prin această metodă.

Rezultate experimentale

Pe parcursul a 15 ani, au fost efectuate multe experimente. Deși rezultatele celor mai multe dintre ele au confirmat eficiența conceptului de motor, opinia experților independenți a fost diferită de cea a experimentatorilor. Motivul principal pentru infirmarea rezultatelor experimentelor este faptul că proiectarea și implementarea incorectă a experimentului.

În cele din urmă, agenția spațială americană, care are suficiente resurse pentru a crea un experiment capabil să dea verdictul final, și-a asumat studiul motorului EmDrive. Și anume - laboratorul experimental al NASA - Eagleworks, unde a fost construit prototipul motorului EmDrive. Motorul a fost plasat într-un vid, unde nu a fost exclusă convecția termică și s-a dovedit că prototipul era într-adevăr capabil să furnizeze forță. Potrivit unui raport recent al NASA, laboratorul a reușit să obțină tracțiune având un factor de putere de 1,2 ± 0,1 mN/kW. Această cifră este încă mult mai mică decât puterea motoarelor rachete folosite astăzi, dar de aproximativ o sută de ori mai mare decât puterea motoarelor fotonice și a pânzelor solare.

Odată cu lansarea raportului de experiment, experimentul pe motor în condiții terestre s-a încheiat probabil. NASA intenționează să efectueze noi experimente pe EmDrive în spațiu.

Aplicație

Prezența unui astfel de motor în mâinile omenirii extinde semnificativ posibilitățile de explorare a spațiului. Începând cu unul relativ mic - EmDrive instalat pe ISS ar reduce semnificativ rezervele de combustibil ale stației. Acest lucru ar prelungi durata de viață a stației, precum și ar reduce semnificativ misiunile de marfă pentru livrarea de combustibil. În consecință, finanțarea pentru misiuni și întreținerea stației va fi redusă.

Dacă luăm în considerare un satelit geostaționar obișnuit pe care va fi instalat acest motor, atunci masa aparatului se va înjumătăți. În mod similar, prezența EmDrive va afecta nava spațială cu echipaj, care se va mișca considerabil mai repede.

Dacă încă lucrăm la puterea motorului, atunci, conform calculelor, potențialul EmDrive face posibilă livrarea la șase astronauți și unele echipamente, iar apoi revenirea pe Pământ în aproximativ 4 ore. De asemenea, un zbor spre Marte, cu această tehnologie, va dura câteva luni. Zborul către Pluto va dura aproximativ doi ani. Apropo, stația New Horizons a durat 9 ani.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că tehnologia EmDrive este capabilă să mărească semnificativ viteza navelor spațiale, economisind atât funcționarea vehiculelor, cât și combustibil. În plus, acest motor permite omenirii să efectueze acele misiuni spațiale care s-au aflat până acum la granița posibilului.

Volvo a dezvăluit anul trecut o nouă familie de propulsoare Drive-E cu 4 cilindri și 2 litri. Gama include în prezent două motoare pe benzină - T5 cu o capacitate de 245 CP. si T6, dezvoltand 306 CP, precum si un diesel D4 cu 181 CP. Există planuri de extindere a acestei game: puterea motoarelor diesel Drive-E va fi de la 120 la 230 CP, iar pe benzină - de la 140 la 306 CP. (posibil mai multe). Nu va fi dificil de realizat acest lucru folosind suflante de diferite modele și capacități. Deci, cu același volum de motoare pe benzină T5 și T6, primul este echipat cu un turbocompresor, iar al doilea este echipat cu o combinație între o turbină și un compresor mecanic. De aici diferența de recul.

În ceea ce privește noul turbodiesel Drive-E D4, punctul culminant al acestuia este tehnologia de control precis al injecției de combustibil i-ART (tehnologia inteligentă de rafinare a preciziei). Principala sa diferență față de sistemele Common Rail comune astăzi este în prezența senzorilor de presiune individuali și a microcontrolerelor care controlează injecția în fiecare dintre cele patru injectoare. Sistemul i-ART, prin monitorizarea presiunii din fiecare injector, permite o măsurare mai precisă a alimentării cu combustibil la cilindrii motorului. Acest lucru îmbunătățește eficiența și netezimea motorului. Presiunea de injecție, care a fost crescută la 2.500 de bari, contribuie, de asemenea, la reducerea consumului de combustibil și a emisiilor. De exemplu, la Volvo XC70 cu noul Drive-E D4, consumul de combustibil este de 4,9 l / 100 km față de 5,9 l / 100 km cu vechiul motor diesel.

Eficiența ridicată, de altfel, este, de asemenea, caracteristică unităților pe benzină Drive-E. Deci, pentru Volvo S60 cu tracțiune față cu noul motor T5, consumul de benzină a scăzut de la 8,6 l / 100 km (cu T5 anterior - 249 CP) la 6,0 l / 100 km în ciclul combinat, iar pe crossover-ul XC60 la fel și motorul Drive-E T5 îl depășește pe predecesorul său (240 CP) cu aproape doi litri la sută - 6,7 l / 100 km față de 8,5 l / 100 km. Din motive de corectitudine, trebuie remarcat faptul că o contribuție semnificativă la aceste economii este adusă de noul Aisin „automat” cu 8 trepte.

Motoare noi sunt deja disponibile în Rusia. Adevărat, până acum doar două - la început, cumpărătorilor li se oferă break-ul XC70 cu tracțiune integrală cu motor diesel D4 și modelele S60, S80 și XC60 cu un T5 pe benzină. Odată cu noile grupuri motopropulsoare, au debutat și sistemele de monitorizare a benzii și de asistență la parcare paralelă, precum și servodirecția electrică cu trei setări.

Mereu online!

Sistemul multimedia Sensus Connect este o altă noutate care a apărut recent pe modelele Volvo rusești. Caracteristica principală este accesul la diverse servicii online și un browser încorporat pentru navigarea pe Internet. Conectarea la World Wide Web deschide, de exemplu, posibilitatea de a asculta mai mult de 100 de mii de posturi de radio pe Internet folosind serviciul TuneIn. Îți poți instala propriul hotspot Wi-Fi în mașină, conceput pentru a conecta până la opt gadget-uri mobile. Sau, instalând o aplicație specială pe smartphone-ul tău, poți primi de la distanță informații despre mașina ta. Puteți actualiza singur hărțile în Sensus Navigation. În viitorul apropiat, ar trebui să fie posibilă descărcarea și instalarea aplicațiilor. Ei bine, controlul sistemului Sensus Connect este organizat atât prin interfața de pe consola centrală sau de pe volan, cât și prin intermediul controlului vocal, care permite șoferului să nu fie distras de la drum.

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

Emdrive

Călătoria interstelară cu starea actuală a tehnologiei este imposibilă – spune fizica însăși cu legea ei de conservare a impulsului. Pentru a parafraza un personaj celebru, pentru a overclocka ceva de care aveți nevoie, mai întâi trebuie 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 depăși acest impas, pasionații de spațiu anunță periodic dispozitive precum motorul EmDrive - care, ni se promite, nu trebuie să ejecteze 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, din moment ce microundele nu ies din găleată, înseamnă că nu se ejectează nimic material, în timp ce „găleata” în sine creează o tracțiune, care a fost înregistrată în experimente din 2002 până în prezent. Și un astfel de experiment a fost făcut la NASA, altul a fost condus recent de Martin Tajmar, șeful Institutului German de Inginerie Aerospațială de la Universitatea Tehnică din Dresda. Ambele instituții cu greu pot fi numite un paradis al nebunilor științifici - poate că există ceva în spatele impulsului anormal al EmDrive?

Oponenții lor, însă, nu se deranjează. Unii, precum Sean Carroll de la Institutul de Tehnologie din California, 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 în mod diferit: EmDrive încalcă legea conservării impulsului. Și Eric W. Davis de la Institutul de Cercetări Avansate din Austin (SUA) adaugă: chiar dacă împingerea a fost creată, dar așa cum în teste ar fi detectată doar de zeci de micronewtoni, atunci profesioniștii care lucrează în industria aerospațială „în general nu sunt interesat de noi metode de mișcare, [...] generând o forță măsurată doar în micronewtoni „- este prea mic.

Trebuie remarcat aici că această din urmă afirmație este destul de riscantă. Conform experimentelor NASA menționate mai sus, forța înregistrată a fost de 0,4 newtoni pe kilowatt - și în ciuda faptului că această cifră este cu adevărat neglijabilă, un motor cu asemenea parametri ar fi livrat New Horizons lui Pluto într-un an și jumătate, în loc de deceniu. cerute în practică. Cu alte cuvinte, pentru zborurile cu adevărat pe distanțe lungi, 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 cu adevărat sau dacă experimentele „înregistrează” un impuls inexistent. Martin Tajmar este un cunoscut „spărgător de mituri”, un experimentator care a efectuat mai multe experimente „anomale”, găsind sursele anomaliilor lor în erori de măsurare greu de detectat. De data aceasta, el a folosit o balanță de torsiune și a condus experimentul în sine într-un vid profund pentru a exclude influența convecției aerului. Toate acestea nu au ajutat la eliminarea împingerii anormale.

Cu toate acestea, adversarii nu și-au pierdut scepticismul. Faptul că împingerea nu a dispărut imediat după oprirea EmDrive-ului 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 teoreticieni) nu le observă.

Cea mai jenantă este teza lui Eric Davis conform căreia lucrarea lui Tajmar „nu va fi acceptată de reviste evaluate de colegi”, doar pentru că nu oferă un mecanism teoretic care ar putea explica impulsul anormal observat. Evident, Davis este conștient de modul în care Michelson și Morley au descris experimentul în American Journal of Science în secolul al XIX-lea, fără a propune vreun mecanism teoretic coerent care 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 dezintegrarea beta din 1914-1930 au încălcat în mod oficial legea conservării energiei, dar este greu de imaginat cum ar spune unul dintre fizicienii acelui timp: „datele despre aceasta nu vor ajunge în reviste evaluate de colegi, pentru că 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 că 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 pierzi timpul cu 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 trecut pragul de 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 încă din anii 1950. În cadrul său, s-a propus să detoneze mici bombe cu hidrogen la aproximativ o sută de metri în spatele plăcii de absorbție a șocurilor din pupa 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 lăsat supraîncălzirea navei. Nu întâmplător am scris „acoperit”: pe lângă calcule, au fost efectuate experimente pe un astfel de zbor exploziv-impuls, deși cu ajutorul explozibililor obișnuiți:

Problema cheie a lui Orion este evidentă: în timpul decolării, ar fi trebuit să provoace precipitații radioactive. Desigur, ar putea fi colectat în spațiu și trimis doar în călătorii lungi. Conform 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, sovieticul RD-0410, 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 poate fi extrasă mult mai multă energie decât din combustibilul chimic, în teorie, astfel de mijloace de accelerare au făcut posibilă efectuarea unui zbor cu echipaj către Marte ("Mars-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 din 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. Gazul încălzit antrenat de vortexul generat, la rândul său, 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 sub URSS, conceptul nu a mers mai departe și, după aceea, a pierdut complet orice perspective de finanțare.

Imagine: NASA

Cu toate acestea, becul nuclear pare 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

În urmă cu 150 de ani, după descrierea de către Maxwell a naturii 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 sistemul celei mai apropiate stele, aceeași velă o va decelera, tot fără combustibil.

Din punct de vedere tehnic, proiectul este limitat de un singur factor: o navă cu o viteză apropiată de lumina trebuie să aibă pânze de zeci de kilometri pătrați, cu o greutate de cel mult 0,1 grame pe metru pătrat, lucru extrem de greu de implementat în practică.

Dar în anii 1970, a fost propusă așa-numita velă laser: un reflector mult mai mic, accelerat de un emițător laser de pe orbita apropiată a pământului. 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) și-a propus în schimb să creeze grupuri de mulți emițători mai mici care funcționează pe principiul unei rețele de antene în fază, cu o putere finală limitată doar de numărul acestora. În cadrul conceptului său DESTAR-6, accelerarea unei sonde spațiale cu o masă de 10 tone la viteza aproape de lumină poate fi efectuată în sistemul solar - până la 30 de unități astronomice de la Soare (probleme suplimentare cu laserele de focalizare vor împiedica accelerarea navei).

Artă de Philip M. Lubin

Desigur, DESTAR-6 ​​trebuie să fie o grupare imensă. Fiecare dintre elementele sale, conform proiectului lui Lubin, trebuie să fie 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 mărfurilor pe orbită, acestea sunt aceleași sute de miliarde de dolari ca și pentru proiectele de tip Orion.

Așadar, în vara anului 2015, Lubin și-a propus folosirea de sonde de 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 intervalul optic, a le procesa 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 de siliciu - mai puțin de un milimetru. Prin reducerea masei sondei la zece kilograme, va fi posibilă livrarea sondei Alpha Centauri în doar 20 de ani (de 0,2 ori viteza luminii). În acest caz, dimensiunile constelației accelerate de sateliți 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. Cu toate acestea, pe fondul cunoștințelor noastre actuale despre sistemul Alpha Centauri, aceasta ar fi și mana 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 i-a venit în minte fizicianului mexican Miguel Alcubierre. Dacă se dovedește a fi posibil să se obțină masă/energie negativă, aceasta poate fi folosită pentru a crea o „bule” care contractează spațiul direct în fața lui și îl extinde în spatele lui, a sugerat omul de știință. Ideea era pur teoretică și chiar fantastică. Chiar și cu energia negativă prezentă, deplasarea unei bule de 200 de metri în diametru ar necesita energie echivalentă cu masa lui Jupiter. Cu toate acestea, în ultimii ani, s-au propus modificări ideii sale, în care o „bule” compară parametrii a două jumătăți ale unui fascicul laser divizat, dintre care una o expune la un efect teoretic capabil să îndoaie spațiul. În 2013, într-un astfel de experiment, au fost obținute semne de curbură a spațiului - și fără nicio materie cu masă negativă. Din păcate, rezultatele nu au fost definitive: prea multă interferență acționează asupra interferometrului, 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 cu cavitatea rezonantă a EmDrive, trecând prin ea fasciculul laser al interferometrului lor. Cercetătorii au afirmat că fasciculul în unele cazuri a trecut cu siguranță prin cavitate în momente diferite. White însuși este înclinat să interpreteze acest lucru ca pe un semn că, din anumite motive, există ușoare curburi ale spațiului în interiorul cavității, care ar putea avea ceva de-a face cu împingerea anormală a EmDrive-ului.

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 condus în 1807, dar lipsa de interes pentru invenție (și pentru o serie de altele asemenea) a dus la faptul că majoritatea populației lumii consideră că Ford sau Daimler sunt inventatorii. al mașinii. O poveste similară s-a întâmplat cu motorul cu abur și turbina, toate fiind fabricate în timpul Imperiului Roman. Dacă considerăm că călătoriile interstelare sunt imposibile, ele vor rămâne fără îndoială așa.

Și totuși există speranță. Motoarele de rachete nucleare suficient de sigure au fost testate cu zeci de ani în urmă, ele, ca și tehnologiile cu vele 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 dezvolta conceptul de reacție nucleară în lanț și au mai rămas doar opt ani înainte de lansarea unui reactor atomic. pe baza ei.

Indiferent de ce se va întâmpla în continuare, Roger Shoer poate fi mândru. Este imposibil de știut dacă revoluționarul său EM Drive va fi adus la viață, dar ideea lui nu mai arată la fel de absurdă ca în trecut. În ciuda deceniilor de scepticism și negare, tehnologia lui Schoer începe în sfârșit să fie acceptată de oamenii de știință. Singura întrebare este unde vor merge cercetătorii cu ea.

Popularitatea în creștere a EM Drive a fost alimentată de rapoartele NASA care confirmă că motorul poate produce o tracțiune fiabilă. Dar, în același timp, agenția spațială se distanțează de rezultate. Un raport mai recent spune că testele au fost efectuate într-o cameră cu vid, răspunzând criticilor care au susținut că testele motorului în condiții atmosferice au eșuat.
Caracteristica principală a EM Drive este că acest motor cu propulsie cu reacție se presupune că nu necesită combustibil. Aceasta înseamnă că un set de mai multe unități EM pot fi alimentate de panouri solare și pot produce o mică accelerație infinită, rezolvând astfel multe dintre cele mai dificile probleme ale călătoriilor în spațiu îndepărtat. Cercetătorul Eagleworks Harold White prezice că o navă spațială cu echipaj poate ajunge pe Marte în doar 70 de zile folosind doar 0,4 N/kW, ceea ce este de aproximativ 10 ori mai eficient din punct de vedere energetic decât o unitate modernă de ioni.

Dar natura sa fără combustibil contrazice legea conservării impulsului, deoarece va produce o forță frontală fără o forță opusă egală în direcție. Astfel, EM Drive pare a fi un fel de mașină cu mișcare perpetuă.
Este puțin probabil ca Schoer să fi construit primul motor din lume care sfidează legile fundamentale ale fizicii, dar este posibil ca EM Drive să păstreze impulsul printr-un proces necunoscut. Procesul cel mai frecvent menționat este polarizarea în vid, care implică crearea de particule de scurtă durată în vidul spațiului, pe care EM Drive le transformă în plasmă și le ejectează într-o direcție specifică. Dacă această idee este corectă, atunci motorul folosește încă o formă de combustibil, rămânând astfel în legile fizice ale universului.

De asemenea, este posibil ca EM Drive să fie oarecum un prototip pentru unitatea warp Star Trek - câmpul său electric comprimă spațiul din partea din față a unității și se extinde în spate. NASA Eagleworks l-a testat cu impulsuri laser și a descoperit că motorul provoca distorsiuni laser. Acest lucru s-ar putea datora distorsiunii spațiului și timpului, dar aceste studii au fost efectuate în atmosferă, nu în vid. Cercetătorii pot începe apoi experimente cu interferometrul în vid pentru a exclude posibilitatea ca aerul să provoace difracția laser observată.

În acest moment, aplicarea practică a EM Drive este încă foarte departe, deși astfel de experimente arată că principiul său funcționează. Motorul este încă subiect de controversă științifică, dar faptul că în testarea acceleratorului sunt implicați oameni de știință serioși de la cele mai înalte autorități demonstrează că EM Drive nu este la fel de deznădăjduit precum susțin mulți.