Cestovanie rýchlosťou svetla môže byť možné vďaka náhodnému objavu, no výskumníci varujú, aby sa zatiaľ nevzrušovali možným týždňovým výletom k hviezde Alfa Centauri. Technológiu nového motora, ktorá sa predtým zdala nemožná, úspešne otestovali už po tretíkrát.

Amatérski a profesionálni fyzici diskutovali o výsledkoch experimentu online, hoci sa k nim zatiaľ oficiálne nevyjadrili.

Použitie takéhoto motora nebude obmedzené na jazdu rýchlosťou presahujúcou rýchlosť svetla. Táto technológia eliminuje potrebu používať pohonnú látku na , ktorá je teraz potrebná na pravidelné zrýchľovanie, ktoré udržiava orbitálnu trajektóriu ISS. Výmena tradičný systém raketové palivo na klasickom geostacionárnom satelite, znížime hmotnosť objektu vypusteného do vesmíru z 3 na 1,3 tony a tým výrazne znížime finančné náklady.

Prebiehajúce experimenty sú stále veľmi vzdialené od skutočnej aplikácie na kozmických lodiach, no jedného dňa sa ďalšia technológia Star Trek môže stať neoddeliteľnou súčasťou našich životov.

Ekológia poznania.Veda a technika: EmDrive patrí do kategórie hypotetických strojov, ktoré pri svojej práci využívajú model RF trakčného dutinového rezonátora, takéto zariadenia fungujú vďaka magnetrónu, ktorý vysiela mikrovlny do uzavretej kovovej komory v tvare zrezaného kužeľa. , ktoré sa následne odrážajú od jeho zadných stien, pričom prechádzajú prúdový ťah prístroja.

Aj keď vás to nezaujíma pohonné systémy pre kozmické lode ste už určite počuli o zariadení EmDrive. Pohon sa často spomína v titulkoch, ktoré ho opisujú ako revolučnú technológiu schopnú spôsobiť revolúciu v medzihviezdnom cestovaní, kriticky skrátiť čas potrebný na prelet medzi planétami vo vnútri aj mimo slnečnej sústavy a realizovať dávne sny ľudstva o dostupnom vesmíre.

Sú to dosť hlasné a ambiciózne vyhlásenia a svojho času, keď sa k takýmto veciam vyjadroval, veľký astrofyzik a kozmológ, priekopník v oblasti exobiológie, Carl Sagan, povedal, že „mimoriadne vyhlásenia si vyžadujú mimoriadne dôkazy“. S ohľadom na túto skutočnosť sa pokúsime vysvetliť, čo tento senzačný EmDrive skutočne je a či je to skutočne kľúčová technológia, ktorá ľuďom umožní dobyť vzdialené hviezdy.

Takže všetko, čo potrebujete vedieť o „nemožnom“ motore, sme sa pokúsili rozobrať v jednom krátkom článku, poďme na to.

ČO JE EMDRIVE?

EmDrive je tajomný motor. Vývoj prvýkrát predstavil letecký inžinier Roger Shawyer v roku 2001 a podstatu technológie možno opísať ako „bezpalivový raketový motor“ v tom zmysle, že v tradičnom pohľade nevyžaduje palivo. Neexistencia veľkého množstva paliva na palube by urobila kozmickú loď ľahšou, jednoduchšou na pohon a teoreticky oveľa lacnejšou na výrobu. Navyše, hypotetický motor vám umožní dosiahnuť neuveriteľné vysoké rýchlosti: Astronauti budú schopní dosiahnuť vonkajšie hranice slnečnej sústavy v priebehu niekoľkých mesiacov.

Ide o to, že koncept pohybu bez reaktívneho vyvrhnutia hmoty „nezodpovedá“ Newtonovmu zákonu zachovania hybnosti, ktorý hovorí, že vo vnútri uzavretého systému zostáva lineárna a uhlová hybnosť konštantná, bez ohľadu na zmeny, ku ktorým dochádza vo vnútri tohto systému. Zjednodušene povedané, ak na telo nepôsobí vonkajšia sila, nie je možné s ním pohnúť.

Záhadný elektromagnetický motor, ktorý vytvára ťah bez akýchkoľvek reaktívnych procesov, porušuje aj Tretí (nemenej zásadný) Newtonov zákon: "Na každú akciu vždy existuje rovnaká a opačná reakcia." Ako teda prebieha „akcia“ (reaktívny pohon kozmickej lode) bez „opozície“ (spaľovanie paliva a vyvrhovanie prúdovej hmoty) a ako je to vôbec možné? Ak systém funguje, znamená to, že sú v ňom zapojené sily alebo javy neznámej povahy, alebo je naše chápanie fyzikálnych zákonov absolútne nesprávne.

PRACOVNÝ PRINCÍP EMDRIVE

Ak na chvíľu necháme bokom fyzickú „nemožnosť“ technológie, definujme si, čo to je. EmDrive teda patrí do kategórie hypotetických strojov, ktoré pri svojej práci využívajú model vysokofrekvenčného rezonančného propulzného zariadenia. Takéto zariadenia fungujú pomocou magnetrónu, ktorý vyžaruje mikrovlny do uzavretej kovovej komory v tvare zrezaného kužeľa, ktoré sa potom odrážajú od jej zadnej steny a prenášajú prúd prúdu do zariadenia. Opäť, v bežnom jazyku, telo sa jednoducho „odpudzuje“ od seba (akí hlúpi boli ľudia, ktorí neverili barónovi Munchausenovi, keď hovoril o tom, ako sa vytiahol z močiara za vlasy).

Tento princíp pohybu sa zásadne líši od toho, ktorý používajú moderné kozmické lode, ktoré spaľujú obrovské množstvo paliva na výrobu energie, ktorá dvíha masívne vozidlá do neba. Jednou z metafor, ktoré odhaľujú podstatu „nemožnosti“ takejto technológie, môže byť aj domnienka, že vodič sediaci v kabíne nenaštartovaného auta ho dokáže pohnúť z miesta – len správnym stlačením volantu. .

Aj keď bolo vykonaných niekoľko úspešných testov experimentálnych prototypov - s veľmi malým, rádovo niekoľkých desiatok mikrónov, uvoľnením energie (hmotnosťou malej mince) - výsledky žiadnej zo štúdií neboli publikované v žiadnej peer- recenzovaný časopis. To znamená, že s každým pozitívnym výsledkom sa musí zaobchádzať s dávkou zdravého skepticizmu, ktorý pripúšťa, že pevný ťah môže byť nevysvetliteľnou silou alebo chybou zariadenia.

Kým technológia nezíska príslušné vedecké potvrdenie, bolo by logické predpokladať, že EmDrive v skutočnosti nefunguje. Existuje však veľa ľudí, ktorí empiricky dokázali, že „nemožný“ elektromagnetický motor stále funguje:

V roku 2001 Scheuer dostal od britskej vlády grant vo výške 45 000 libier na testovanie EmDrive. Uviedol, že počas testov sa dosiahol ťah 0,016 N, čo si vyžiadalo 850 W energie, ale ani jeden odborný posudok výsledok nepotvrdil. Navyše, čísla boli také malé, že sa dali ľahko považovať za chybu meracieho zariadenia.

V roku 2008 V roku skupina čínskych vedcov na Severozápadnej polytechnickej univerzite pod vedením Yang Juana tvrdila, že overila technológiu pohonu elektromagnetickou rezonanciou a neskôr vyvinula vlastnú pracovný model motora. Od roku 2012 do roku 2014 sa uskutočnilo niekoľko úspešných testov, v ktorých bolo možné získať ťah 750 millinewtonov s vynaloženou energiou 2 500 wattov.

V ROKU 2014 Výskumníci NASA testovali svoj model EmDrive minulý rok a testy prebiehali aj vo vákuu. A opäť vedci ohlásili úspešný experiment (zaznamenali ťah 100 mikrónov), ktorého výsledky opäť nepotvrdili nezávislí odborníci. Ďalšia skupina vedcov z vesmírnej agentúry bola zároveň veľmi skeptická k práci svojich kolegov – možnosť technológie však nedokázali ani vyvrátiť, ani potvrdiť, žiadali o hlbší výskum.

V roku 2015 V tom istom roku ten istý tím NASA testoval inú verziu motora Cannae Drive (predtým Q-drive), ktorý vytvoril chemický inžinier Guido Fetta, a oznámil pozitívne výsledky. Takmer v rovnakom čase ako oni zverejnili výsledky aj nemeckí vedci z Technickej univerzity v Drážďanoch, v ktorých predvídateľne potvrdili prítomnosť „nemožného“ ťahu.

A už koncom roka 2015, ďalší experiment NASA uskutočnený skupinou Eagleworks (Johnson Space Center) konečne potvrdil životaschopnosť technológie. Testovanie sa uskutočnilo s prihliadnutím na predchádzajúce chyby a napriek tomu boli výsledky pozitívne - motor EmDrive produkuje trakciu. Vedci zároveň priznávajú, že boli objavené nové nezapočítané faktory, jedným z nich môže byť tepelná rozťažnosť, ktorá výrazne ovplyvňuje zariadenie vo vákuu. Vedci z Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, Laboratories, či práca bude postúpená odborníkom alebo nie. prúdový pohon NASA a Johns Hopkins Applied Physics Laboratory sú presvedčené, že stojí za to pokračovať v experimentoch.

ČO JE PRE NÁS EMDRIVE

Vo všeobecnosti je vedecká komunita veľmi opatrná vo všetkom, čo súvisí s EmDrive a motormi s elektromagnetickou rezonanciou vo všeobecnosti. Na druhej strane toto množstvo výskumov vyvoláva viacero otázok. Prečo je o technológiu taký záujem a prečo ju toľko ľudí chce testovať? Čo vlastne ponúka motor s tak atraktívnou koncepciou?

Od atmosférických satelitov všetkých druhov až po bezpečnejšie a efektívnejšie vozidlá široký záber aplikácie predpovedajú nové zariadenie. No hlavným, skutočne revolučným dôsledkom jeho implementácie sú nepredstaviteľné horizonty, ktoré sa otvárajú cestovaniu vesmírom.

Potenciálne môže loď vybavená motorom EmDrive dosiahnuť Mesiac za pár hodín, Mars za 2-3 mesiace a Pluto za približne 2 roky (pre porovnanie: sonda New Horizons strávila letom k Plutu viac ako 9 rokov). rokov). Ide o pomerne hlasné vyhlásenia, ak sa však ukáže, že technológia má reálny základ, tieto čísla nebudú až také fantastické. A to s prihliadnutím na skutočnosť, že nie je potrebné prepravovať tony paliva, výroba kozmických lodí sa zjednoduší a samotné budú oveľa ľahšie a oveľa lacnejšie.

Pre NASA a podobné organizácie, vrátane mnohých súkromných vesmírnych korporácií ako SpaceX alebo Virgin Galactic, je ľahká a cenovo dostupná loď, ktorá sa dokáže rýchlo dostať do najvzdialenejších kútov slnečnej sústavy, vecou, ​​o ktorej možno zatiaľ len snívať. Na implementácii technológie však musí veda ešte tvrdo pracovať.

Scheuer zároveň pevne verí, že na vysvetlenie fungovania EmDrive nie sú potrebné žiadne pseudovedecké ani kvantové teórie. Naopak, je si istý, že technológia nepresahuje súčasný model newtonovskej mechaniky. Na podporu svojich slov napísal niekoľko článkov, jeden z nich je teraz v štádiu hodnotenia. Očakáva sa, že dokument bude zverejnený tento rok. Jeho doterajšia práca však bola kritizovaná za nesprávny a nekonzistentný vedecký výskum.

Napriek jeho naliehaniu, že motor pracuje v rámci existujúcich fyzikálnych zákonov, Scheuer dokáže urobiť niekoľko fantastických predpokladov o EmDrive. Napríklad uviedol, že nový motor funguje vďaka warp poľu a preto boli najnovšie výsledky NASA úspešné. Takéto zistenia pritiahli veľkú pozornosť online komunity. Opäť však dnes neexistujú žiadne transparentné a otvorené potvrdzujúce údaje a na to, aby bola technológia akceptovaná oficiálnou vedou, je potrebné vykonať viac ako jednu hĺbkovú štúdiu.

Colin Johnston z Armagh Planetarium napísal, že kritizoval EmDrive a nepresvedčivé výsledky mnohých experimentov. Okrem toho Corey S. Powell z Discovery poskytol svoje vlastné pre motory EmDrive a Cannae Drive, rovnako ako to urobil pre výskum NASA. John S. Baez profesor matematiky a fyziky vo všeobecnosti nazývaný koncept táto technológia je „nezmysel“ a jej závery odrážajú pocity mnohých vedcov.

EmDrive privítali s nadšením mnohí, vrátane NASASpaceFlight.com, ktorý zverejnil najnovšie experimenty Eagleworks, či populárny magazín New Scientist, ktorý napísal pozitívnu a optimistickú recenziu elektromagnetického pohonu, ktorá však nezabudla spomenúť o potrebe poskytnúť dodatočné skutočnosti pre takéto sporné otázky. Navyše nadšenci z celého sveta začali stavať vlastné modely motorov s ťahom „neznámeho pôvodu“, jednu zo zaujímavých pracovných verzií, vytvorenú v „garážových“ podmienkach, navrhol rumunský inžinier Iulian Berca (Iulian Berca ).

Pred vyvodením jednoznačných záverov je dôležité si uvedomiť, že fyzika v zásade vylučuje výskyt akéhokoľvek ťahu v EmDrive a podobných zariadeniach. Skutočne overené pracovné varianty motorov s elektromagnetickými vlnami však môžu otvoriť doteraz nevídané príležitosti pre vesmírnu aj pozemnú dopravu a otáčanie moderná veda hore nohami. Medzitým má väčšina vedcov tendenciu klasifikovať EmDrive ako sci-fi. uverejnený

Šesťjednotkový satelit CubeSat Cannae. Render: Cannae Inc.

Odborníci a nadšenci sa už od roku 2003 dohadujú o možnosti existencie hypotetického „magického“ elektromagnetického motora EmDrive. Princíp jeho činnosti je veľmi jednoduchý: magnetrón generuje mikrovlny, energia ich kmitov sa akumuluje v kvalitnom rezonátore a prítomnosť stojatej vlny elektromagnetických kmitov v uzavretom rezonátore špeciálneho tvaru je zdrojom ťah. Takto vzniká ťah v uzavretom okruhu, teda v systéme úplne izolovaný od vonkajšieho prostredia, bez výfuku.

Na jednej strane sa zdá, že tento motor porušuje zákon zachovania hybnosti, ako upozorňujú mnohí fyzici. Na druhej strane britský vynálezca Roger Shawyer pevne verí vo výkon svojho EmDrive - a (pozri niekoľko stoviek strán diskusií na fóre NASASpaceFlight). Zdá sa, že testy vykonané na Zemi (výsledky 22 testov) potvrdzujú výkon EmDrive.

Je čas ukončiť polemiku.

Posledný bod v diskusii má v úmysle položiť Guido Petta (Guido Fetta) – Scheuerov podobne zmýšľajúci človek a konštruktér ďalšieho hypotetického motora Cannae Drive, ktorý funguje na rovnakom princípe: generovanie mikrovĺn a vytváranie ťahu v uzavretom okruhu bez výfukových plynov.

17. augusta 2016 Guido Petta oznámil, že má v úmysle vypustiť na obežnú dráhu experimentálny pohon Cannae Drive – a otestovať ho v akcii. Guido Petta je generálnym riaditeľom spoločnosti Cannae Inc. Teraz Cannae Inc. licencovala technológiu elektromagnetického pohonu spoločnosti Theseus Space Inc., ktorá vynesie satelit CubeSat na nízku obežnú dráhu Zeme.

Medzi zakladateľov Theseus Space patrí samotná Cannae Inc., ako aj málo známe firmy LAI International, AZ a SpaceQuest.

Dátum spustenia zatiaľ nebol oznámený. Snáď sa nadšencom v roku 2017 podarí vyzbierať peniaze a postaviť experimentálny aparát.

Jediným účelom tohto satelitu je šesť mesiacov testovať motor Cannae Drive. Satelit sa pokúsi pohybovať pomocou elektromagnetického pohonu Cannae Drive.

Vývojári Cannae Drive tvrdia, že ich motor je schopný generovať ťah až niekoľko Newtonov a „viac ako vysoké úrovne“, ktorý je najvhodnejší na použitie v malých satelitoch. Motor nepotrebuje palivo, nemá výfuk.

Objem motora na satelite CubeSat nie je väčší ako 1,5 jednotky, to znamená 10 × 10 × 15 cm.Napájanie je menej ako 10 wattov. Samotný satelit bude pozostávať zo šiestich jednotiek.

Satelit Cannae. Render: Cannae Inc.

Ihneď po úspešnej demonštrácii na obežnej dráhe má Theseus Space v úmysle ponúknuť nový motor tretím stranám na použitie na iných satelitoch.

Nadšenci sú si istí: ak EmDrive funguje, v budúcnosti sa ním stane možné vytvorenie nielen efektívne vesmírne motory, ale aj lietajúce autá, ako aj lode, lietadlá - akákoľvek elektromagneticky poháňaná doprava.

Cannae nie je sám, kto chce otestovať fungovanie elektromagnetického pohonu vo vesmíre. Nemecký inžinier Paul Kocyla navrhol malý vreckový EmDrive a teraz zbiera peniaze prostredníctvom crowdfundingovej kampane. Vypustenie prototypu do vesmíru na minisatelite PocketQube stojí 24 200 eur. Za tri mesiace sa nám podarilo vyzbierať 585 eur.

Prototyp EmDrive od nemeckého inžiniera Paula Kocylu

Nedávno boli Scheuerove vedecké práce publikované vo verejnej sfére. „Ľudia na celom svete merali túžby. Niektorí stavali motory vo svojich garážach, iní vo veľkých organizáciách. Všetci rozdávajú chute, neexistuje žiadne veľké tajomstvo. Niekto si myslí, že tu existuje nejaký druh čiernej mágie, ale nie je to tak. Každý normálny fyzik by mal pochopiť, ako to funguje. Ak niekto nerozumie, je čas, aby zmenil prácu, “kategoricky britský inžinier.

Jevgenij Zolotov

Príbeh o „nemožnom“ EmDrive engine sa stal jedným z jej najčítanejších materiálov. A samozrejme som túto tému neustále sledoval a dúfal, že jedného dňa napíšem pokračovanie. Takýto prípad sa však objavil až nedávno: renomovaný vedecký časopis zverejnil článok skupiny zamestnancov jedného z laboratórií NASA, ktorí nielen testovali motor, aby ešte raz zmerali výsledný ťah, ale predložili aj protokol o skúške nezávislých odborníkov(čo sa nazýva peer review), ktoré neodhalilo závažné chyby. A to znamená, že možnosť „nemožného“ motora je teraz rádovo väčšia.

Ak ste zabudli alebo ste nikdy nepočuli, dovoľte mi obnoviť obrázok vo všeobecných podmienkach EmDrive, ako sa zvykne nazývať, je v podstate obyčajná mikrovlnná rúra, len nie v tvare kocky, ale v podobe zrezaného a hlavne obojstranne uzavretého kužeľa. Na úzky koniec je pripevnený mikrovlnný žiarič, zapne sa a je to!

Neexistuje palivo, ktoré by bolo hodené „cez palubu“. Takže podľa klasickej fyziky, konkrétne Zákona zachovania hybnosti, ťah nemôže vzniknúť. Vynálezcovia EmDrive (britský inžinier Roger Schaer a ďalší jednotlivci, ktorí sa neskôr nezávisle zaoberali tou istou témou) však trvajú na tom, že z rôznych dôvodov – kvôli „kvantovej nerovnováhe“ alebo niečomu inému v rovnakom duchu, ktorý moderná fyzika neberie do úvahy – ťah je stále kde byť a vraj sa ho aj podarilo zmerať.

Všimnite si, že Schaer a ďalší vôbec netvrdia, že Newtonove zákony sú nesprávne. Hovoria len, že narazili na efekt, ktorý objasní existujúce zákony. Toto je zásadne dôležitý bod, ktorý výrazne pomohol "EM-pohonu" - poskytol mu záujem serióznych výskumníkov.

Tu začína paradoxná časť. Na jednej strane všetky zdravé populárno-vedecké a vedecké zdroje považujú takýto motor za pseudovedecký. Na druhej strane sa toho nečakane chopili celkom seriózni ľudia: najprv niekoľko vedeckých skupín z Číny a potom NASA. Odvtedy nebolo o Číňanoch nič počuť, ale Američania nie sú stratení: v USA je táto práca financovaná z vrecka daňových poplatníkov, takže výsledky by mali byť dostupné každému.

A teraz, pred dvoma rokmi, sa objavila prvá, veľmi povzbudivá správa NASA: skutočne existuje ťah, aj keď z neznámeho dôvodu. A inokedy vychádza prestížny časopis Journal of Propulsion and Power od pracovníkov laboratória NASA Eagleworks - v ktorom sa opäť potvrdzuje skutočnosť výskytu ťahu a tentoraz na citlivom torznom zavesení vo vákuu (ale stále na Zemi). Ponúka aj opatrné vysvetlenie.

Vysvetlenie má ďaleko od hlavnej časti článku, pretože ide skôr o dohady, no práve ono narobilo najväčší hluk. Faktom je, že ide o existujúcu teóriu, ktorá je doslova takmer sto rokov stará: teória pilotnej vlny (pilotná vlna). Bola predložená ešte v 20. rokoch minulého storočia a potom niekoľkokrát objasnená.

Obávam sa, že to vysvetlím len veľmi zhruba (a budem vďačný, ak sa odborníci opravia!), ale podstatou je vo všeobecnosti predpoklad, že kvantové procesy sme nútení popisovať nepohodlnými štatistickými metódami len preto, že nie všimnite si nejaké kvantové častice s reálnou dynamikou nižšej úrovne – ktoré sa v skutočnosti pohybujú ako makroskopické telesá po veľmi špecifických trajektóriách určených vlastnosťami vákua. Táto teória nám prišla vhod, pretože nám umožňuje vysvetliť vákuum ako médium, ktoré podporuje kolísanie hustoty: EmDrive prenáša impulz do vákua (odpudzuje sa od neho, akoby od vody) a takto vzniká ťah v uzavretom systéme. .

Tu treba zdôrazniť dve dôležité veci. Po prvé, teória pilotnej vlny nie je pseudovedecký výmysel, ale jedno z mnohých rovnako pravdepodobných vysvetlení kvantových procesov, ktoré uspokojivo presne popisuje pozorované efekty a je potvrdené okrem iného aj experimentálnymi údajmi. A po druhé, samotná skutočnosť uverejnenia článku NASA v takejto publikácii prinajmenšom odstraňuje otázku správnosti merania ťahu na závese (pamätajte, toto bol jeden z argumentov skeptikov: hovoria, že v skutočnom vesmíre motor sa správa inak). Zjednodušene možno článok chápať takto: NASA s istotou nevie, prečo k ťahu dochádza, ale vedia ho zmerať – a jednoduchý čitateľ sa v tomto na nich môže spoľahnúť.

Preto - nový priestor pre predpoklady. Po vynechaní čísel, ktorým by sa teraz vo všeobecnosti nemal pripisovať veľký význam (úlohou bolo preukázať existenciu efektu a hľadanie spôsobov optimalizácie je na zozname do budúcnosti), autori práce uvádzajú: už v aktuálna forma Hoci je EmDrive rádovo menej účinný ako klasické raketové motory, je o dva rády efektívnejší ako iné „bezvýfukové“ pohonné systémy, ako je solárna plachta, laserový boost a fotónový motor. Vzhľadom na to, že rýchlostný limit je určený iba rýchlosťou svetla a vôbec žiadnym výkonom (nič nebráni stavať takéto motory s doslova mnohými kilometrami batérií - na ich pohon by bolo dosť elektriny!), robí to EmDrive najsľubnejším smerom na výskum a vývoj slnečnej sústavy minimálne.

Takže všetko teraz spočíva na všeobecnej kontrole vo vesmíre. Dovoľte mi, aby som vám pripomenul, Číňania to už zamýšľali uskutočniť. Podarilo sa vám to a s akými výsledkami? Neznámy. Avšak v tento prípad ticho spôsobuje, že je človek viac ostražitý ako sklamaný. Koniec koncov, je jasné, že prvý, kto potvrdí fungovanie takéhoto motora vo vesmíre, a potom prvý, kto poskytne teoretické zdôvodnenie, sa stanú zakladateľmi nová pobočka fyzika a otcovia nečakaných, nepredvídateľných objavov a technológií!

Ako niekto dobre povedal, nevieme si predstaviť, kam nás EmDrive zavedie, ak sa ukáže, že je to pravda, pretože sme na úplnom začiatku cesty. Rovnako ako spektrálne čiary nakoniec viedli k polovodičovej revolúcii, tak " nemožný motor» „štart z vákua“ sa nemusí nevyhnutne stať len základom pre raketovú technológiu budúcnosti. Vedľajšie účinky budú určite objavené, súvisiace objavy budú urobené, budú kladené nové otázky: nie každý deň, rok a dokonca ani storočie je možné objasniť alebo vyvrátiť jeden zo základných fyzikálnych zákonov!

A aké je pekné, že žijeme práve v tých dňoch, keď sa tento príbeh píše!

Úspešný prieskum vesmíru neustále vyžaduje, aby ľudstvo študovalo a objavovalo nové technológie, ktoré by umožnili viac výkonné vybavenie a vytvoriť systémy na podporu života posádky pre ďalšie vesmírne lety. Jednou z týchto revolučných technológií by mohol byť hypotetický elektromagnetický motor EmDrive, ktorý bol donedávna považovaný za nemožný. V roku 2016 však NASA zverejnila výsledky štúdie a experimentov, ktoré motor vykonal a ktoré dokazujú jeho výkon. Ďalším krokom americkej vesmírnej agentúry pri štúdiu tejto problematiky je uskutočnenie experimentov na motore EmDrive vo vesmíre.

Ale začnime pekne po poriadku

Princíp činnosti prúdového motora

Najprv sa stručne zamyslime nad princípom fungovania bežného raketového motora. Existujú tri najobľúbenejšie typy raketové motory:

• Chemický - najbežnejší typ raketového motora. Princíp jeho činnosti je nasledovný: v závislosti od súhrnného stavu paliva (tuhé palivo alebo kvapalinový motor) tak či onak sa okysličovadlo zmieša s palivom, čím sa vytvorí palivo. Po chemickej reakcii palivo vyhorí a zanechá za sebou splodiny horenia - rýchlo sa rozširujúci zohriaty plyn. Prúd tohto plynu vychádza z trysky rakety a vytvára takzvané „pracovné telo“, čo je rovnaký „ohnivý“ prúd, aký často vidíme napríklad v televíznych programoch alebo filmoch.
• Jadrový - typ motora, v ktorom sa plyn (napríklad vodík alebo amoniak) zahrieva v dôsledku získavania energie z jadrových reakcií (jadrové štiepenie alebo fúzia).
• Elektrický - motor, v ktorom dochádza k zahrievaniu plynu v dôsledku elektrická energia. Napríklad tepelný typ takéhoto motora ohrieva plyn (pracovnú tekutinu) pomocou vykurovacieho telesa, zatiaľ čo statický typ urýchľuje pohyb častíc plynu pomocou elektrostatického poľa.

Zostava prúdového motora

Telo takéhoto motora musí pozostávať z nespotrebného kovu.

Bez ohľadu na výber typu motora bude jeho prevádzka vyžadovať pôsobivé množstvo paliva, vďaka čomu je kozmická loď oveľa ťažšia a vyžaduje viac energie z toho istého motora.

EmDrive engine – čo to je a ako to funguje?

V roku 2001 to navrhol britský inžinier Roger Scheuer nový typ elektrický motor, ktorého princíp je zásadne odlišný od princípu činnosti motorov uvedených vyššie.

Konštrukcia je uzavretá kovová komora (rezonátor) vo forme zrezaného kužeľa (niečo ako vedro s vekom), ktorá má určitú odrazivosť mikrovlnného žiarenia. Magnetrón spojený s kužeľom generuje elektromagnetické žiarenie v mikrovlnnej oblasti, ktoré vstupuje do rezonátora a vytvára tam takzvané stojaté vlnenie. V dôsledku rezonancie sa zvyšuje vibračná energia mikrovĺn.

Ako viete, svetlo alebo elektromagnetické žiarenie vyvíja tlak na povrch. V dôsledku zúženia komory v jednom smere je tlak mikrovĺn na menšiu základňu zrezaného kužeľa menší ako tlak na väčšiu základňu. Ak považujeme komoru za uzavretý systém, výsledkom vyššie opísaného efektu bude iba zaťaženie materiálu komory a viac na jednej z jej strán. Tvrdí to však tvorca konceptu motora EmDrive tento systém je otvorený kvôli limitnej rýchlosti elektromagnetického žiarenia („rýchlosť svetla“).

Fyzikálny princíp fungovania takéhoto motora nie je úplne pochopený. Roger Scheuer je presvedčený, že vysvetlenie tejto technológie je možné v rámci známej newtonovskej mechaniky. Pravdepodobne v dôsledku prítomnosti koeficientu odrazu mikrovlnného žiarenia v komore určitá malá časť žiarenia ide von, za rezonátor, čím sa systém otvorí. Súčasne sa výstup žiarenia zo strany väčšej základne zrezaného kužeľa vyskytuje vo väčšej miere v dôsledku väčšej plochy základne. Potom bude odchádzajúce mikrovlnné žiarenie analógom pracovnej tekutiny, ktorá vytvára ťah, ktorý pohybuje kozmickou loďou v opačnom smere ako emitované mikrovlny.

Vedci z NASA zároveň naznačujú, že pravda o fungovaní motora leží oveľa hlbšie, v kvantovej mechanike, vo všeobecnej teórii relativity, podľa ktorej je systém otvorený. Pri čo najväčšom zjednodušení teórie môžeme povedať, že častice môžu zmiznúť a zrodiť sa v uzavretej časopriestorovej slučke.

Možnosť implementácie motora podobným spôsobom hodnotili viaceré výskumné organizácie vrátane NASA.

Experimentálne výsledky

V priebehu 15 rokov sa uskutočnilo mnoho experimentov. A hoci výsledky väčšiny z nich potvrdili efektivitu koncepcie motora, názor nezávislých odborníkov sa líšil od názoru experimentátorov. hlavný dôvod vyvrátením výsledkov experimentov je skutočnosť nesprávnej formulácie a realizácie experimentu.

Napokon, americká vesmírna agentúra, ktorá má dostatok zdrojov na vytvorenie experimentu schopného vyniesť konečný verdikt, sa pustila do výskumu motora EmDrive. A to experimentálne laboratórium NASA – Eagleworks, kde bol navrhnutý prototyp motora EmDrive. Motor bol umiestnený vo vákuu, kde bola vylúčená akákoľvek tepelná konvekcia, a ukázalo sa, že prototyp bol skutočne schopný dodávať ťah. Podľa , v laboratóriu bolo možné získať ťah s účinníkom 1,2 ± 0,1 mN / kW. Tento údaj je stále výrazne nižší ako výkon dnes používaných raketových motorov, no asi stokrát vyšší ako výkon fotónových motorov a solárnych plachiet.

Zverejnením správy o experimente sa experiment na motore v pozemských podmienkach zrejme skončil. NASA plánuje vykonať ďalšie experimenty na EmDrive vo vesmíre.

Aplikácia

Prítomnosť takéhoto motora v rukách ľudstva výrazne rozširuje možnosti prieskumu vesmíru. Štartovanie je relatívne malé – EmDrive, inštalovaný na ISS, by výrazne znížil zásoby paliva na stanici. To by predĺžilo životnosť stanice, ako aj výrazne znížilo nákladné misie na dodávku paliva. V dôsledku toho sa znížia finančné prostriedky na misie a údržbu stanice.

Ak vezmeme do úvahy obyčajný geostacionárny satelit, na ktorom bude inštalovaný tento motor, potom sa hmotnosť zariadenia zníži viac ako dvakrát. Podobne ovplyvní prítomnosť EmDrive aj vesmírnu loď s ľudskou posádkou, ktorá sa bude pohybovať citeľne rýchlejšie.

Ak by sme ešte popracovali na výkone motora, tak podľa výpočtov vám potenciál EmDrive umožňuje dopraviť šesť astronautov a nejaké vybavenie a potom sa vrátiť na Zem asi za 4 hodiny. Podobne aj let na Mars s podobnou technológiou bude trvať niekoľko mesiacov. Let na Pluto bude trvať približne dva roky. Mimochodom, stanici New Horizons to trvalo 9 rokov.

Stručne povedané, treba poznamenať, že technológia EmDrive môže výrazne zvýšiť rýchlosť kozmickej lode, ušetriť na prevádzke vozidiel, ako aj na palive. Navyše, .