Ekologia wiedzy Nauka i technologia: EmDrive należy do kategorii hipotetycznych maszyn, które w swoim działaniu wykorzystują model „rezonatora wnękowego trakcyjnego RF”, którego działanie opiera się na magnetronie emitującym mikrofale do zamkniętej metalowej komory w kształcie a ścięty stożek, który następnie odbija się od jego tylnych ścian, przechodząc ciąg odrzutowy aparat.

Nawet jeśli nie jesteś zainteresowany układy napędowe w przypadku statków kosmicznych prawdopodobnie słyszałeś o urządzeniu EmDrive. Silnik często pojawia się na pierwszych stronach gazet, opisując go jako rewolucyjną technologię, która może zrewolucjonizować podróże międzygwiezdne, radykalnie skrócić czas podróży między planetami zarówno w Układzie Słonecznym, jak i poza nim, a także urzeczywistnić odwieczne marzenie ludzkości o dostępnej przestrzeni kosmicznej.

Są to dość głośne i ambitne stwierdzenia, a swego czasu komentując takie rzeczy wielki astrofizyk i kosmolog, pionier w dziedzinie egzobiologii Carl Sagan, stwierdził, że „niezwykłe stwierdzenia wymagają niezwykłych dowodów”. Kierując się tym, postaramy się wyjaśnić, czym właściwie jest ten rewelacyjny EmDrive i czy rzeczywiście nim jest kluczowa technologia, który pozwoli ludziom podbić odległe gwiazdy.

Próbowaliśmy więc opisać wszystko, co musisz wiedzieć o „niemożliwym” silniku w jednym krótkim artykule, chodźmy.

CZYM JEST EMDRIVE?

EmDrive to tajemniczy silnik. Technologię tę, wprowadzoną po raz pierwszy przez inżyniera lotniczego Rogera Shawyera w 2001 roku, można opisać jako „bezpaliwowy silnik rakietowy” w tym sensie, że nie wymaga paliwa w tradycyjnym znaczeniu. Brak przewożenia na pokładzie dużych ilości paliwa sprawi, że statek kosmiczny będzie lżejszy, łatwiejszy w napędzaniu i teoretycznie znacznie tańszy w produkcji. Poza tym hipotetyczny silnik osiągnie coś niesamowitego duże prędkości: Astronauci będą mogli podróżować do zewnętrznych krańców Układu Słonecznego w ciągu zaledwie kilku miesięcy.

Rzecz w tym, że sama koncepcja ruchu bez reaktywnego wyzwolenia masy „nie pasuje” do prawa zachowania pędu Newtona, które stwierdza, że wewnątrz układu zamkniętego moment pędu liniowy i kątowy pozostają stałe, niezależnie od zmian zachodzących w jego obrębie system. Mówiąc najprościej, jeśli na ciało nie zostanie przyłożona siła zewnętrzna, nie można go przenieść z miejsca.

Tajemniczy silnik elektromagnetyczny, który wytwarza ciąg bez żadnych procesów reaktywnych, narusza także trzecie (nie mniej podstawowe) prawo Newtona: „Na każde działanie zawsze przypada równa i przeciwna reakcja”. Jak zatem zachodzi „akcja” (napęd odrzutowy statku kosmicznego) bez „reakcji” (spalanie paliwa i wyrzucanie masy strumieniowej) i jak to w ogóle jest możliwe? Jeśli układ działa, oznacza to, że biorą w nim udział siły lub zjawiska o nieznanej naturze lub nasze rozumienie praw fizyki jest całkowicie błędne.

JAK DZIAŁA EMDRIVE

Pomijając na chwilę fizyczną „niemożność” technologii, zdefiniujmy, czym ona jest. EmDrive należy więc do kategorii hipotetycznych maszyn, które w swojej pracy wykorzystują model „rezonansowego steru strumieniowego RF”. Urządzenia tego typu działają na zasadzie magnetronu, który emituje mikrofale do zamkniętej metalowej komory w kształcie ściętego stożka, które następnie odbijają się od jego tylnej ścianki, przenosząc ciąg strumienia do urządzenia. Znów, mówiąc potocznie, ciało po prostu „odpycha się” od siebie (jak głupi byli ludzie, którzy nie wierzyli baronowi Munchausenowi, gdy opowiadał, jak za włosy wyciągnął się z bagna).

Ta zasada napędu różni się zasadniczo od tej stosowanej we współczesnych statkach kosmicznych, które spalają ogromne ilości paliwa, aby wytworzyć energię, która unosi masywne pojazdy w niebo. Jedną z metafor odsłaniających istotę „niemożliwości” takiej technologii może być także założenie, że kierowca siedzący w kabinie nieuruchomionego samochodu jest w stanie przesunąć go z miejsca – wystarczy odpowiednio nacisnąć na kierownicę.

Choć przeprowadzono kilka udanych testów prototypów eksperymentalnych – przy bardzo małych uwolnieniach energii rzędu kilkudziesięciu mikronów (waga małej monety) – wyniki żadnego z badań nie zostały opublikowane w żadnym recenzowanym piśmie dziennik. Oznacza to, że każdy pozytywny wynik należy traktować z dozą zdrowego sceptycyzmu, co pozwala przyjąć, że zarejestrowany ciąg mógł być nieuwzględnioną siłą lub błędem sprzętu.

Dopóki technologia nie uzyska odpowiedniego potwierdzenia naukowego, logiczne byłoby założenie, że EmDrive w rzeczywistości nie działa. Jest jednak wiele osób, które eksperymentalnie udowodniły, że „niemożliwy” silnik elektromagnetyczny nadal działa:

W 2001 W 2009 roku Scheuer otrzymał od rządu brytyjskiego grant w wysokości 45 000 funtów na przetestowanie EmDrive. Stwierdził, że podczas badań uzyskano siłę ciągu 0,016 N, a to wymagało 850 W energii, ale żadna ekspertyza nie potwierdziła tego wyniku. Co więcej, liczby były tak małe, że można je było łatwo uznać za błąd pomiaru.

W 2008 roku grupa chińskich naukowców z Northwestern Polytechnic University pod przewodnictwem Yang Juana, zgodnie ze swoim oświadczeniem, potwierdziła wykonalność technologii wytwarzania ciągu poprzez rezonans elektromagnetyczny, a później opracowała własną model pracy silnik. W latach 2012-2014 przeprowadzono kilka udanych testów, w których przy użyciu energii 2500 watów udało się uzyskać ciąg 750 miliniutonów.

W 2014 W tym roku naukowcy z NASA przetestowali swój model EmDrive, a testy odbywały się również w warunkach próżniowych. I znowu naukowcy ogłosili udany eksperyment (zarejestrowali ciąg 100 μN), którego wyniki ponownie nie zostały potwierdzone niezależnych ekspertów. Jednocześnie inna grupa naukowców z agencji kosmicznej była bardzo sceptyczna wobec prac swoich kolegów – nie mogli jednak ani obalić, ani potwierdzić możliwości zastosowania tej technologii, wzywając do bardziej pogłębionych badań.

W 2015 r W 2009 roku ta sama grupa NASA przetestowała inną wersję silnika Cannae Drive (dawniej Q-drive), stworzoną przez inżyniera chemika Guido Fettę i odnotowała pozytywne wyniki. Niemal w tym samym czasie niemieccy naukowcy z Politechniki Drezdeńskiej opublikowali także wyniki, w których w przewidywalny sposób potwierdzili obecność „niemożliwego” ciągu.

I już pod koniec 2015 roku, kolejny eksperyment NASA przeprowadzony przez grupę Eagleworks (Johnson Space Center) ostatecznie potwierdził opłacalność tej technologii. Testy przeprowadzono z uwzględnieniem wcześniejszych błędów, a mimo to wyniki były pozytywne - silnik EmDrive wytwarza przyczepność. Jednocześnie naukowcy przyznają, że odkryto nowe, nieuwzględnione czynniki, z których jednym może być rozszerzalność cieplna, która znacząco wpływa na urządzenie w warunkach próżni. Niezależnie od tego, czy praca zostanie przekazana do recenzji naukowej, czy nie, naukowcy z Glenn Research Center w Cleveland w stanie Ohio, Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA i Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa są pewni, że eksperymenty warto kontynuować.

CO EMDRIVE DLA NAS ŚWIECI

Ogólnie rzecz biorąc, społeczność naukowa jest bardzo ostrożna we wszystkim, co dotyczy EmDrive i ogólnie silników wnękowych z rezonansem elektromagnetycznym. Ale z drugiej strony taka liczba badań rodzi kilka pytań. Skąd tak duże zainteresowanie tą technologią i dlaczego tak wiele osób chce ją przetestować? Co właściwie ma do zaoferowania silnik o tak atrakcyjnej koncepcji?

Od różnego rodzaju satelitów atmosferycznych po bezpieczniejsze i wydajniejsze samochody – m.in szeroki zakres zastosowania są przewidywane dla nowego urządzenia. Ale główną, prawdziwie rewolucyjną konsekwencją jego wdrożenia są niewyobrażalne horyzonty, które otwierają się przed podróżami kosmicznymi.

Potencjalnie statek wyposażony w silnik EmDrive może dotrzeć na Księżyc w zaledwie kilka godzin, na Marsa w 2-3 miesiące, a na Plutona w około 2 lata (dla porównania: sonda New Horizons doleciała do Plutona ponad 9 lat) lat). To dość głośne stwierdzenia, jeśli jednak okaże się, że technologia ma realne podstawy, liczby te nie będą już tak fantastyczne. A to uwzględnia fakt, że nie ma potrzeby transportu ton paliwa, produkcja statków kosmicznych stanie się prostsza, a one same będą znacznie lżejsze i znacznie tańsze.

Dla NASA i podobnych organizacji, w tym wielu prywatnych korporacji kosmicznych, takich jak SpaceX czy Virgin Galactic, lekki i niedrogi statek, który może szybko dotrzeć do najdalszych zakątków Układu Słonecznego, to coś, o czym można tylko marzyć. Jednak aby wdrożyć tę technologię, nauka będzie musiała jeszcze ciężko pracować.

Jednocześnie Scheuer jest głęboko przekonany, że do wyjaśnienia działania EmDrive nie są potrzebne żadne teorie pseudonaukowe ani kwantowe. Wręcz przeciwnie, ma pewność, że technologia nie wykracza poza dotychczasowy model mechaniki Newtona. Na poparcie swoich słów napisał kilka artykułów, z których jeden jest obecnie recenzowany. Dokument ma zostać opublikowany w tym roku. Jednak jego wcześniejsze prace były krytykowane za nieprawidłowe i niespójne badania naukowe.

Pomimo upierania się, że silnik działa w ramach istniejących praw fizyki, Scheuerowi udaje się również poczynić pewne szalone domysły na temat EmDrive. Stwierdził na przykład, że nowy silnik napędzany jest polem warp i dlatego najnowsze wyniki NASA zakończyły się sukcesem. Odkrycia te przyciągnęły wiele uwagi społeczności internetowej. Jednak znowu dzisiaj nie ma przejrzystych i otwartych danych pomocniczych, a aby technologia została zaakceptowana przez oficjalną naukę, należy przeprowadzić więcej niż jedno pogłębione badanie.

Colin Johnston, pracownik Planetarium Armagh, napisał, w którym skrytykował EmDrive i niejednoznaczne wyniki wielu przeprowadzonych eksperymentów. Ponadto Corey S. Powell z Discovery opracował własny silnik dla silników EmDrive i Cannae Drive, podobnie jak to zrobił w przypadku badań NASA. Profesor matematyki i fizyki John S. Baez ogólnie nazwał koncepcję Technologia ta jest „nonsensem” i jej wnioski odzwierciedlają odczucia wielu naukowców.

Silnik EmDrive został przyjęty z entuzjazmem przez wielu, m.in. przez serwis NASASpaceFlight.com, który zamieścił informacje o najnowszych eksperymentach Eagleworks, oraz popularny magazyn New Scientist, który napisał pozytywną i optymistyczną recenzję silnika elektromagnetycznego, w której jednak nie zapomniał wspomnieć o konieczności zapewnienia dodatkowe fakty, obowiązkowe w przypadku takich kontrowersyjnych kwestii. Ponadto pasjonaci z całego świata zaczęli budować własne modele silników o ciągu „nieznanego pochodzenia”; jedną z ciekawych wersji roboczych, stworzonych w warunkach „garażowych”, zaproponował rumuński inżynier Iulian Berca.

Przed wyciągnięciem ostatecznych wniosków należy pamiętać, że fizyka w zasadzie wyklucza pojawienie się jakiegokolwiek ciągu w EmDrive i podobnych urządzeniach. Jednak naprawdę sprawdzone, działające wersje silników fal elektromagnetycznych mogą otworzyć niespotykane dotąd możliwości zarówno w transporcie kosmicznym, jak i naziemnym oraz zrewolucjonizować nowoczesna nauka do góry nogami. Tymczasem większość naukowców ma tendencję do klasyfikowania EmDrive jako science fiction. opublikowany

Udana eksploracja kosmosu wymaga od ludzkości ciągłego studiowania i odkrywania nowych technologii, które pozwolą nam mieć więcej potężny sprzęt oraz stworzyć systemy podtrzymywania życia załogi na potrzeby dalszych lotów kosmicznych. Jedną z takich rewolucyjnych technologii mógłby być hipotetyczny silnik elektromagnetyczny EmDrive, co do niedawna uważano za niemożliwe. Jednak w 2016 roku NASA opublikowała wyniki badań i eksperymentów przeprowadzonych na silniku, które potwierdzają jego osiągi. Kolejnym krokiem amerykańskiej agencji kosmicznej w badaniu tego zagadnienia jest przeprowadzenie w przestrzeni kosmicznej eksperymentów z silnikiem EmDrive.

Ale zacznijmy po kolei

Przede wszystkim rozważmy krótko zasadę działania zwykłego silnika rakietowego. Istnieją trzy najpopularniejsze typy silników rakietowych:

Chemiczny – najczęstszy typ silnik rakietowy. Jego zasada działania jest następująca: w zależności od stanu skupienia paliwa (paliwo stałe lub silnik płynny) w taki czy inny sposób utleniacz miesza się z paliwem, tworząc paliwo. Po reakcji chemicznej paliwo spala się, pozostawiając produkty spalania – szybko rozprężający się, ogrzany gaz. Strumień tego gazu opuszcza dyszę rakiety, tworząc tzw. „płyn roboczy”, czyli ten sam „ognisty” strumień, który często widzimy na przykład w programach telewizyjnych lub filmach.
Silnik jądrowy to rodzaj silnika, w którym gaz (taki jak wodór lub amoniak) jest podgrzewany w celu uzyskania energii z reakcji jądrowych (rozszczepienia lub syntezy jądrowej).
Elektryczny – silnik, w którym nagrzewa się gaz energia elektryczna. Przykładowo silnik cieplny podgrzewa gaz (płyn roboczy) za pomocą elementu grzejnego, natomiast typ statyczny przyspiesza ruch cząstek gazu za pomocą pola elektrostatycznego.

Zespół silnika odrzutowego

Obudowa takiego silnika musi być wykonana z metalu nie podlegającego zużyciu.

Niezależnie od wyboru typu silnika, jego działanie będzie wymagało imponującego zapasu paliwa, co sprawia, że statek kosmiczny jest znacznie cięższy i wymaga więcej mocy z tego samego silnika.

Silnik EmDrive – co to jest i jak działa?

W 2001 roku brytyjski inżynier Roger Scheuer zaproponował nowy typ silnik elektryczny, którego zasada zasadniczo różni się od zasady działania silników wymienionych powyżej.

Konstrukcja to zamknięta metalowa komora (rezonator) w kształcie ściętego stożka (coś w rodzaju wiadra z pokrywką), która ma określony współczynnik odbicia promieniowania mikrofalowego. Magnetron podłączony do stożka generuje promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie mikrofal, które wchodzi do rezonatora i wytwarza tam tzw. falę stojącą. Z powodu rezonansu wzrasta energia wibracyjna mikrofal.

Jak wiadomo, światło lub promieniowanie elektromagnetyczne wywiera nacisk na powierzchnię. Ze względu na zwężenie komory w jedną stronę ciśnienie mikrofal na mniejszej podstawie ściętego stożka jest mniejsze niż ciśnienie na większej podstawie. Jeśli potraktujemy kamerę jako układ zamknięty, wówczas efektem opisanego powyżej efektu będzie jedynie obciążenie materiału kamery, a bardziej po jednej jego stronie. Jednak twórca koncepcji Silnik EmDrive twierdzi, że układ ten jest otwarty ze względu na maksymalną prędkość przemieszczania się promieniowania elektromagnetycznego („prędkość światła”).

Fizyczna zasada działania takiego silnika nie jest do końca jasna. Roger Scheuer jest przekonany, że wyjaśnienia tej technologii są możliwe w ramach dobrze znanej mechaniki Newtona. Prawdopodobnie na skutek obecności w komorze odbicia promieniowania mikrofalowego pewna niewielka część promieniowania wychodzi na zewnątrz, poza rezonator, co powoduje otwarcie układu. Jednocześnie emisja promieniowania od strony większej podstawy ściętego stożka następuje w większym stopniu ze względu na większą powierzchnię podstawy. Wtedy powstające promieniowanie mikrofalowe będzie analogiem płynu roboczego, który wytwarza ciąg, poruszający statek kosmiczny w kierunku przeciwnym do emitowanych mikrofal.

Jednocześnie badacze NASA sugerują, że prawdziwe działanie silnika leży znacznie głębiej, w mechanice kwantowej, w ogólnej teorii względności, zgodnie z którą układ jest otwarty. Upraszczając teorię maksymalnie, można powiedzieć, że cząstki mogą znikać i rodzić się w zamkniętej pętli czasoprzestrzeni.

Możliwość wdrożenia silnika podobną metodą oceniało kilka organizacji badawczych, w tym NASA.

Wyniki eksperymentalne

W ciągu 15 lat przeprowadzono wiele eksperymentów. I choć wyniki większości z nich potwierdziły funkcjonalność koncepcji silnika, opinia niezależnych ekspertów różniła się od opinii eksperymentatorów. Główny powód obaleniem wyników eksperymentów jest fakt nieprawidłowego ustawienia i wdrożenia eksperymentu.

Wreszcie amerykańska agencja kosmiczna, mająca wystarczające środki, aby stworzyć eksperyment mogący wydać ostateczny werdykt, podjęła badania nad silnikiem EmDrive. Mianowicie laboratorium eksperymentalne NASA – Eagleworks, gdzie skonstruowano prototypowy silnik EmDrive. Silnik umieszczono w próżni, gdzie wykluczono jakąkolwiek konwekcję cieplną i okazało się, że prototyp rzeczywiście był w stanie wytworzyć ciąg. Według najnowszego raportu NASA laboratorium było w stanie uzyskać ciąg o współczynniku mocy 1,2 ± 0,1 mN/kW. Liczba ta jest wciąż znacznie niższa od mocy stosowanych obecnie silników rakietowych, ale około stukrotnie wyższa od mocy silników fotonowych i żagli słonecznych.

Wraz z publikacją raportu z eksperymentu eksperyment na silniku w warunkach naziemnych prawdopodobnie dobiegł końca. NASA planuje dalsze eksperymenty z EmDrive w kosmosie.

Aplikacja

Obecność takiego silnika w rękach ludzkości znacznie poszerza możliwości eksploracji kosmosu. Zaczynając od stosunkowo małych rozmiarów, EmDrive zainstalowany na ISS znacznie zmniejszyłby rezerwy paliwa na stacji. Wydłużyłoby to żywotność stacji, a także znacznie ograniczyłoby misje cargo związane z dostawą paliwa. W konsekwencji zmniejszeniu ulegnie finansowanie misji i wsparcie funkcjonowania stacji.

Jeśli weźmiemy pod uwagę zwykłego satelitę geostacjonarnego, na którym zostanie zainstalowany ten silnik, masa urządzenia zmniejszy się o ponad połowę. Podobnie obecność EmDrive wpłynie na załogowy statek kosmiczny, który będzie poruszał się zauważalnie szybciej.

Jeśli popracujemy także nad mocą silnika, to według obliczeń potencjał EmDrive pozwala nam dostarczyć sześciu astronautów i część sprzętu, a następnie wrócić na Ziemię w ciągu około 4 godzin. Podobnie lot na Marsa przy użyciu podobnej technologii zajmie kilka miesięcy. Lot do Plutona potrwa około dwóch lat. Nawiasem mówiąc, ukończenie tego zajęło stacji Nowe Horyzonty 9 lat.

Podsumowując, należy zauważyć, że technologia EmDrive może znacznie zwiększyć prędkość statku kosmicznego i zaoszczędzić na jego eksploatacji i paliwie. Ponadto silnik ten pozwala ludzkości na realizację tych misji kosmicznych, które dotychczas były na granicy możliwości.

Ostatni rok Firma Volvo wprowadził nową rodzinę 4-cylindrowych 2-litrowych jednostek napędowych Drive-E. Linia obejmuje obecnie dwa silniki benzynowe - T5 o mocy 245 KM. i T6 o mocy 306 KM, a także diesel D4 o mocy 181 KM. W planach jest rozszerzenie tej gamy: moc silników wysokoprężnych Drive-E będzie wynosić od 120 do 230 KM, a silników benzynowych – od 140 do 306 KM. (prawdopodobnie więcej). Nie będzie to trudne do osiągnięcia dzięki zastosowaniu sprężarek o różnej konstrukcji i wydajności. Tak więc przy tej samej objętości silników benzynowych T5 i T6, pierwszy jest wyposażony w turbosprężarkę, a drugi w kombinację turbiny i mechanicznej doładowania. Stąd różnica w zyskach.

Jeśli chodzi o nowy turbodiesel Drive-E D4, jego główną atrakcją jest technologia precyzyjnego sterowania wtryskiem paliwa i-ART (inteligentna technologia udoskonalania dokładności). Główną różnicą w stosunku do powszechnie stosowanych obecnie układów Common Rail jest obecność indywidualnych czujników ciśnienia i mikrokontrolerów sterujących wtryskiem w każdym z czterech wtryskiwaczy. System i-ART monitorując ciśnienie w każdym wtryskiwaczu, pozwala na dokładniejsze dozowanie paliwa do cylindrów silnika. Zapewnia to zwiększoną wydajność i płynną pracę silnika. Ciśnienie wtrysku zwiększone do 2500 barów również przyczynia się do zmniejszenia zużycia paliwa i szkodliwych emisji. Na przykład w modelu Volvo XC70 z nowym silnikiem Drive-E D4 zużycie paliwa wynosi 4,9 l/100 km w porównaniu do 5,9 l/100 km w przypadku poprzedniego silnika wysokoprężnego.

Nawiasem mówiąc, charakterystyczna jest również wysoka wydajność jednostki benzynowe Linia Drive-E. Tym samym w przednionapędowym Volvo S60 z nowym silnikiem T5 zużycie benzyny spadło z 8,6 l/100 km (w poprzednim T5 - 249 KM) do 6,0 l/100 km cykl mieszany, a w crossoverze XC60 ten sam silnik Drive-E T5 pokonuje swojego poprzednika (240 KM) o prawie dwa litry na sto – 6,7 l/100 km w porównaniu z 8,5 l/100 km. Aby być uczciwym, należy zauważyć, że nowa 8-biegowa automatyczna skrzynia biegów Aisin również znacząco przyczynia się do tych oszczędności.

W Rosji nowe silniki są już dostępne. To prawda, że jak dotąd są tylko dwa - na początku oferują kupującym kombi z napędem na wszystkie koła XC70 z silnikiem Diesla D4 oraz modele S60, S80 i XC60 z silnikiem benzynowym T5. Razem z nowymi jednostki napędowe Zadebiutowały także systemy monitorowania pasa ruchu i systemy wspomagania. parkowanie równoległe, a także elektryczne wspomaganie kierownicy z trzema ustawieniami.

Zawsze online!

System multimedialny Sensus Connect to kolejna nowość, która pojawiła się w ostatnim czasie Modele rosyjskie Volvo. Główną cechą jest dostęp do różnych usług online i wbudowana przeglądarka do surfowania po Internecie. Połączenie z siecią WWW otwiera na przykład możliwość słuchania ponad 100 tysięcy internetowych stacji radiowych za pomocą usługi TuneIn. Możesz wdrożyć w swoim samochodzie własny punkt dostępowy Wi-Fi, przeznaczony do podłączenia nawet ośmiu gadżetów mobilnych. Możesz też zainstalować na swoim smartfonie specjalną aplikację i zdalnie otrzymywać informacje o swoim samochodzie. Możesz samodzielnie aktualizować mapy w systemie Sensus Nawigacja. W najbliższej przyszłości powinno być możliwe pobieranie i instalowanie aplikacji. Otóż sterowanie systemem Sensus Connect odbywa się zarówno poprzez interfejs na konsoli środkowej lub na kierownicy, jak i za pomocą sterowania głosowego, co pozwala nie odrywać kierowcy od drogi.

Niezależne testy silnika o nieznanej zasadzie działania EmDrive, które zdawały się potwierdzać istnienie jego „anomalnego” ciągu, po raz kolejny zakończyły się niezwykle krytycznymi recenzjami środowiska naukowego. Doszło do tego, że niektórzy fizycy teoretyczni proponują w ogóle nie brać pod uwagę wyników eksperymentu, ponieważ „nie mają one jasnego wyjaśnienia teoretycznego”. Lenta.ru postanowiła dowiedzieć się, dlaczego tak się dzieje i jakie inne niezwykłe środki transportu w kosmosie wymyśliła ludzkość na przestrzeni swojej historii.

EmDrive

Podróże międzygwiezdne przy obecnym stanie techniki są niemożliwe – mówi sama fizyka ze swoim prawem zachowania pędu. Parafrazując sławną postać, aby przyspieszyć coś, czego potrzebujesz, musisz najpierw rzucić w przeciwnym kierunku coś niepotrzebnego - na przykład paliwo rakietowe, którego nie możesz zaoszczędzić na wyprawę poza granice Układu Słonecznego.

Aby przełamać ten impas, entuzjaści eksploracji kosmosu okresowo ogłaszają urządzenia takie jak silnik EmDrive - który, jak zapewniamy, nie wymaga uwalniania paliwa do nabrania prędkości. Z wyglądu hipotetyczny silnik to wiadro z magnetronem (generatorem mikrofal, jak w kuchence mikrofalowej) w środku. Zdaniem wynalazców, skoro z wiadra nie wydobywają się mikrofale, oznacza to, że nie jest wyrzucany żaden materiał, natomiast samo „wiadro” wytwarza ciąg, który jest rejestrowany w eksperymentach od 2002 roku do chwili obecnej. Co więcej, jeden taki eksperyment przeprowadzono w NASA, kolejny przeprowadził niedawno Martin Tajmar, kierownik Niemieckiego Instytutu Inżynierii Kosmicznej na Politechnice w Dreźnie. Obie instytucje trudno nazwać rajem naukowych maniaków – może za anomalnym pchnięciem EmDrive kryje się coś?

Ich przeciwnikom to jednak nie przeszkadza. Niektórzy, jak Sean Carroll z California Institute of Technology, po prostu charakteryzują EmDrive słowami, których nie da się powtórzyć w rosyjskojęzycznych mediach. Bardziej powściągliwi wyrażają tę samą myśl inaczej: EmDrive narusza prawo zachowania pędu. A Eric W. Davis z Institute for Advanced Study w Austin (USA) dodaje: nawet gdyby rzeczywiście powstał ciąg, ale ponieważ w testach byłby on wykrywany jedynie w dziesiątkach mikroniutonów, to profesjonaliści pracujący w przemyśle lotniczym „nie są tym zainteresowani” w ogóle nowych metod.” ruchy generujące ciąg mierzony jedynie w mikroniutonach” – jest za mały.

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że to ostatnie stwierdzenie jest dość ryzykowne. Według wspomnianych eksperymentów NASA zarejestrowany ciąg wynosił 0,4 niutona na kilowat – i choć liczba ta jest naprawdę niewielka, silnik o takich parametrach dostarczyłby do Plutona Nowe Horyzonty w półtora roku, a nie wymaganą dekadę w praktyce. Innymi słowy, w przypadku lotów naprawdę długodystansowych sytuacja jest bardzo daleka od „bezinteresowności”.

Zdjęcie: M. Tajmar i G. Fiedler / Instytut Inżynierii Kosmicznej, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Niemcy

Trudniejszym pytaniem jest, czy EmDrive faktycznie działa, czy też w eksperymentach „rejestruje się” nieistniejący ciąg. Martin Tajmar to znany „pogromca mitów”, eksperymentator, który przeprowadził kilka „anomalnych” eksperymentów, odnajdując źródła ich anomalii w trudnych do wykrycia błędach pomiarowych. Tym razem użył wagi skrętnej, a sam eksperyment przeprowadził w głębokiej próżni, aby wyeliminować wpływ konwekcji powietrza. Wszystko to nie pomogło usunąć nienormalnych pragnień.

Przeciwnicy nie stracili jednak sceptycyzmu. Fakt, że ciąg nie zniknął od razu po wyłączeniu EmDrive może wskazywać, że mówimy o jakimś efekcie termicznym wpływającym na odczyty urządzeń rejestrujących. Należy zauważyć, że Tajmar w swojej pracy szczegółowo opisuje środki podjęte w celu ochrony termicznej i ekranowania magnetycznego, czego z jakiegoś powodu nie zauważają jego krytycy (będący fizykami teoretycznymi).

Najbardziej niepokojąca jest teza Erica Davisa, że praca Tajmara „nie zostanie zaakceptowana w recenzowanych czasopismach” tylko dlatego, że nie oferuje teoretycznego mechanizmu, który mógłby wyjaśnić zaobserwowany anomalny ciąg. Oczywiście Davis jest świadomy tego, jak Michelson i Morley w XIX-wiecznym American Journal of Science opisali eksperyment, nie proponując żadnego spójnego mechanizmu teoretycznego, który mógłby go wyjaśnić. Gdyby wówczas czasopismo zajęło stanowisko Davisa, wyniki najważniejszego eksperymentu, który spowodował kryzys teorii eteru i ostatecznie powstanie teorii względności, po prostu nie zostałyby opublikowane. Eksperymenty nad rozpadem beta w latach 1914-1930 formalnie całkowicie naruszyły prawo zachowania energii, ale trudno sobie wyobrazić, jak jeden z ówczesnych fizyków powiedział: „dane na ten temat nie trafią do recenzowanych czasopism, ponieważ nie są wyjaśnione teoretycznie.”

Zdjęcie: M. Tajmar i G. Fiedler / Instytut Inżynierii Kosmicznej, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, Niemcy

Ponownie brak teoretycznego wyjaśnienia ciągu EmDrive oznacza, że najprawdopodobniej nie działa on – przynajmniej nie w taki sposób, w jaki opisuje to jego twórca, Roger Shawyer. Jednak stanowisko Davisa, które sprowadza się do stwierdzenia „nie należy tracić czasu na eksperymenty, jeśli nie mają one teoretycznego wyjaśnienia”, jest niewątpliwie nietypowe dla naukowca.

Pociski nuklearne i żarówki

Jednak EmDrive nie jest jedyną firmą, która próbuje przenieść loty kosmiczne na zupełnie nowy poziom. Ostatecznie najszybszy statek kosmiczny wystrzelony przez ludzi, Helios-2, ledwo przekroczył granicę 70 kilometrów na sekundę. Przy tej prędkości lot do gwiazd zajmie tysiące lat, co czyni go praktycznym.

Pierwszą poważną próbę przekroczenia prędkości rakiet chemicznych podjęto w amerykańskim projekcie Orion już w latach pięćdziesiątych XX wieku. W jego ramach zaproponowano zdetonowanie małych bomb wodorowych około stu metrów za tylną płytą amortyzującą statku kosmicznego. W tym celu płytkę pokryto cienką warstwą smar grafitowy, który odparował po eksplozji, ale nie pozwolił na przegrzanie statku. Nieprzypadkowo napisaliśmy „pokryty”: oprócz obliczeń przeprowadzono także eksperymenty na takim locie z impulsem wybuchowym, choć przy pomocy konwencjonalnych materiałów wybuchowych:

Kluczowy problem Oriona jest oczywisty: podczas startu spowodowałby opad radioaktywny. Oczywiście można go było złożyć w kosmos i wysłać tylko do długie podróże. Według obliczeń Freemana Dysona z lat 60. XX w. bezzałogowy Orion mógłby dotrzeć do Alfa Centauri za 133 lata – ale kosztowałoby to kilkaset miliardów dolarów.

Po upadku Oriona naukowcy w USA i ZSRR wpadli na inny pomysł: zamiast stosować eksplozje termojądrowe, zastosować konwencjonalny reaktor jądrowy, który podgrzewa wodór do 2-3 tysięcy stopni. Najbardziej wydajny silnik tego typu, radziecki RD-0410, został przetestowany w Kazachstanie i w zasadzie pozwolił na stosunkowo czyste nuklearne wystrzelenie statku kosmicznego z Ziemi. Ponieważ z uranu można wydobyć znacznie więcej energii niż z paliw chemicznych, teoretycznie takie środki przyspieszania umożliwiły załogowy lot na Marsa („Mars-94”)

Pojawiła się także konkurencyjna koncepcja – tzw. „żarówka nuklearna”. W nim rdzeń reaktora pokryto powłoką kwarcową, przez którą promieniowanie podgrzało gaz w obszarze roboczym silnika do 25 tysięcy stopni. W tej temperaturze rdzeń reaktora emituje promieniowanie ultrafioletowe, dla którego kwarc jest przezroczysty, co zapobiega jego przegrzaniu. Ogrzany gaz porwany przez wytworzony wir nie powinien z kolei spowodować przegrzania powłoki silnika. Awans temperatura robocza radykalnie poprawił wszystkie parametry silnika o rząd wielkości - ale w ZSRR sprawa nie poszła dalej niż rozwój koncepcji, po czym całkowicie stracił wszelkie perspektywy finansowania.

Zdjęcie: NASA

Jednakże żarówka nuklearna wydaje się być bardzo realistycznym projektem, który mógłby osiągnąć duże prędkości dla masywnych statków kosmicznych przy użyciu istniejącej technologii. Niestety, jego ciąg jest dobry do szybkich podróży międzyplanetarnych, ale raczej słaby do lotów międzygwiezdnych.

Loty bez paliwa

150 lat temu, po tym jak Maxwell opisał naturę światła, Juliusz Verne zasugerował, że do podróży międzygwiezdnych najlepiej nadawałby się żagiel odbijający światło – wtedy zamiast paliwa statek byłby przyspieszany przez fotony. Po przybyciu do układu najbliższej gwiazdy ten sam żagiel spowolni ją, także bez paliwa.

Technicznie projekt jest ograniczony jednym czynnikiem: statek poruszający się z prędkością bliską światłu musi mieć żagle o powierzchni kilkudziesięciu kilometrów kwadratowych i wadze nie większej niż 0,1 grama na metr kwadratowy, co jest niezwykle trudne do zrealizowania w praktyce.

Jednak już w latach 70. zaproponowano tak zwany żagiel laserowy: znacznie mniejszy reflektor przyspieszany przez emiter laserowy z orbity bliskiej Ziemi. Przez wiele lat nie można było zbudować laserów o wymaganej mocy. Jednak kilka lat temu Philip Lubin z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (USA) zaproponował zamiast tego utworzenie grup wielu mniejszych emiterów działających na zasadzie anteny z układem fazowanym, których moc końcowa ograniczona jest jedynie ich liczbą. W ramach jego koncepcji DESTAR-6 możliwe jest przyspieszenie ważącej 10 ton sondy kosmicznej do prędkości bliskiej prędkości światła w Układzie Słonecznym – w odległości do 30 jednostek astronomicznych od Słońca (wtedy problemy z ogniskowaniem laserów nie pozwolą statek przyspiesza).

Ilustracja: Philip M. Lubin

Oczywiście DESTAR-6 musi być ogromną siłą. Każdy z jego elementów, według projektu Lubina, musi być zasilany panelami słonecznymi i dlatego wymiary ogólne Takich grup jest od tysiąca do tysiąca kilometrów. Przy dzisiejszych cenach za wyniesienie ładunku na orbitę są to te same setki miliardów dolarów, co w przypadku projektów takich jak Orion.

Dlatego latem 2015 roku Lubin zaproponował zastosowanie sond o minimalnej masie: dużych płytek półprzewodnikowych, na których proponuje się umieścić wszystkie elementy elektroniczne i optyczne niezbędne dla sondy. Będzie ich wystarczająco dużo, aby wykonać zdjęcia w zakresie optycznym, przetworzyć i wysłać je na Ziemię, wykorzystując energię paneli słonecznych z przedniej powierzchni płyt. Grubość płytek może być taka sama, jak w przypadku nowoczesnych podłoży krzemowych - mniejsza niż milimetr. Zmniejszając masę sondy do dziesięciu kilogramów, możliwe będzie dostarczenie sondy do Alfa Centauri już za 20 lat (0,2 prędkości światła). Rozmiar przyspieszającej konstelacji satelitów z laserami na pokładzie można zmniejszyć do 33 na 33 kilometry. Oczywiście zdjęcia na nim nie będą idealne, a sonda nie będzie mogła tam zwolnić, dlatego pierwsza misja do gwiazd będzie przypominać przelot obok Plutona przez New Horizons. Jednak na tle naszej obecnej wiedzy o układzie Alfa Centauri byłaby to manna z nieba.

Podróż FTL?

Wszystkie zaproponowane powyżej opcje wymagają co najmniej kilkudziesięciu lat oczekiwania. Czy nie ma szybszego sposobu? W pierwszej połowie lat 90. pytanie to przyszło do głowy meksykańskiemu fizykowi Miguelowi Alcubierre’owi. Jeśli okaże się, że możliwe będzie uzyskanie ujemnej masy/energii, można by ją wykorzystać do stworzenia „bańki”, która ściska przestrzeń bezpośrednio przed nią i rozszerza ją za nią – zasugerował naukowiec. Pomysł był czysto teoretyczny, a nawet fantastyczny. Nawet jeśli istnieje energia ujemna, przesunięcie bańki o średnicy 200 metrów wymagałoby energii równoważnej masie Jowisza. Jednak w ciągu ostatnich kilku lat zaproponowano modyfikacje jego koncepcji „bańki” poprzez porównanie parametrów dwóch połówek rozdzielonej wiązki lasera, z których jedną poddaje on efektowi teoretycznie zdolnemu do zaginania przestrzeni. W 2013 roku w takim eksperymencie uzyskano oznaki zakrzywienia przestrzeni – bez materii o ujemnej masie. Niestety wyniki nie były ostateczne: zbyt duże zakłócenia wpływają na interferometr, którego czułość należy znacznie zwiększyć.

A skoro mowa o EmDrive: aby znaleźć wyjaśnienie anomalnego ciągu wytwarzanego przez „wiadro”, grupa White'a przeprowadziła eksperyment z wnęką rezonansową EmDrive, przepuszczając przez nią wiązkę lasera z interferometru. Naukowcy stwierdzili, że w niektórych przypadkach wiązka potrzebowała innego czasu, aby przejść przez wnękę. Sam White jest skłonny interpretować to jako oznakę, że z jakiegoś powodu we wnęce znajdują się niewielkie krzywizny przestrzeni, co może być w jakiś sposób powiązane z anomalnym ciągiem EmDrive.

Brak wyjścia?

Żaden silnik, dla którego nie podejmuje się żadnych kroków w celu opracowania, jest niemożliwy. Pierwszy samochód z silnikiem wewnętrzne spalanie cofnął się już w 1807 roku, jednak brak zainteresowania wynalazkiem (i szeregiem podobnych) doprowadził do tego, że większość ludności świata za wynalazcę samochodu uważa Forda lub Daimlera. Podobna historia wydarzyła się z silnik parowy oraz turbina, której wszystkie elementy wykonano w czasach Cesarstwa Rzymskiego. Jeśli uznamy podróże międzygwiezdne za niemożliwe, niewątpliwie tak pozostanie.

A jednak jest nadzieja. Wystarczająco bezpieczne nuklearne silniki rakietowe testowano kilkadziesiąt lat temu; podobnie jak technologie żagli laserowych, są one dziś całkiem realne – gdyby tylko istniała chęć ich zastosowania. Być może będziemy mieli szczęście i fizycy odkryją nowe zjawiska, które pozwolą nam powtórzyć historię odkrycia energii jądrowej. Kiedy w 1934 roku Einstein powiedział światu, że „nie ma najmniejszych oznak tego, że energia atomowa zostanie kiedykolwiek wykorzystana”, Leo Sillard właśnie opracowywał koncepcję jądrowej reakcji łańcuchowej, a oparty na niej reaktor atomowy był już tylko osiem lat od powstania wodowanie.

Sześcioczęściowy satelita CubeSat firmy Cannae. Renderowanie: Cannae Inc.

Co to jest Em-Drive – komentarz eksperta

- Kandydat nauk technicznych

Napęd Em, Napęd elektromagnetyczny, napęd elektromagnetyczny to eteryczny silnik oparty na magnetronie, który stanowi zagadkę dla fizyków dotkniętych ideologią relatywistyczną. Rozwój został po raz pierwszy zaprezentowany przez inżyniera lotniczego Rogera Scheuera(Roger Shawyer) w 2001 r., a istotę tej technologii można określić jako „bezpaliwowy silnik rakietowy” w tym sensie, że nie wymaga on paliwa, płynu roboczego, który wytwarza tradycyjny ciąg odrzutowy.

Chińscy naukowcy twierdzą, że stworzyli działającą wersję silnik bez paliwa EmDrive, którego zasada działania wciąż pozostaje nieznana. Urządzenie zostało przetestowane na pokładzie kosmicznego laboratorium Tiangong-2, a teraz będzie wykorzystywane na orbitujących satelitach.

Schemat jednego z działających prototypów EM-Drive

Em-Drive, ElectroMagnetic Drive, napęd elektromagnetyczny to eteryczny silnik oparty na magnetronie, który stanowi zagadkę dla fizyków dotkniętych ideologią relatywistyczną. Rozwój ten został po raz pierwszy wprowadzony przez inżyniera lotnictwa i kosmonautyki Rogera Shawyera w 2001 roku, a istotę tej technologii można opisać jako „bezpaliwowy silnik rakietowy” w tym sensie, że nie wymaga on paliwa – płynu roboczego wytwarzającego tradycyjny ciąg odrzutowy.

Brak dużych ilości płynu roboczego na pokładzie sprawi, że statek kosmiczny będzie lżejszy, łatwiejszy w napędzaniu i teoretycznie znacznie tańszy w produkcji. Ponadto taki silnik pozwoli osiągnąć niewiarygodnie duże prędkości: astronauci będą mogli dotrzeć do zewnętrznych granic Układu Słonecznego w ciągu zaledwie kilku miesięcy.

Rzecz w tym, że samo pojęcie ruchu bez reaktywnego wyzwolenia masy, jeśli przyjmiemy, że próżnia jest niczym, „nie pasuje” do prawa zachowania pędu, które głosi, że wewnątrz układu zamkniętego pozostają moment pędu liniowy i kątowy wartości stałe, na zewnątrz zależne od zmian zachodzących w tym układzie. Mówiąc najprościej, jeśli na ciało nie zostanie przyłożona siła zewnętrzna, nie można go przenieść z miejsca.

Tajemniczy silnik elektromagnetyczny, który wytwarza ciąg bez żadnych procesów reaktywnych, narusza także trzecią (nie mniej fundamentalną) zasadę dynamiki: „Na każde działanie zawsze przypada równa i przeciwna reakcja”. Jak zatem zachodzi „akcja” (napęd odrzutowy statku kosmicznego) bez „reakcji” (spalanie paliwa i wyrzucanie masy strumieniowej) i jak to w ogóle jest możliwe? Jeśli układ działa, oznacza to, że biorą w nim udział siły lub zjawiska o nieznanej naturze lub nasze rozumienie praw fizyki jest całkowicie błędne.

Zasada działania EM-Drive

Pomijając na chwilę relatywistyczną „niemożliwość” technologii, zdefiniujmy, czym ona jest. Zatem EM-Drive należy do kategorii maszyn, które w swojej pracy wykorzystują model „rezonansowego steru strumieniowego RF”. Urządzenia tego typu działają na zasadzie magnetronu, który emituje mikrofale do zamkniętej metalowej komory w kształcie ściętego stożka, które następnie odbijają się od jego tylnej ścianki, przenosząc ciąg strumienia do urządzenia. Znów, mówiąc potocznie, ciało po prostu „odpycha się” od siebie (jak głupi byli ludzie, którzy uwierzyli Albertowi Einsteinowi, a nie baronowi Munchausenowi, gdy opowiadał o tym, jak za włosy wyciągnął się z bagna).

Choć przeprowadzono kilka udanych testów prototypów eksperymentalnych – przy bardzo małym, rzędu kilku gramów nacisku (waga małej monety) – wyniki żadnego z badań nie zostały opublikowane w żadnym recenzowanym czasopiśmie. , które kategorycznie blokują wszelkie publikacje podważające dogmaty relatywistyczne. Oznacza to, że pozytywne wyniki i opisy technologii można znaleźć jedynie w Internecie.

Roger Scheuer i jego napęd EM

Dopóki technologia nie uzyska odpowiedniego oficjalnego potwierdzenia akademickiego, logiczne byłoby założenie, że EM-Drive w rzeczywistości nie działa. Jest jednak wiele osób, które eksperymentalnie udowodniły, że „niemożliwy” silnik elektromagnetyczny nadal działa:

W 2001 Scheuer otrzymał od rządu brytyjskiego grant w wysokości 45 tys. euro na testy dla EM-Drive. Stwierdził, że w trakcie badań uzyskano ciąg o wartości 0,016 N (~1,5 G), do czego potrzebne było 850 W energii, jednak ekspertyzy relatywistów w naturalny sposób obalają ten wynik. Co więcej, liczby były tak małe, że można je było łatwo uznać za błąd pomiaru.

W 2008 grupa chińskich naukowców z Northwestern Polytechnic University pod przewodnictwem Yang Huanga(Yang Juan), zgodnie z ich oświadczeniem, potwierdził wykonalność technologii wytwarzania ciągu poprzez rezonans elektromagnetyczny, a później opracował własny działający model silnika. W latach 2012-2014 przeprowadzono kilka udanych testów, w których udało się uzyskać siłę ciągu 0,75 N przy energia elektryczna zasilanie 2,5 kW.

W 2014 Naukowcy z NASA przetestowali swój model EM-Drive, a testy odbywały się również w warunkach próżniowych. I znowu naukowcy ogłosili udany eksperyment (zarejestrowali ciąg 0,0001 N), którego wyniki ponownie nie zostały potwierdzone przez niezależnych ekspertów. Jednocześnie inna grupa naukowców z agencji kosmicznej była bardzo sceptyczna wobec prac swoich kolegów – nie mogli jednak ani obalić, ani potwierdzić możliwości zastosowania tej technologii, wzywając do bardziej pogłębionych badań.

W 2015 r ten sam zespół NASA przetestował inną wersję silnika Cannae Drive (dawniej Q-drive), stworzoną przez inżyniera chemika Guido Fetta(Guido Fetta) i ogłosił pozytywny wynik. Niemal w tym samym czasie niemieccy naukowcy z Politechniki Drezdeńskiej opublikowali także wyniki, w których w przewidywalny sposób potwierdzili obecność „niemożliwego” ciągu.

Już pod koniec 2015 roku kolejny eksperyment NASA przeprowadzony przez grupę Eagleworks (Johnson Space Center) ostatecznie potwierdził opłacalność tej technologii. Testy przeprowadzono z uwzględnieniem wcześniejszych błędów, ale mimo to wyniki były pozytywne - silnik EM-Drive wytwarza przyczepność. Jednocześnie naukowcy przyznają, że odkryto nowe, nieuwzględnione czynniki, z których jednym może być rozszerzalność cieplna, która znacząco wpływa na urządzenie w warunkach próżni. Niezależnie od tego, czy praca zostanie przekazana do recenzji naukowej, czy nie, naukowcy z Glenn Research Center w Cleveland w stanie Ohio, Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA i Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa są pewni, że eksperymenty warto kontynuować.

Co nam daje EM-DRIVE?

Ogólnie rzecz biorąc, społeczność naukowa jest bardzo ostrożna we wszystkim, co dotyczy napędu EM i ogólnie silników wnękowych z rezonansem elektromagnetycznym. Ale z drugiej strony taka liczba badań rodzi kilka pytań. Skąd tak duże zainteresowanie tą technologią i dlaczego tak wiele osób chce ją przetestować? Co właściwie ma do zaoferowania silnik o tak atrakcyjnej koncepcji?

Od różnego rodzaju satelitów atmosferycznych po bezpieczniejsze i wydajniejsze samochody – tak szerokie zastosowanie przewiduje nowe urządzenie. Ale główną, prawdziwie rewolucyjną konsekwencją jego wdrożenia są niewyobrażalne horyzonty, które otwierają się przed podróżami kosmicznymi.

Potencjalnie statek wyposażony w silnik EM-Drive może dotrzeć na Księżyc w zaledwie kilka godzin, na Marsa w 2-3 miesiące, a na Plutona w około 2 lata (dla porównania: do Plutona doleciała sonda New Horizons ponad 9 lat). To dość głośne stwierdzenia, jeśli jednak okaże się, że technologia ma realne podstawy, liczby te nie będą już tak fantastyczne. A to uwzględnia fakt, że nie ma potrzeby transportu ton paliwa, produkcja statków kosmicznych stanie się prostsza, a one same będą znacznie lżejsze i znacznie tańsze.

Jednocześnie Scheuer jest głęboko przekonany, że do wyjaśnienia działania EM-Drive nie są potrzebne żadne teorie pseudonaukowe ani kwantowe. Wręcz przeciwnie, ma pewność, że technologia nie wykracza poza dotychczasowy model mechaniki. Na poparcie swoich słów napisał kilka artykułów, z których jeden jest obecnie recenzowany. Dokument ma zostać opublikowany w tym roku. Jednak jego wcześniejsze prace były krytykowane za nieprawidłowe i niespójne badania naukowe.

Pomimo upierania się, że silnik działa w ramach istniejących praw fizyki, Scheuerowi udaje się również poczynić pewne szalone założenia na temat napędu EM. Stwierdził na przykład, że nowy silnik napędzany jest polem warp i dlatego najnowsze wyniki NASA zakończyły się sukcesem. Odkrycia te przyciągnęły wiele uwagi społeczności internetowej. Jednak znowu dzisiaj nie ma przejrzystych i otwartych danych pomocniczych, a aby technologia została zaakceptowana przez oficjalną naukę, należy przeprowadzić więcej niż jedno pogłębione badanie.

Colin Johnston, pracownik Planetarium Armagh, napisał obszerny artykuł, w którym skrytykował EM-Drive i niejednoznaczne wyniki wielu przeprowadzonych eksperymentów. Ponadto Corey S. Powell z Discovery wydał wyrok skazujący za Silniki z napędem EM i Cannae Drive, podobnie jak w przypadku badań NASA. Inna dostojna małpa, profesor matematyki i fizyki John S. Baez, ogólnie nazwał koncepcję tej technologii „bzdurą”, a jego wnioski odzwierciedlają uczucia wielu tak zwanych naukowców, w rzeczywistości gawędziarzy nonsensów, którzy myślą, że skoro wpchali relatywistyczne bzdury, wszystko swoje życie, stali się naukowcami.

EM-Drive został przyjęty z entuzjazmem przez wielu, m.in. przez NASASpaceFlight.com, która zamieściła informacje o najnowszych eksperymentach Eagleworks oraz popularny magazyn New Scientist, który napisał pozytywną i optymistyczną recenzję napędu elektromagnetycznego, co jednak zrobiłem nie zapomnij wspomnieć o konieczności przedstawienia dodatkowych faktów wymaganych w przypadku tak kontrowersyjnych kwestii. Ponadto pasjonaci z całego świata zaczęli budować własne modele silników o ciągu „nieznanego pochodzenia”; jedną z ciekawych wersji roboczych, stworzoną w warunkach „garażowych”, zaproponował rumuński inżynier Julian Berka(Iulian Berca).

Trzeba zrozumieć, że fizyka relatywistyczna (fizyka Einsteina i jego apologetów) w zasadzie wyklucza pojawienie się jakiegokolwiek ciągu w napędzie EM i podobnych urządzeniach, ponieważ całkowicie zaprzecza eterowi, a jeśli się do tego przyzna, podpisze swój odwieczne oszustwo, zwiedzenie ludzkości. Jednak naprawdę sprawdzone, działające wersje napędu fal elektromagnetycznych mogą otworzyć niewidziane dotąd możliwości zarówno dla przestrzeni kosmicznej, jak i transportu naziemnego i wywrócić współczesną naukę do góry nogami, a raczej postawić ją na nogi po stuleciu relatywistycznego oszukiwania.

O projekcie EM-Drive kilka lat temu

14 lutego 2013 r. Na stronie internetowej Computerra.ru felietonista Wydawnictwa Computerra Jewgienij Zołotow opublikował „ Porażka jako paliwo sukcesu: dlaczego Chińczycy postępują słusznie, finansując silnik pseudonaukowy? ”, w którym już wtedy wyciągnięto wniosek:

„...Chińczycy z pewnością pierwsi dotrą do celu, niezależnie od tego, czy silnik elektromagnetyczny zacznie pracować w kosmosie, czy pozostanie nieruchomy. W odróżnieniu od autora EmDrive pracują na państwowej uczelni, za publiczne pieniądze: komunistyczne Celestial Empire dobrze odrobiło lekcje w szkole biznesu. Nie boją się stawiać na ryzykowne projekty.”

Artykuł zaprezentowano poniżej w skróconej formie.

„Cokolwiek powiesz, brytyjski inżynier-wynalazca Roger Schaer miał więcej szczęścia niż wielu jego kolegów. Kiedy na początku XXI wieku otrzymał niewielką dotację rządową na budowę prototypu innowacyjnego silnika rakietowego, nie mógł sobie wyobrazić, ile kręgów piekła musiałby przejść, zanim ktokolwiek potraktowałby jego pomysł poważnie. Dziś, ponad dziesięć lat później, nadal ogranicza się do eksperymentów laboratoryjnych, ale jego upór wzbudził zainteresowanie kilku zespołów naukowych na całym świecie i wkrótce przyciągnie wreszcie jakiegoś inwestora venture capital. Brak którego jest być może największą zagadką tej historii.

Projekt Shaera, który cyklicznie, mniej więcej raz na kilka lat trafia na pierwsze strony prasy popularnonaukowej, jest niezwykły, jeśli nie ekstrawagancki. Konkluzja jest taka. Po dwudziestu latach pracy u europejskiego giganta kosmicznego Astrium założył własną firmę Satellite Propulsion Research LLC i przy wspomnianym już wsparciu finansowym podjął fantastyczny temat: silnik wytwarzający ciąg bez wyrzucania substancji roboczej. Po tych słowach doświadczony czytelnik powinien zrobić grymas niedowierzania, gdyż cała fizyka, od mechaniki newtonowskiej po mechanikę kwantową, zabrania takiej sztuczki: aby wytworzyć ciąg, trzeba coś wyrzucić na zewnątrz statku, od czegoś odepchnąć się . A odepchnięcie od wody, ziemi, strumienia spalonego lub zjonizowanego gazu to drobnostka.

Schaer nie twierdził, że prawa fizyki są błędne – sugerował, że mylą się naukowcy, którzy je interpretują. Za przydzielone pieniądze zbudował kilka prototypów swojego EmDrive (skrót od „silnik elektromagnetyczny”). Według własnych pomiarów prototypy rozwinęły ciąg w ułamkach grama (szczegóły techniczne można znaleźć w artykule Andrieja Wasilkowa „ Krótka historiaśmiałe projekty”).

EmDrive to, z grubsza rzecz ujmując, kuchenka mikrofalowa w kształcie stożka, poza którą nic nie wycieka, a jedynie ciąg, który rzekomo powstaje w kierunku szerszego końca z powodu pewnego braku równowagi promieniowania elektromagnetycznego.

Do działania takiego silnika wystarczy prąd. Ciąg można zwiększać w nieskończoność, zwiększając rozmiar i stosując nadprzewodniki. Można go używać niemal wszędzie, od statków kosmicznych po lewitujące samochody. To oczywiście kuszące, ale dlaczego w takim razie nie zbudowano jeszcze pełnowymiarowego, praktycznie użytecznego prototypu? Faktem jest, że Shaer spotkał się z brakiem zaufania. Prawie nikt ze środowiska naukowego go nie wspierał. Krytycy tłumaczą powstały ciąg błędami w obliczeniach i błędami pomiarowymi: mówią, że taki „silnik” będzie działał na stanowisku badawczym, ale w przestrzeni kosmicznej, gdzie nie jest zawieszony na zawiasach, ale pozostawiony własnym urządzeniom, ciąg będzie być zerem.

Więc co to jest? Nieporozumienie? Oszustwo? Tak, mogłoby tak być! Aby jednak zrozumieć i docenić piękno sytuacji, należy spojrzeć na nią nie oczami naukowca, ale oczami inwestora. Nauka nie może stawiać na wątpliwe projekty. Jednak inwestor venture capital nie tylko może, ale także musi! A Shaer, w sposób polubowny, powinien był zostać sfinansowany po wykazaniu pierwszych pozytywnych wyników”.

Pora zakończyć kontrowersje

Zamierzam położyć kres sporom Guido Petta(Guido Fetta) jest osobą o podobnych poglądach Scheuera i projektantem innego hipotetycznego silnika, Cannae Drive, który działa na tej samej zasadzie: generowaniu mikrofal i wytwarzaniu ciągu w obwodzie zamkniętym bez spalin.

17 sierpnia 2016 r. Guido Petta ogłosił, że zamierza wynieść na orbitę eksperymentalny model Cannae Drive i przetestować go w działaniu. Guido Petta jest dyrektorem generalnym Cannae Inc. Teraz Cannae Inc. licencjonowaną technologię napędu elektromagnetycznego firmie Theseus Space Inc., która wyniesie satelitę CubeSat na niską orbitę okołoziemską.

Wśród założycieli Theseus Space znajduje się sama Cannae Inc., a także mało znane firmy LAI International, AZ i SpaceQuest.

Data premiery nie została jeszcze ogłoszona. Być może już w 2017 roku pasjonatom uda się zebrać pieniądze i zbudować eksperymentalne urządzenie.

Jedyną misją tego satelity jest testowanie silnika Cannae Drive przez sześć miesięcy. Satelita będzie próbował poruszać się za pomocą napędu elektromagnetycznego Cannae Drive.

Twórcy Cannae Drive twierdzą, że ich silnik jest w stanie wygenerować ciąg do kilku Newtonów i „więcej”. wysoki poziom", który najlepiej nadaje się do stosowania w małych satelitach. Silnik nie wymaga paliwa i nie posiada układu wydechowego.

Objętość silnika satelity CubeSat wynosi nie więcej niż 1,5 jednostki, czyli 10 x 10 x 15 cm. Źródło zasilania jest mniejsze niż 10 W. Sam satelita będzie się składał z sześciu jednostek.

Satelita firmy Cannae. Renderowanie: Cannae Inc.

Natychmiast po udanej demonstracji na orbicie Tezeusz Space zamierza zaoferować nowy silnik zewnętrznym producentom do użytku na innych satelitach.

Według obliczeń Cannae, masywniejsza wersja silnika elektromagnetycznego o masie 3500 kg jest w stanie w ciągu 15 lat dostarczyć ładunek o masie 2000 kg na odległość 0,1 roku świetlnego. Całkowita masa takiego urządzenia wraz z układami chłodzenia i innymi częściami wyniesie 10 ton.

Testowanie silnika elektromagnetycznego Cannae chłodzonego helem. Zdjęcie: Kanny

Jeśli osiągi silnika potwierdzą rzetelny, powtarzalny eksperyment naukowy, wówczas naukowcy będą musieli znaleźć wyjaśnienie tego zjawiska. Sam Roger Scheuer sugeruje, że zasada działania silnika opiera się na szczególnej teorii względności. Silnik przekształca energię elektryczną w promieniowanie mikrofalowe, które jest emitowane wewnątrz zamkniętej stożkowej wnęki, powodując, że cząstki mikrofalowe przykładają większą siłę do większej, płaskiej części powierzchni wnęki niż na węższym końcu stożka, wytwarzając w ten sposób ciąg.

Scheuer jest przekonany, że taki układ nie jest sprzeczny z zasadą zachowania pędu.

Podobne wyjaśnienie oferuje Guido Petta w opisie patentu USA nr 20140013724, wspominając o sile Lorentza – sile, z jaką pole elektromagnetyczne oddziałuje na punktowo naładowaną cząstkę.

Badacze z NASA testujący EmDrive wysuwają teorię, że ciąg jest generowany przez „próżnię kwantową wirtualnej plazmy” cząstek, które pojawiają się i znikają w zamkniętej pętli czasoprzestrzeni. Oznacza to, że układ nie jest faktycznie izolowany, więc nie narusza prawa zachowania pędu ze względu na działanie fizyki kwantowej.

Prototyp EmDrive autorstwa niemieckiego inżyniera Paula Kocyły

Rozwój EmDrive jest powszechnie ignorowany przez społeczność naukową, choć nadal prowadzone są pewne eksperymenty. Przykładowo w 2012 roku grupa chińskich fizyków opublikowała wyniki pomiarów ciągu silnika elektromagnetycznego, który wynosił 70-720 mN przy mocy emitera mikrofal 80-2500 W, przy błędzie pomiaru mniejszym niż 12 %. Jest to nieco więcej niż ciąg silnika jonowego.

Entuzjaści są pewni: jeśli EmDrive działa, to w przyszłości tak się stanie możliwe stworzenie nie tylko wydajne silniki kosmiczne, ale także latające samochody, a także statki, samoloty – każdy transport napędzany napędem elektromagnetycznym.

Cannae nie jest jedyną osobą, która chce przetestować napęd elektromagnetyczny w kosmosie. Niemiecki inżynier Paweł Kotsyła(Paul Kocyla) zaprojektował mały kieszonkowy EmDrive i obecnie zbiera pieniądze w ramach kampanii crowdfundingowej. Aby wystrzelić prototyp w przestrzeń kosmiczną na minisatelitie PocketQube, potrzeba 24 200 euro. W trzy miesiące udało nam się zebrać 585 euro.

« Na całym świecie ludzie mierzyli apetyt. Niektórzy budowali silniki w swoich garażach, inni w dużych organizacjach. Wszyscy wydzielają apetyt, nie ma tu wielkiej tajemnicy. Niektórzy myślą, że kryje się tu jakaś czarna magia, jednak tak nie jest. Każdy normalny fizyk powinien zrozumieć, jak to działa. Jeśli ktoś nie rozumie, to czas na zmianę pracy»

Ogólna ocena materiału: 4,5

PODOBNE MATERIAŁY (WG TAGI):

Grafen jest przezroczysty, magnetyczny i filtrujący wodę