Cannaeov satelit CubeSat sa šest jedinica. Render: Cannae Inc.
Stručnjaci i entuzijasti se od 2003. godine raspravljaju o mogućnosti postojanja hipotetičkog „magičnog” elektromagnetnog motora EmDrive. Princip njegovog rada je vrlo jednostavan: magnetron stvara mikrovalove, energija njihovih oscilacija akumulira se u visokokvalitetnom rezonatoru, a činjenica je da postoji stajaći val elektromagnetne vibracije u zatvorenom rezonatoru poseban obrazac je izvor vuče. Ovo stvara vuču zatvorena petlja, odnosno u sistemu, potpuno izolovan od spoljašnje okruženje , bez auspuha.
S jedne strane, čini se da ovaj motor krši zakon održanja momenta, što mnogi fizičari ističu. S druge strane, britanski pronalazač Roger Shawyer čvrsto vjeruje u performanse svog EmDrive-a - i (pogledajte nekoliko stotina stranica rasprava na NASASpaceFlight forumu). Čini se da testovi obavljeni na Zemlji (rezultati 22 testa) potvrđuju performanse EmDrive-a.
Vrijeme je da se okonča kontroverza.
Guido Fetta, Scheuerov istomišljenik i dizajner još jednog hipotetičkog Cannae Drive motora, koji radi na istom principu: generira mikrovalne pećnice i stvara vuču u zatvorenom krugu bez izduvnih gasova, namjerava staviti posljednju tačku u debati.
Guido Petta je 17. avgusta 2016. objavio da namjerava lansirati eksperimentalni model Cannae Drivea u orbitu - i testirati ga u akciji. Guido Petta je izvršni direktor Cannae Inc. Sada Cannae Inc. licenciranu tehnologiju elektromagnetnog pogona za Tezej Space Inc., koji će lansirati satelit CubeSat u nisku Zemljinu orbitu.
Među osnivačima Tezej Spacea su i sama Cannae Inc., kao i malo poznate kompanije LAI International, AZ i SpaceQuest.
Datum lansiranja još nije objavljen. Možda će entuzijasti moći prikupiti novac i napraviti eksperimentalni uređaj 2017. godine.
Jedina svrha ovog satelita je testiranje motora Cannae Drive tokom šest mjeseci. Satelit će pokušati da se kreće pomoću elektromagnetnog pogona Cannae Drive.
Programeri Cannae Drive-a kažu da je njihov motor sposoban da generiše potisak do nekoliko Njutna i "viših nivoa", što je najpogodnije za upotrebu na malim satelitima. Motor ne zahtijeva gorivo i nema izduv.
Zapremina motora na satelitu CubeSat nije veća od 1,5 jedinica, odnosno 10x10x15 cm Izvor napajanja je manji od 10 W. Sam satelit će se sastojati od šest jedinica.
Satelit kompanije Cannae. Render: Cannae Inc.
Odmah nakon uspješne demonstracije u orbiti, Tezej svemir namjerava ponuditi novi motor trećim proizvođačima za upotrebu na drugim satelitima.
Entuzijasti su sigurni: ako EmDrive radi, u budućnosti će to i postati moguće stvaranje ne samo efikasan svemirski motori, ali i letećih automobila, kao i brodova, aviona - svaki transport na elektromagnetni pogon.
Cannae nije jedini koji želi da testira elektromagnetnu propulziju u svemiru. Njemački inženjer Paul Kocyla dizajnirao je mali EmDrive džepne veličine i sada prikuplja novac putem crowdfunding kampanje. Za lansiranje prototipa u svemir na mini-satelitu PocketQube potrebno je 24.200 eura. Za tri mjeseca uspjeli smo prikupiti 585 eura.
EmDrive prototip njemačkog inženjera Paula Kocyle
Nedavno naučni radovi Scheuer objavljeni su u javnom vlasništvu. “Širom svijeta ljudi su mjerili želje. Neki su pravili motore u svojim garažama, drugi u velikim organizacijama. Svi odaju žudnju, tu nema velike tajne. Neki ljudi misle da ovdje postoji neka vrsta crne magije, ali to nije tako. Svaki normalan fizičar bi trebao razumjeti kako to funkcionira. Ako neko ne razumije, vrijeme je da promijeni posao - kategoričan je britanski inženjer.
Da li ste znali,
Šta je misaoni eksperiment, gedanken eksperiment?
Ovo je nepostojeća praksa, onostrano iskustvo, mašta o nečemu što zapravo ne postoji. Misaoni eksperimenti su poput budnih snova. Oni rađaju čudovišta. Za razliku od fizičkog eksperimenta, koji je eksperimentalni test hipoteza, “misaoni eksperiment” magično zamjenjuje eksperimentalno testiranje željenim zaključcima koji nisu testirani u praksi, manipulirajući logičkim konstrukcijama koje zapravo narušavaju samu logiku korištenjem nedokazanih premisa kao dokazanih, tj. je, zamjenom. Dakle, glavni cilj aplikanata "misaonih eksperimenata" je da prevare slušaoca ili čitaoca zamjenom stvarnog fizičkog eksperimenta njegovom "lutkicom" - fiktivnim rasuđivanjem pod iskreno bez samog fizičkog testa.
Ispunjavanje fizike imaginarnim, “misaonim eksperimentima” dovelo je do pojave apsurdne, nadrealne, konfuzne slike svijeta. Pravi istraživač mora razlikovati takve „omote od slatkiša“ od stvarnih vrijednosti.
Relativisti i pozitivisti tvrde da su “misaoni eksperimenti” vrlo koristan alat za testiranje teorija (koji se također pojavljuju u našim umovima) za konzistentnost. Time obmanjuju ljude, jer bilo kakvu provjeru može izvršiti samo izvor neovisno o objektu provjere. Podnosilac hipoteze sam po sebi ne može biti test svoje tvrdnje, jer je razlog za ovu tvrdnju odsustvo kontradiktornosti u izjavi vidljivoj podnosiocu zahtjeva.
To vidimo na primjeru SRT-a i GTR-a, koji su se pretvorili u neku vrstu religije koja kontrolira nauku i javno mnijenje. Nijedna količina činjenica koja im je u suprotnosti ne može nadvladati Ajnštajnovu formulu: “Ako činjenica ne odgovara teoriji, promijenite činjenicu” (U drugoj verziji, “Zar činjenica ne odgovara teoriji? - Tim gore po činjenicu ”).
Maksimum koji „misaoni eksperiment” može da zahteva je samo unutrašnja konzistentnost hipoteze u okviru aplikantove sopstvene, često nipošto istinite, logike. Ovo ne provjerava usklađenost s praksom. Prava verifikacija se može odvijati samo u stvarnom fizičkom eksperimentu.
Eksperiment je eksperiment jer nije prečišćavanje misli, već test misli. Misao koja je sama sebi konzistentna ne može se potvrditi. To je dokazao Kurt Gödel.
Evgeniy Zolotov
Priča o “nemogućem” EmDrive motoru postala je jedan od njenih najčitanijih materijala. I, naravno, stalno sam pratio temu, nadajući se da ću jednog dana napisati nastavak. Ali takav se slučaj pojavio tek neki dan: ugledni naučni časopis objavio je članak grupe zaposlenih iz jedne od NASA laboratorija, koji ne samo da su testirali motor kako bi još jednom izmjerili nastali potisak, već su i dali izvještaj o testovima za ocjenu nezavisnih stručnjaka (ono što se zove peer review), koji nije otkrio ozbiljne greške. To znači da je mogućnost "nemogućeg" motora sada postala još veća za red veličine.
U slučaju da ste zaboravili ili nikada niste čuli za njega, dozvolite mi da vam dam grubu predstavu o EmDriveu, kako ga obično nazivaju, to je uglavnom obična mikrovalna pećnica, samo napravljena ne u obliku kocke, već u obliku skraćenog i, što je najvažnije, konusa zatvorenog s obje strane. Mikrovalni emiter je pričvršćen na uski kraj, uključen i to je to!
Nema goriva koje bi se bacilo u more. Dakle, prema klasičnoj fizici, odnosno zakonu održanja impulsa, potisak ne može nastati. Međutim, izumitelji EmDrive-a (britanski inženjer Roger Schaer i drugi pojedinci koji su se kasnije samostalno bavili istom temom) insistiraju da raznih razloga- zbog "kvantnog disbalansa" ili nečeg drugog u istom duhu što moderna fizika ne uzima u obzir - potisak postoji i, navodno, čak ga je bilo moguće izmjeriti.
Imajte na umu da Schaer i drugi ne tvrde da su Newtonovi zakoni pogrešni. Kažu samo da su naišli na efekat koji će razjasniti postojeće zakone. Ovo je fundamentalno važna tačka koja je uvelike pomogla "EM-pogonu" - zainteresovala ga ozbiljni istraživači.
Tu počinje paradoksalni dio. S jedne strane, svi razumni popularni naučni i naučni resursi smatraju da je takav motor pseudonaučni. S druge strane, sasvim ozbiljni ljudi su se neočekivano zauzeli: prvo nekoliko naučnih grupa iz Kine, a potom NASA. O Kinezima se od tada ništa nije čulo, ali Amerikanci nisu izgubljeni: u SAD se ovaj posao finansira iz džepova poreskih obveznika, pa bi rezultati trebali biti dostupni svima.
A prije dvije godine pojavio se prvi, vrlo ohrabrujući izvještaj NASA-e: potisak zaista postoji, iako iz nepoznatog razloga. A nedavno i prestižni Journal of Propulsion i moć objavljuje od zaposlenih u laboratoriji NASA Eagleworks - u kojoj se ponovo potvrđuje činjenica pojave potiska, i to ovog puta na osjetljivom ovjesu torzijske šipke u vakuumu (ali ipak na Zemlji). Nudi se i oprezno objašnjenje.
Objašnjenje je daleko od glavnog dijela članka, jer je više nagađanje, ali ono je izazvalo najviše buke. Činjenica je da je u pitanju postojeća teorija, koja je bukvalno stara skoro sto godina: teorija pilot talasa. Predstavljen je još 20-ih godina prošlog vijeka, a zatim nekoliko puta usavršavan.
Bojim se da ću to vrlo grubo objasniti (i bio bih zahvalan ako bi me stručnjaci mogli ispraviti!), ali suština je u osnovi pretpostavka da smo primorani da opisujemo kvantne procese koristeći nezgodne statističke metode samo zato što smo ne primjećuju neke kvantne čestice realne dinamike nižeg nivoa - koje se zapravo kreću poput makroskopskih tijela, duž vrlo specifičnih putanja određenih svojstvima vakuuma. Ovdje je ova teorija korisna jer nam omogućava da objasnimo vakuum kao medij koji podržava fluktuacije gustine: EmDrive prenosi impuls vakuumu (odbija se od njega, kao iz vode) i tako nastaje potisak u zatvorenom sistemu .
I ovdje treba naglasiti dvije važne stvari. Prvo, teorija pilot talasa nije pseudonaučni izum, već jedno od mnogih podjednako vjerojatnih objašnjenja kvantnih procesa, koje zadovoljavajuće precizno opisuje uočene efekte, a potvrđuju i eksperimentalni podaci. I, drugo, sama činjenica objavljivanja NASA-inog članka u takvoj publikaciji barem otklanja pitanje ispravnosti mjerenja potiska na kardanu (sjećam se da je to bio jedan od argumenata skeptika: kažu, u stvarnom svemiru motor ponašaće se drugačije). Jednostavno rečeno, članak se može shvatiti na sljedeći način: NASA ne zna sa sigurnošću zašto dolazi do potiska, ali znaju kako ga izmjeriti - i prosječan čitatelj se u tome može osloniti na njih.
Odavde - novi prostor za spekulacije. Izostavljajući brojeve, kojima sada generalno ne treba pridavati veliki značaj (zadatak je bio da se demonstrira postojanje efekta, a potraga za metodama optimizacije je na listi za budućnost), autori rada navode: već u njegov trenutni oblik, EmDrive je, iako za red veličine manje efikasan od klasičnih raketnih motora, ali je dva reda veličine efikasniji od ostalih pogonskih sistema „bez izduvnih gasova“, kao što su solarna jedra, lasersko ubrzanje i fotonski motori. S obzirom na to da ograničenje brzine nameće samo brzina svjetlosti, a snage uopće nema (ništa ne sprječava da se takvi motori grade s bukvalno mnogo kilometara baterija - bilo bi dovoljno struje da ih napaja!), ovo čini EmDrive najmanje obećavajućim smjerom za istraživanje i razvoj Sunčevog sistema.
To znači da se sada sve svodi na opštu proveru u svemiru. Kinezi su, da podsetim, već nameravali da izvedu tako nešto. Da li ste to uradili i sa kakvim rezultatima? Nepoznato. Međutim, u u ovom slučaju tišina te čini opreznijim nego razočaranim. Uostalom, jasno je da će prvi koji potvrdi rad takvog motora u svemiru, a potom i prvi koji da teorijsko opravdanje, postati osnivači nove grane fizike i očevi neočekivanih, nepredvidivih otkrića. i tehnologije!
Kao što je neko dobro rekao, ne možemo ni zamisliti kuda će nas EmDrive odvesti ako se pokaže da je istina, jer se nalazimo na samom početku puta. Kao što su spektralne linije na kraju dovele do poluprovodničke revolucije, tako i “nemogući motor” “odguravanje iz vakuuma” ne mora nužno postati samo osnova za buduću raketnu tehniku. Nuspojave će se svakako otkriti, srodna otkrića će biti napravljena, nova pitanja će se postaviti: nije svaki dan, godinu ili čak stoljeće moguće razjasniti ili opovrgnuti jedan od osnovnih zakona fizike!
I kako je lepo da živimo upravo u tim danima kada se piše ova priča!
Naučni časopis Američkog instituta za aeronautiku i astronautiku objavio je članak posvećen čudnom i kontroverznom uređaju - EmDrive motoru. Prema brojnim fizičarima, ovaj dizajn u principu ne može funkcionirati. Time bi se prekršio osnovni zakon prirode, očuvanje momenta. Drugi pokušavaju pronaći razumno objašnjenje zašto EmDrive radi, ili barem pouzdan dokaz da radi. Privlači ih krhki, ali grandiozni cilj - motor koji može pretvoriti električnu energiju u potisak bez goriva ili mlaza. Ili - konačno zatvaranje dugotrajnog spora.
Naučna publikacija mogla bi biti važan korak u istoriji „nemogućeg” motora. Uprkos desetinama eksperimentalnih testova, njihovi rezultati nisu objavljeni u recenziranim časopisima. Ovo je otežano nedostatkom teorijske osnove, objašnjavajući rad EmDrive-a. Osim toga, mnogi eksperimenti se ne mogu nazvati "čistim" - postoji mnogo faktora koji mogu stvoriti izgled rada motora. O njima ćemo kasnije, ali počnimo s drugim pitanjima.
Šta je to?
Ovo je hipotetički motor koji je predložio britanski izumitelj Roger Scheuer. Pokrenut električnom energijom, on (prema Scheueru i njegovim ne previše brojnim pristalicama) stvara slab potisak bez upotrebe radnog fluida. Neki drugi eksperimenti također ukazuju na ovu čudnu činjenicu. Međutim, očigledno kršenje zakona održanja momenta čini neophodnim da se takvim izjavama pristupi s posebnom pažnjom - a mnogi stručnjaci ukazuju na greške u postavljanju eksperimenata koje bi mogle stvoriti iluziju slabog, ali postojećeg potiska.
Dizajn čudesnog motora je jednostavan, svaki entuzijasta koji je savladao rad lemilice može ga sastaviti. Sastoji se od dva glavna dijela: magnetrona i rezonatora. Magnetron je vakuumska cijev, koji se koristi za stvaranje radijacije u konvencionalnoj mikrotalasnoj pećnici. Sastoji se od šupljeg anodnog cilindra i centralne katodne dlake. Pod utjecajem napona, elektroni izlete iz katode i počinju se kretati po složenim putanjama unutar cilindra, emitujući mikrovalove. Oni se prenose kroz talasovod od magnetrona do rezonatora, slično bakrenoj kanti prekrivenoj poklopcem. Prema izumitelju motora Rogeru Scheueru, ovdje počinje zabava.
Prema Scheueru, glavna karakteristika EmDrive je oblik rezonatora. Izumitelj pretpostavlja da su zbog razlike u promjeru prednjeg i stražnjeg zida (poput dna kante i njenog poklopca) podložni različitim silama uzrokovanim stojećim elektromagnetnim valom u rezonatoru. Njihova rezultanta gura motor prema naprijed, stvarajući potisak, koji je usmjeren prema „dnu“. Nakon toga, nakon nekoliko poruka u kojima se raspravlja o ovoj ideji, Scheuer je pojasnio da je stvarni mehanizam nešto komplikovaniji i da se može povezati s ispoljavanjem efekata specijalne teorije relativnosti (STR).
Šta nije u redu s njim?
Zapravo, ako pogledate prvo objašnjenje mehanizma motora, ispada da liči na priču o barunu Munchauzenu, koji je za kosu izvukao sebe i svog konja iz močvare. EmDrive je zatvoreni sistem koji ne emituje ništa u okolinu. Takav predmet ne može povećati svoj zamah bez vanjskih utjecaja, kao što ni Munchauzen ne bi mogao povećati svoj, ma koliko snažno vukao. Zagovornici motora suprotstavljaju se ovim argumentima činjenicom da se može dozvoliti da se rezonator odbije iz vakuumskog stanja ili da se u objašnjenje uključi SRT. Međutim, fizičari su više puta primijetili grubost takvih procjena ili nedostatak fizičkog značenja u njima.
Ali ipak, suština Scheuerovih izjava nije bila toliko u teorijskim opisima, koliko u činjenici da je on navodno zabilježio stvarni potisak iz motora. Na svojoj web stranici, istraživač navodi da je vrijednost potiska približno 200-230 mN/kW - više od vrijednosti potiska jonski motori, koji guraju svemirske letjelice, izbacujući nabijene čestice ubrzane u električnom polju.
Odlučujući da je objašnjenje ovog pomaka stvar teoretičara, nekoliko grupa eksperimentatora testiralo je EmDrive u svojim laboratorijama. Ovaj posao su uradili istraživači sa Kineskog severozapadnog politehničkog univerziteta i Tehničkog univerziteta u Drezdenu. Nedavno su im se pridružili i autori članka objavljenog u Journal of Propulsion and Power, istraživači iz odjela NASA Eagleworks, koji tradicionalno rade na najkontroverznijim i "futurističkim" projektima agencije.
Da, ali mali?
Prvi testovi su dali naizgled ohrabrujuće rezultate: određena sila je delovala na uređaj kada je bio uključen. Međutim, ispostavilo se da je njegova vrijednost mnogo manja od vrijednosti koju je predvidio Scheuer, a što je pažljivije proveden eksperiment, zabilježen je manji potisak. Ali poenta je u principu: odakle to uopšte može doći? Ako ne uzmemo u obzir Scheuerova zbrkana objašnjenja, možemo istaknuti nekoliko sporedni procesi, koji teoretski može osigurati vuču. To mogu biti strujanja zraka povezana s grijanjem motora ili toplinsko širenje samog eksperimentalnog sklopa. Slaba sila se može stvoriti odbijanjem naelektrisanja koji se „talože“ na zidove ispitne komore, ili interakcijom EmDrive-a sa magnetnim poljima žica, ili pritiskom zračenja koje napušta rezonator.
Najlakši način da se nosite sa strujanjem vazduha je da izvršite testove u vakuumu. Takve testove izveli su naučnici iz Drezdena, koji su otkrili potisak na nivou od samo 0,02−0,03 mN/kW - na granici greške merenja. Osim toga, fizičari su primijetili da su koristili rezonator (istu bakrenu "kantu") s niskim faktorom kvalitete. Radijacija ga je brzo napustila, povećavajući šanse da drugi sporedni procesi doprinesu. Zaposleni u NASA-i Eagleworks dobili su nešto veće brojke - 1,2 ± 0,1 mN/kW. Istovremeno, tvrde da su pratili sve moguće izvore sporednih procesa.
Je li ovo puno ili malo?
Strogo govoreći, milinjuton (mN) je manji od težine jednog zrna šećera. Ali ako govorimo o mlaznom letu u svemiru, onda čak i potisak od 1 mN, koji neprekidno radi nekoliko godina, omogućava ubrzanje uređaja od 100 kilograma do pristojne brzine.
Može se izračunati da će za deset godina takva sonda ubrzati za 3 km/s i (uzimajući u obzir početnu drugu kosmičku brzinu) preći oko 3,5 milijardi km. Ali ako procijenimo potisak na nivou koji Scheuer obećava (200 mN/kW), dobićemo ubrzanje do 600 km/s i udaljenost od 660 astronomskih jedinica – udaljenost od Sunca do Zemlje.
Dakle - slabo, ali jako dugo i štedljivo trošeći radni fluid— rade jonski i fotonski motori. Prvi "pucaj" u svemir s nabijenim ionima ubrzanim na desetine kilometara u sekundi. Njihov potisak može doseći 60 mN/kW, ali zahtijevaju korištenje radnog fluida - obično dovod inertnog plina. Na primjer, svemirska letjelica Dawn, koja je nedavno završila svoju glavnu misiju istraživanja Ceres, bila je prinuđena da ukrca 425 kg ksenona.
Fotonski motori imaju neuporedivo manji potisak, reda veličine nekoliko mikronjutna po kilovatu snage laserskog zračenja. Izvor potiska u njima je impuls fotona koji lete u svemir. Ali fotonski motori ne zahtijevaju sa sobom ni gorivo ni radnu tečnost.
Na samom kraju 2016. Kineska akademija svemirska tehnologija(CAST) je rekao da već nekoliko godina provodi vlastito istraživanje potencijalnih mogućnosti EmDrive-a i njegovih aplikacija. Prema riječima jednog od čelnika CAST-a, Chen Yuea, organizacija je provela vlastite, "mnogo godina i mnogo puta ponovljene" eksperimente koji su potvrdili prisustvo vuče u EmDriveu. Prototip korišten u Kini proizveo je samo nekoliko milinjutona, ali uskoro Novi dizajn će biti razvijen za 100 mN i više. Možda će biti testirani u orbiti.
Ne smijemo zaboraviti na pasivne motore koji za rad ne zahtijevaju ni struju ni gorivo – solarna jedra. Potisak koji razvijaju određen je površinom jedra i udaljenosti do Sunca. U blizini Zemlje, 1 m² reflektirajućeg materijala će razviti potisak od 0,1 mN. Ukupni potisak japanskog eksperimentalnog aparata IKAROS sa jedrom od 200 m² dostigao je samo 2 mN. Da bismo razumjeli razmjere, dodajemo da je potisak motora superteške rakete Saturn V, koja je poslala astronaute na Mjesec, bio 34.000.000 N.
Možda nisu u pravu?
Objavljivanje rada u recenziranom naučnom časopisu znači da je članak recenziralo nekoliko nezavisnih stručnjaka iz relevantne oblasti. Ovaj postupak podržava dovoljno visoki nivočlanke, ali ni to nam ne dozvoljava da izbjegnemo greške.
Prisjetite se kako je 2014. godine međunarodna saradnja BICEP objavila rezultate svog višegodišnjeg istraživanja u jednom od najprestižnijih naučni časopisi Physical Review Letters. Naučnici su tvrdili da su otkrili tragove gravitacionih talasa dok su proučavali kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje. Međutim, ovo tumačenje je bilo pogrešno, a senzacionalni rezultati su se ispostavili kao uticaj galaktičke prašine.
Časopis u kojem je tim Eagleworksa objavio svoj rad ima sedam puta niži indeks citiranosti od Physical Review Letters. Stoga čak postoji mišljenje da tamo revizijska procedura nije tako stroga i da je posao mogao izostati, uprkos nedostacima. Vrijedi napomenuti da je i sam odjel NASA Eagleworks vrlo mala laboratorija sa finansiranjem od 50.000 dolara godišnje. Ovo teško da može biti dovoljno za izvođenje visokopreciznih istraživanja i nabavku potrebne opreme.
Radi - u redu?
Kada bi postojao 100% dokaz o performansama EmDrive-a, to bi zahtijevalo ozbiljan rad teoretičara. Ali za sada je nedostatak objašnjenja nepokolebljiva stijena o koju se razbijaju svi argumenti prevelikog broja entuzijasta „nemogućeg motora“. To je čak postao i argument za odbijanje objavljivanja ranih članaka u ozbiljnim naučnim časopisima.
Jednostavniji ljudi vole da primete da „radi, dobro, ne morate da znate kako“. Međutim, ovaj pristup može dovesti do neočekivanih problema u dugoročnim svemirskim misijama. Na primjer, ako je rad motora povezan sa magnetsko polje, onda se može ponašati nepredvidivo među magnetnim poljima svemira. Niko ne želi da uređaj izgubi svoj jedini izvor potiska negde na pola puta do Marsa ili udaljenih objekata Kuiperovog pojasa. Dakle, pored klasičnog zahtjeva da se predoče pouzdani dokazi, mora postojati i zahtjev da se objasni sve što se dešava u motoru - ali za sada kreatori EmDrive-a ne mogu pokazati ni jedno ni drugo.
Zanimljivo je vidjeti zašto profesionalni naučnici rade na tako sumnjivim projektima. S jedne strane, otkriće stvarnog potiska u EmDrive-u može ukazivati na fundamentalno nove efekte i dugo očekivanu „novu fiziku“ izvan granica postojećih modela. S druge strane, "zatvaranjem" potiska nemogućeg motora, naučnici će konačno moći da riješe spor koji je svima odavno dosadan. I usput - stvoriti nove ultra-precizne metode za proučavanje ultra-niskih sila.
Uspješno istraživanje svemira stalno zahtijeva od čovječanstva proučavanje i otkrivanje novih tehnologija koje bi nam omogućile da imamo snažniju opremu i kreiramo sisteme za održavanje života posade za dalje letove u svemir. Jedna takva revolucionarna tehnologija mogla bi biti hipotetička elektromagnetni motor EmDrive, što se donedavno smatralo nemogućim. Međutim, 2016. godine NASA je objavila rezultate istraživanja i eksperimenata provedenih na motoru, koji dokazuju njegovu funkcionalnost. Sljedeći korak američke svemirske agencije u istraživanju ovog pitanja je izvođenje eksperimenata na EmDrive motoru u svemiru.
Ali počnimo redom
Prije svega, ukratko razmotrimo princip rada običnog raketnog motora. Postoje tri najpopularnije vrste raketni motori:
- Hemijski je najčešći tip raketnog motora. Njegov princip rada je sljedeći: ovisno o fizičkom stanju goriva (čvrsto gorivo ili tečni motor) na ovaj ili onaj način oksidator se miješa sa gorivom, formirajući gorivo. Nakon kemijske reakcije, gorivo gori, ostavljajući za sobom proizvode izgaranja - brzo šireći zagrijani plin. Mlaz ovog gasa izlazi iz raketne mlaznice, formirajući takozvani „radni fluid“, koji je isti „vatreni“ mlaz koji često vidimo, na primer, u TV emisijama ili filmovima.
- Nuklearni je tip motora u kojem se plin (kao što je vodik ili amonijak) zagrijava dobivanjem energije iz nuklearnih reakcija (nuklearna fisija ili fuzija).
- Električni – motor u kojem se plin zagrijava električnom energijom. Na primjer, termalni tip takvog motora zagrijava plin (radni fluid) koristeći grijaći element, dok statički tip– ubrzava kretanje čestica gasa pomoću elektrostatičkog polja.
Sklop mlaznog motora
Kućište takvog motora mora se sastojati od metala koji se ne troši.
Bez obzira na izbor tipa motora, njegov rad će zahtijevati impresivnu zalihu goriva, što svemirsku letjelicu čini znatno težom i zahtijeva više snage sa istog motora.
EmDrive motor – šta je to i kako radi?
Britanski inženjer Roger Scheuer je 2001. godine predložio novi tip elektromotor, čiji se princip bitno razlikuje od principa rada gore navedenih motora.
Dizajn je zatvorena metalna komora (rezonator) u obliku krnjeg stošca (nešto poput kante s poklopcem), koja ima određenu refleksivnost mikrovalnog zračenja. Magnetron spojen na konus stvara elektromagnetno zračenje u mikrovalnom opsegu, koje ulazi u rezonator i tamo stvara takozvani stojeći val. Zbog rezonancije, energija vibracija mikrovalova se povećava.
Kao što znate, svjetlost ili elektromagnetno zračenje vrši pritisak na površinu. Zbog suženja komore na jednu stranu, pritisak mikrotalasa na manjoj osnovi krnjeg konusa je manji od pritiska na većoj bazi. Ako kameru posmatramo kao zatvoreni sistem, onda će rezultat gore opisanog efekta biti samo opterećenje na materijalu kamere, i više na jednoj njegovoj strani. Međutim, to tvrdi tvorac koncepta motora EmDrive ovaj sistem je otvoren s razlogom najveća brzina kretanje elektromagnetnog zračenja („brzina svjetlosti“).
Fizički princip rada takvog motora nije u potpunosti jasan. Roger Scheuer je uvjeren da su objašnjenja za ovu tehnologiju moguća u okviru dobro poznate Newtonove mehanike. Vjerovatno, zbog prisustva reflektivnosti mikrotalasnog zračenja u komori, neki mali dio zračenja odlazi van, izvan rezonatora, što čini sistem otvorenim. Istovremeno, izlaz zračenja sa strane veće baze krnjeg stošca javlja se u većoj mjeri zbog veće površine baze. Tada će mikrovalno zračenje koje se pojavljuje biti analog radnog fluida, koji stvara potisak, pomičući letjelicu u suprotnom smjeru od emitiranih mikrovalova.
Istovremeno, istraživači NASA-e sugerišu da pravo djelovanje motora leži mnogo dublje, u kvantnoj mehanici, u općoj teoriji relativnosti, prema kojoj je sistem otvoren. Pojednostavljujući teoriju što je više moguće, možemo reći da čestice mogu nestati i roditi se u zatvorenoj petlji prostor-vremena.
Mogućnost implementacije motora pomoću slične metode procijenilo je nekoliko istraživačkih organizacija, uključujući NASA-u.
Eksperimentalni rezultati
Tokom 15 godina provedeno je mnogo eksperimenata. I iako su rezultati većine njih potvrdili funkcionalnost koncepta motora, mišljenje nezavisnih stručnjaka razlikovalo se od mišljenja eksperimentatora. Glavni razlog pobijanje rezultata eksperimenata je činjenica nepravilne postavke i realizacije eksperimenta.
Konačno, američka svemirska agencija, koja ima dovoljno resursa za kreiranje eksperimenta koji može donijeti konačnu presudu, pristupila je istraživanju motora EmDrive. Naime, NASA-in eksperimentalni laboratorij - Eagleworks, gdje je konstruiran prototip EmDrive motora. Motor je stavljen u vakuum, gdje je isključena bilo kakva termička konvekcija, a ispostavilo se da je prototip zaista bio sposoban proizvesti potisak. Prema nedavnom izvještaju NASA-e, laboratorija je uspjela postići potisak sa faktorom snage od 1,2 ± 0,1 mN/kW. Ova brojka je još uvijek znatno manja od snage raketnih motora koji se danas koriste, ali je otprilike stotinu puta veća od snage fotonski motori i solarna jedra.
Objavljivanjem izvještaja o eksperimentu, eksperiment na motoru u zemaljskim uslovima je vjerovatno završen. NASA planira da sprovede dalje eksperimente na EmDriveu u svemiru.
Aplikacija
Dostupnost sličan motor u rukama čovječanstva značajno proširuje mogućnosti istraživanja svemira. Počevši od relativno malih dimenzija, EmDrive instaliran na ISS bi značajno smanjio rezerve goriva na stanici. To bi produžilo vijek trajanja stanice, kao i značajno smanjilo teretne misije za isporuku goriva. Shodno tome, finansiranje misija i podrška radu stanice će biti smanjeno.
Ako uzmemo u obzir običan geostacionarni satelit na koji će biti instaliran ovaj motor, tada će se masa aparata smanjiti za više od pola. Isto tako, prisustvo EmDrive-a će uticati na svemirski brod s ljudskom posadom, koji će se kretati znatno brže.
Ako radimo i na snazi motora, onda prema proračunima, potencijal EmDrive-a nam omogućava da isporučimo šest astronauta i nešto opreme, a zatim se vratimo na Zemlju za oko 4 sata. Slično, let do Marsa, sa sličnom tehnologijom, trajat će nekoliko mjeseci. Let do Plutona će trajati oko dvije godine. Inače, stanici New Horizons je trebalo 9 godina da ovo završi.
Da rezimiramo, treba napomenuti da EmDrive tehnologija može značajno povećati brzinu letjelice i uštedjeti na radu svemirske letjelice i gorivu. Osim toga, ovaj motor omogućava čovječanstvu da izvodi one svemirske misije koje su do sada bile na granici mogućeg.
