موتور کوانتومی قابل بحث درایو em در آینده برای پروازهای اعماق فضایی در ناسا در حال آزمایش بود. EmDrive و سایر درایوهای غیرممکن

سفر با سرعت نور ممکن است به لطف یک کشف تصادفی امکان پذیر باشد، اما محققان هشدار می دهند که هنوز در مورد سفر احتمالی یک هفته ای به ستاره آلفا قنطورس هیجان زده نشوید. فناوری موتور جدید که قبلا غیرممکن به نظر می رسید برای سومین بار با موفقیت آزمایش شد.

فیزیکدانان آماتور و حرفه ای نتایج این آزمایش را به صورت آنلاین مورد بحث قرار دادند، اگرچه هنوز اظهار نظر رسمی ارائه نکرده اند.

استفاده از چنین موتوری محدود به حرکت با سرعتی بیش از سرعت نور نخواهد بود. این فناوری نیاز به استفاده از پیشرانه را که اکنون برای شتاب های دوره ای که مسیر مداری ایستگاه فضایی بین المللی را حفظ می کند مورد نیاز است را از بین می برد. جایگزینی سیستم پیشران سنتی در یک ماهواره زمین ثابت معمولی، جرم یک شی پرتاب شده به فضا را از 3 به 1.3 تن کاهش می دهد و در نتیجه هزینه های مالی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

آزمایش‌های در حال انجام هنوز با کاربرد واقعی در فضاپیما فاصله دارند، اما روزی فناوری دیگری است. پیشتازان فضامی تواند به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی ما تبدیل شود.

ماهواره CubeSat شش واحدی Cannae. رندر: Cannae Inc.

Em-Drive چیست - تفسیر متخصص

- داوطلب رشته علوم فنی

Em Drive, درایو الکترومغناطیسییک پیشرانه الکترومغناطیسی یک موتور اثیری مبتنی بر مگنترون است که برای فیزیکدانانی که دچار ایدئولوژی نسبیتی هستند راز است. برای اولین بار، این توسعه توسط یک مهندس هوافضا ارائه شد راجر شور(راجر شاویر) در سال 2001، و ماهیت این فناوری را می توان به عنوان "موتور موشکی بدون سوخت" توصیف کرد، به این معنا که به سوخت نیاز ندارد، سیال کاری که سنتی را ایجاد می کند. رانش جت.

دانشمندان چینی گفتند که نسخه‌ای از موتور بدون سوخت EmDrive ساخته‌اند که اصل عملکرد آن هنوز ناشناخته است. این دستگاه در آزمایشگاه فضایی Tiangong-2 آزمایش شد و اکنون قرار است در ماهواره‌های در حال گردش استفاده شود.

نمودار یکی از نمونه های اولیه EM-Drive

Em-Drive، درایو الکترومغناطیسی، پیشرانه الکترومغناطیسی یک محرکه اثیری مبتنی بر یک مگنترون است که برای فیزیکدانانی که با ایدئولوژی نسبیتی غلبه کرده اند راز است. این توسعه برای اولین بار توسط مهندس هوافضا راجر شاویر در سال 2001 ارائه شد و ماهیت این فناوری را می توان به عنوان "موتور موشک بدون سوخت" توصیف کرد، به این معنا که به سوخت نیاز ندارد، سیال کاری که نیروی رانش جت سنتی را ایجاد می کند.

فقدان حجم زیادی از سیال عامل در عرشه باعث می شود فضاپیما سبک تر، راندن آن آسان تر و از نظر تئوری ساخت بسیار ارزان تر شود. علاوه بر این، چنین موتوری به شما این امکان را می دهد که به موفقیت های باورنکردنی برسید سرعت های بالا: فضانوردان می توانند تنها در عرض چند ماه به مرزهای بیرونی منظومه شمسی برسند.

موضوع این است که خود مفهوم حرکت بدون پرتاب جرم راکتیو، اگر فرض کنیم که خلاء چیزی نیست، با قانون بقای تکانه، که بیان می‌کند که تکانه خطی و زاویه‌ای در داخل یک سیستم بسته ثابت می‌ماند، «تناسب» ندارد. در خارج بسته به تغییراتی که در این سیستم رخ می دهد. به بیان ساده، اگر نیروی خارجی به بدن وارد نشود، حرکت آن غیرممکن است.

اسرار امیز موتور الکترومغناطیسی، که نیروی رانش را بدون هیچ فرآیند واکنشی ایجاد می کند، قانون سوم (نه کمتر اساسی) دینامیک را نیز نقض می کند: "برای هر عمل همیشه یک واکنش برابر و مخالف وجود دارد." پس چگونه "عمل" (پیش رانش واکنشی یک فضاپیما) بدون "مخالفت" (احتراق سوخت و پرتاب جرم جت) رخ می دهد و چگونه این امکان وجود دارد؟ اگر سیستم کار کند، به این معنی است که نیروها یا پدیده هایی با ماهیت ناشناخته در آن دخالت دارند یا درک ما از قوانین فیزیک کاملاً اشتباه است.

EM-Drive چگونه کار می کند

برای لحظه‌ای از «غیرممکن بودن» نسبی‌گرایانه فناوری، بیایید تعریف کنیم که چیست. بنابراین، EM-Drive متعلق به دسته ماشین هایی است که از مدل رانشگر حفره تشدید RF در کار خود استفاده می کنند. چنین دستگاه هایی با استفاده از یک مگنترون کار می کنند که امواج مایکروویو را در یک محفظه فلزی بسته به شکل مخروط کوتاه منتشر می کند، که سپس از دیواره عقب آن منعکس می شود و نیروی رانش جت را به دستگاه منتقل می کند. باز هم، به زبان معمولی، بدن به سادگی خود را از خود «دفع» می‌کند (چقدر احمق بودند افرادی که آلبرت انیشتین را باور کردند، و نه بارون مونچاوزن، وقتی او در مورد اینکه چگونه خود را از باتلاق با مو بیرون کشید، صحبت کرد).

این اصل حرکت اساساً با آنچه در فضاپیماهای مدرن استفاده می شود متفاوت است، که برای تولید انرژی که وسایل نقلیه عظیم را به آسمان می برد، مقادیر زیادی سوخت می سوزانند. یکی از استعاره‌هایی که جوهر «غیرممکن بودن» چنین فناوری را آشکار می‌کند، همچنین می‌تواند این فرض باشد که راننده نشسته در محفظه‌ی سرنشین یک خودروی روشن‌نشده می‌تواند آن را از جای خود حرکت دهد - فقط با فشار دادن صحیح روی فرمان. .

اگرچه چندین آزمایش موفقیت آمیز از نمونه های آزمایشی انجام شده است - با رانش بسیار کوچک و به ترتیب چند گرم (به وزن یک سکه کوچک) - نتایج هیچ یک از مطالعات در هیچ مجله معتبر منتشر نشده است. ، که به شدت هرگونه انتشاری را که دکترین های نسبیتی را تضعیف می کند مسدود می کند. این بدان معناست که هر گونه نتیجه مثبت و توصیفی از این فناوری فقط در اینترنت یافت می شود.

راجر شوئر و EM-Drive او

تا زمانی که این فناوری تاییدیه آکادمیک رسمی مناسب را دریافت نکرده باشد، منطقی است که فرض کنیم EM-Drive در واقع کار نمی کند. با این حال، افراد زیادی وجود دارند که به طور تجربی ثابت کرده اند که موتور الکترومغناطیسی "غیر ممکن" هنوز کار می کند:

در سال 2001 Scheuer کمک مالی 45000 یورویی از دولت بریتانیا برای آزمایش EM-Drive دریافت کرد. وی بیان کرد که در طول آزمایشات، رانش 0.016 نیوتن (~1.5 G) به دست آمد و این به 850 وات انرژی نیاز داشت، اما نظرات کارشناسینسبی گرایان به طور طبیعی این نتیجه را رد می کنند. علاوه بر این، ارقام آنقدر کوچک بودند که به راحتی می‌توانستند خطای تجهیزات اندازه‌گیری را پشت سر بگذارند.

در سال 2008گروهی از دانشمندان چینی از دانشگاه پلی تکنیک شمال غربی به سرپرستی یانگ هوانگ(یانگ خوان) ادعا کرد که فناوری نیروی محرکه رزونانس الکترومغناطیسی را تأیید کرده است و بعداً مدل کار خود را از موتور توسعه داد. از سال 2012 تا 2014، چندین آزمایش موفقیت آمیز انجام شد که در آنها می توان نیروی رانش با نیروی 0.75 نیوتن را به دست آورد. قدرت الکتریکیمنبع تغذیه 2.5 کیلو وات

در سال 2014محققان ناسا مدل EM-Drive خود را آزمایش کردند و این آزمایش ها نیز در شرایط خلاء انجام شد. و دوباره، دانشمندان یک آزمایش موفقیت آمیز را گزارش کردند (آنها یک رانش 0.0001 نیوتن را ثبت کردند)، که نتایج آن باز هم توسط کارشناسان مستقل تایید نشد. در همان زمان، گروه دیگری از دانشمندان آژانس فضایی در مورد کار همکاران خود بسیار بدبین بودند - با این حال، آنها نه می توانستند احتمال این فناوری را رد کنند و نه تایید کنند و خواستار تحقیقات عمیق تر بودند.

در سال 2015همان تیم ناسا نسخه متفاوتی از موتور Cannae Drive (قبلاً Q-drive) ساخته شده توسط یک مهندس شیمی را آزمایش کرد. گیدو فتا(Guido Fetta) و نتیجه مثبت را گزارش کرد. تقریباً همزمان با آنها، دانشمندان آلمانی از دانشگاه فنی درسدن نیز نتایجی را منتشر کردند که در آن به طور قابل پیش بینی وجود نیروی رانش "غیر ممکن" را تأیید کردند.

و قبلاً در پایان سال 2015، آزمایش دیگری ناسا که توسط گروه Eagleworks (مرکز فضایی جانسون) انجام شد، سرانجام دوام این فناوری را تأیید کرد. آزمایش با در نظر گرفتن خطاهای قبلی انجام شد و با این وجود، نتایج مثبت بود - موتور EM-Drive کشش ایجاد می کند. در همان زمان، محققان اعتراف کردند که عوامل نامشخص جدیدی کشف شده است که یکی از آنها ممکن است انبساط حرارتی باشد که به طور قابل توجهی بر دستگاه در خلاء تأثیر می گذارد. چه این کار به متخصصان ارائه شود یا نه، دانشمندان مرکز تحقیقات گلن در کلیولند، اوهایو، آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز مطمئن هستند که ارزش ادامه آزمایش‌ها را دارد.

آنچه EM-DRIVE برای ما "درخشش" دارد

به طور کلی، جامعه علمی در مورد همه چیز مربوط به EM-Drive و موتورهای حفره تشدید الکترومغناطیسی به طور کلی بسیار محتاط است. از سوی دیگر، این حجم از پژوهش، سوالات متعددی را مطرح می کند. چرا این همه علاقه به این فناوری وجود دارد و چرا بسیاری از مردم می خواهند آن را آزمایش کنند؟ موتوری با چنین مفهوم جذابی در واقع چه چیزی را ارائه می دهد؟

از انواع ماهواره های جوی گرفته تا ایمن تر و ماشین های کارآمد- چنین دامنه وسیعی از کاربرد برای یک دستگاه جدید پیش بینی شده است. اما پیامد اصلی و واقعا انقلابی اجرای آن افق های غیرقابل تصوری است که برای سفرهای فضایی باز می شود.

به طور بالقوه، یک کشتی مجهز به موتور EM-Drive می تواند تنها در چند ساعت به ماه، در عرض 2-3 ماه به مریخ و در حدود 2 سال به پلوتون برسد (برای مقایسه: کاوشگر نیوهورایزنز برای پرواز به پلوتون طول کشید. بیش از 9 سال). اینها اظهارات نسبتاً بلندی هستند، با این حال، اگر معلوم شود که این فناوری مبنای واقعی دارد، این اعداد آنقدر خارق العاده نخواهند بود. و این با در نظر گرفتن این واقعیت است که نیازی به انتقال تن سوخت نیست، تولید فضاپیماها ساده تر می شود و خود آنها بسیار سبک تر و بسیار ارزان تر خواهند بود.

برای ناسا و سازمان‌های مشابه، از جمله بسیاری از شرکت‌های فضایی خصوصی مانند اسپیس‌ایکس یا ویرجین گالاکتیک، یک کشتی سبک وزن و مقرون‌به‌صرفه که بتواند به‌سرعت به دورترین نقاط منظومه شمسی برسد، چیزی است که در حال حاضر فقط می‌توان رویای آن را داشت. با این حال، برای اجرای این فناوری، علم هنوز باید سخت کار کند.

در عین حال، شوئر قاطعانه معتقد است که برای توضیح نحوه عملکرد EM-Drive به هیچ نظریه شبه علمی یا کوانتومی نیاز نیست. برعکس، او مطمئن است که این فناوری از مدل فعلی مکانیک فراتر نمی رود. او در تأیید سخنان خود چندین مقاله نوشت که یکی از آنها اکنون در دست بررسی است. انتظار می رود این سند در سال جاری منتشر شود. با این حال، کارهای گذشته او به دلیل تحقیقات علمی نادرست و ناسازگار مورد انتقاد قرار گرفته است.

علیرغم اصرار او بر اینکه موتور بر اساس قوانین موجود فیزیک کار می کند، Scheuer موفق می شود برخی فرضیات خیالی را در مورد EM-Drive نیز مطرح کند. به عنوان مثال، وی بیان کرد که موتور جدید از میدان تاب تغذیه می کند و به همین دلیل است آخرین نتایجناسا موفق بوده است. چنین یافته هایی توجه بسیاری از جامعه آنلاین را به خود جلب کرده است. با این حال باز هم امروزه هیچ داده تایید کننده شفاف و باز وجود ندارد و برای اینکه این فناوری مورد پذیرش علم رسمی قرار گیرد، باید بیش از یک مطالعه عمیق انجام شود.

کالین جانستون از افلاک‌نمای آرماگ مقاله‌ای طولانی در انتقاد از EM-Drive و نتایج غیرقطعی بسیاری از آزمایش‌ها نوشت. علاوه بر این، کوری اس. پاول از دیسکاوری حکم مجرمیت خود را برای موتورهای EM-Drive و Cannae Drive صادر کرد، درست مانند تحقیقات ناسا. یکی دیگر از میمون های عالی رتبه، استاد ریاضیات و فیزیک، جان اس. بائز، به طور کلی مفهوم این فناوری را "بیهوده" نامید و نتیجه گیری های او منعکس کننده روحیه بسیاری از دانشمندان به اصطلاح، در واقع، خط نویس های مزخرف است، که فکر می کنند اگر آنها در تمام زندگی خود مزخرفات نسبیتی را جمع کرده اند، آنها دانشمند شده اند.

EM-Drive مورد استقبال بسیاری قرار گرفته است، از جمله وب سایت NASASpaceFlight.com که اطلاعاتی در مورد آخرین آزمایشات Eagleworks منتشر کرده است، و مجله معروف New Scientist که یک بررسی مثبت و خوش بینانه از موتور الکترومغناطیسی نوشته است، که در آن، با این وجود، ذکر نیاز به ارائه را فراموش نکنید حقایق اضافیبرای چنین موضوعاتی اجباری است. علاوه بر این، علاقه مندان از سراسر جهان شروع به ساخت مدل های موتورهای خود با رانش با منشأ ناشناخته کردند، یکی از نسخه های کاری جالب که در شرایط "گاراژ" ایجاد شد، توسط یک مهندس رومانیایی پیشنهاد شد. جولیان برکا(یولیان برکا).

شما باید آن را درک کنید فیزیک نسبیتی(فیزیک انیشتین و معذرت خواهانش) در اصل ظهور هرگونه رانش در EM-Drive و دستگاه های مشابه را منتفی می کند، زیرا اتر را کاملاً انکار می کند و اگر آن را تشخیص دهد، فریب دیرینه خود را امضا می کند. بشر. با این حال، گزینه‌های کار واقعاً اثبات‌شده برای نیروی محرکه امواج الکترومغناطیسی می‌تواند فرصت‌هایی را برای فضا و اکتشافات فضایی ایجاد کند. حمل و نقل زمینیو تلنگر علم مدرنوارونه، یا بهتر است بگوییم آن را پس از یک قرن تقلب نسبی گرایانه دوباره روی پاهای خود قرار دهید.

درباره پروژه EM-Drive چند سال پیش

در وب سایت computerra.ru در 14 فوریه 2013، اوگنی زولوتوف، ناظر انتشارات Computerra، " شکست باعث موفقیت می شود: چرا چینی ها با تأمین مالی یک موتور شبه علم کار درستی انجام می دهند؟ "، که حتی در آن زمان نتیجه گیری شد:

چینی ها بدون توجه به این که آیا موتور الکترومغناطیسی در فضا کار می کند یا بی حرکت می ماند، مطمئناً ابتدا به هدف خواهند رسید. برخلاف نویسنده EmDrive، آنها در یک دانشگاه دولتی با پول دولتی کار می‌کنند: امپراتوری آسمانی کمونیستی درس‌های یک مدرسه بازرگانی را به خوبی آموخت. آنها از شرط بندی روی پروژه های پرخطر ترسی ندارند.»

خلاصه مقاله در زیر آمده است.

هرچه شما بگویید، مهندس و مخترع بریتانیایی راجر شایر از بسیاری از همکارانش خوش شانس تر بود. زمانی که در اوایل دهه 2000 یک کمک مالی کوچک دولتی برای ساختن نمونه اولیه یک موتور موشکی ابتکاری دریافت کرد، به سختی می‌توانست تصور کند که قبل از اینکه ایده‌اش توسط کسی جدی گرفته شود، باید از چند دایره جهنمی عبور کند. امروز، با گذشت بیش از ده سال، او هنوز به آزمایش‌های آزمایشگاهی محدود است، اما سرسختی او علاقه چندین تیم علمی را در سراسر جهان برانگیخته است و به نظر می‌رسد، بالاخره نوعی سرمایه‌گذار سرمایه‌گذاری خطرپذیر را جذب خواهد کرد. نبود آن شاید بزرگترین معمای این داستان باشد.

پروژه شاعر، به صورت دوره‌ای، تقریباً هر چند سال یک‌بار، که در صفحات اول مطبوعات علم عامه‌پسند قرار می‌گیرد، غیرمعمول، اگر نگوییم اسراف‌آمیز است. نکته اصلی این است. او پس از بیست سال در غول فضایی اروپا Astrium، LLC خود را با نام Satellite Propulsion Research تأسیس کرد و با حمایت مالی که قبلاً ذکر شد، موضوع فوق‌العاده‌ای را مطرح کرد: موتوری که نیروی رانش را بدون بیرون ریختن ماده‌ای فعال ایجاد می‌کند. پس از این کلمات، یک خواننده باهوش فیزیکی باید ناباوری را به تصویر بکشد، زیرا تمام فیزیک، از مکانیک نیوتنی گرفته تا مکانیک کوانتومی، چنین ترفندی را ممنوع می کند: برای ایجاد نیروی رانش، باید چیزی را از کشتی به بیرون پرتاب کنید، چیزی را هل دهید. . و شروع از آب، زمین، جت گاز سوخته یا یونیزه دهمین چیز است.

شایر استدلال نکرد که قوانین فیزیک اشتباه هستند - او پیشنهاد کرد که دانشمندانی که آنها را تفسیر می کنند اشتباه می کنند. و با پول اختصاص داده شده، او چند نمونه اولیه از EmDrive خود (مخفف "موتور الکترومغناطیسی") ساخت. طبق اندازه‌گیری‌های خودش، نمونه‌های اولیه نیروی رانش را در کسری از گرم توسعه دادند (برای جزئیات فنی، مقاله آندری واسیلکوف را ببینید. داستان کوتاهپروژه های جسورانه).

EmDrive تقریباً یک اجاق مایکروویو مخروطی شکل است که از آن چیزی نیز نشت نمی‌کند، اما ظاهراً رانشی که در آن به‌دلیل نوعی عدم تعادل تشعشعات الکترومغناطیسی به سمت انتهای عریض ایجاد شده است.

تنها چیزی که برای عملکرد چنین موتوری لازم است برق است. رانش را می توان با افزایش اندازه و استفاده از ابررساناها به طور نامحدود افزایش داد. و تقریباً در همه جا می توان از آن استفاده کرد، از سفینه های فضایی گرفته تا اتومبیل های معلق. مطمئناً وسوسه انگیز است، اما پس چرا هنوز یک نمونه کامل و عملا مفید ساخته نشده است؟ واقعیت این است که شاعر با بی اعتمادی مواجه شد. تقریباً هیچ کس از جامعه علمی از او حمایت نکرد. منتقدان رانش حاصل را با اشتباهات در محاسبات و خطاهای اندازه گیری توضیح می دهند: آنها می گویند که چنین "موتور" در جایگاه کار می کند ، اما در فضا ، جایی که لولا نیست ، بلکه به حال خود رها شده است ، رانش صفر خواهد بود.

پس چیست؟ توهم؟ فریب؟ بله، ممکن است خیلی خوب باشد! اما برای درک و قدردانی از زیبایی موقعیت، باید نه به چشم یک دانشمند، بلکه از دید یک سرمایه گذار به آن نگاه کنید. علم نمی تواند روی پروژه های مشکوک شرط بندی کند. اما سرمایه گذار خطرپذیر نه تنها می تواند، بلکه باید! و شعر، به نحوی خوب، باید پس از نمایش اولین نتایج مثبت، تامین مالی می شد.

وقت آن است که به بحث و جدل پایان دهیم

من قصد دارم به اختلافات پایان نهایی بدهم گیدو پتا(Guido Fetta) - یکی از همکاران Scheuer و طراح یک موتور فرضی Cannae Drive، که بر اساس همان اصل کار می کند: تولید امواج مایکروویو و ایجاد نیروی رانش در حلقه بستهبدون اگزوز

در 17 آگوست 2016، گویدو پتا اعلام کرد که قصد دارد یک Cannae Drive آزمایشی را به مدار پرتاب کند - و آن را در عمل آزمایش کند. Guido Petta مدیر عامل Cannae Inc. اکنون Cannae Inc. مجوز فناوری نیروی محرکه الکترومغناطیسی به شرکت تسئوس اسپیس که ماهواره CubeSat را به مدار پایین زمین پرتاب خواهد کرد.

از بنیانگذاران Thisus Space می‌توان به خود Cannae Inc و همچنین شرکت‌های کمتر شناخته شده LAI International، AZ و SpaceQuest اشاره کرد.

تاریخ عرضه هنوز اعلام نشده است. شاید علاقه مندان بتوانند در سال 2017 پول جمع کنند و یک دستگاه آزمایشی بسازند.

تنها هدف این ماهواره آزمایش موتور Cannae Drive به مدت شش ماه است. این ماهواره سعی خواهد کرد با استفاده از پیشرانه الکترومغناطیسی Cannae Drive حرکت کند.

توسعه دهندگان Cannae Drive می گویند موتور آنها قادر به تولید نیروی رانش تا چندین نیوتن و "سطوح بالاتر" است که برای استفاده در ماهواره های کوچک مناسب است. موتور نیازی به سوخت ندارد، اگزوز ندارد.

حجم موتور در ماهواره CubeSat بیش از 1.5 واحد نیست، یعنی 10 × 10 × 15 سانتی متر منبع تغذیه کمتر از 10 وات است. خود ماهواره از شش واحد تشکیل خواهد شد.

ماهواره Cannae. رندر: Cannae Inc.

بلافاصله پس از نمایش موفقیت آمیز در مدار، تسئوس اسپیس قصد دارد موتور جدیدی ارائه دهد تولید کنندگان شخص ثالثبرای استفاده در سایر ماهواره ها

طبق محاسبات Cannae، نسخه عظیم‌تر موتور الکترومغناطیسی 3500 کیلوگرمی می‌تواند باری معادل 2000 کیلوگرم را در فاصله 0.1 سال نوری در 15 سال تحویل دهد. وزن مجموعاز چنین دستگاهی به همراه سیستم های خنک کننده و سایر قطعات 10 تن خواهد بود.

آزمایش موتور الکترومغناطیسی Cannae که با هلیوم خنک می شود. عکس: Cannae

اگر عملکرد موتور در نتیجه یک آزمایش علمی قابل تکرار قابل اطمینان تأیید شود، دانشمندان باید توضیحی برای این پدیده بیابند. خود راجر شوئر پیشنهاد می کند که اصل عملکرد موتور بر اساس نظریه نسبیت خاص است. موتور الکتریسیته را به تشعشعات مایکروویو تبدیل می‌کند که در داخل حفره مخروطی بسته منتشر می‌شود، که باعث می‌شود ذرات مایکروویو نسبت به انتهای باریک‌تر مخروط، نیروی بیشتری بر روی بخش بزرگ‌تر و صاف سطح حفره اعمال کنند و در نتیجه نیروی رانش ایجاد می‌کنند.

شوئر مطمئن است که چنین سیستمی با قانون بقای حرکت مغایرتی ندارد.

Guido Petta توضیح مشابهی را در شرح حق اختراع ایالات متحده به شماره 20140013724 ارائه می دهد و به نیروی لورنتس اشاره می کند - نیرویی که یک میدان الکترومغناطیسی با آن روی یک ذره باردار نقطه ای عمل می کند.

محققان ناسا در حال آزمایش EmDrive نشان می‌دهند که نیروی رانش توسط «خلاء کوانتومی پلاسمای مجازی» ذراتی که در یک حلقه بسته از فضا-زمان ظاهر و ناپدید می‌شوند، ایجاد می‌شود. یعنی سیستم واقعاً ایزوله نیست، بنابراین به دلیل تأثیرات فیزیک کوانتومی قانون بقای تکانه را نقض نمی کند.

نمونه اولیه EmDrive توسط مهندس آلمانی Paul Kocyla

توسعه EmDrive به طور کلی توسط جامعه علمی نادیده گرفته می شود، اگرچه برخی از آزمایشات هنوز در حال انجام است. به عنوان مثال، در سال 2012، گروهی از فیزیکدانان چینی نتایج اندازه گیری نیروی رانش یک موتور الکترومغناطیسی را منتشر کردند که 70-720 mN در توان مایکروویو 80-2500 W، با خطای اندازه گیری کمتر از 12٪ بود. این مقدار کمی بیشتر از نیروی رانش موتور یونی است.

علاقه مندان مطمئن هستند: اگر EmDrive کار کند، در آینده تبدیل خواهد شد ایجاد احتمالینه تنها موتورهای فضایی کارآمد، بلکه اتومبیل های پرنده، و همچنین کشتی ها، هواپیماها - هر گونه حمل و نقل الکترومغناطیسی.

Cannae تنها نیست که می خواهد عملکرد یک درایو الکترومغناطیسی را در فضا آزمایش کند. مهندس آلمانی پل کوسیلا(پل کوسیلا) یک EmDrive جیبی کوچک طراحی کرد و اکنون از طریق یک کمپین تامین مالی جمعی پول جمع آوری می کند. هزینه پرتاب یک نمونه اولیه به فضا در یک ماهواره کوچک PocketQube 24200 یورو است. در سه ماه موفق شدیم 585 یورو جمع آوری کنیم.

« در سراسر جهان، مردم کشش را اندازه گرفتند. برخی در گاراژهای خود موتور می ساختند، برخی دیگر در سازمان های بزرگ. همه آنها هوس می کنند، هیچ راز بزرگی وجود ندارد. کسی فکر می کند که در اینجا نوعی جادوی سیاه وجود دارد، اما اینطور نیست. هر فیزیکدان عادی باید بفهمد که چگونه کار می کند. اگر کسی متوجه نشد، وقت آن است که شغلش را تغییر دهد»

امتیاز کلی مواد: 4.5

مواد مشابه (با علامت):

گرافن شفاف، مغناطیسی و آب فیلتر کننده

ماهواره CubeSat شش واحدی Cannae. رندر: Cannae Inc.

کارشناسان و علاقه مندان از سال 2003 در مورد احتمال وجود یک موتور فرضی الکترومغناطیسی "جادویی" EmDrive بحث می کنند. اصل عملکرد آن بسیار ساده است: مگنترون امواج مایکروویو تولید می کند، انرژی نوسانات آنها در یک تشدید کننده با کیفیت بالا انباشته می شود، و واقعیت وجود موج ایستاده نوسانات الکترومغناطیسی در یک تشدیدگر بسته است. فرم خاصمنبع کشش است. اینگونه است که رانش در مدار بسته یعنی در یک سیستم ایجاد می شود کاملا جدا شده از محیط خارجی ، بدون اگزوز

از یک طرف، به نظر می رسد این موتور قانون بقای تکانه را نقض می کند، همانطور که بسیاری از فیزیکدانان اشاره کردند. از سوی دیگر، مخترع بریتانیایی راجر شاویر به عملکرد EmDrive خود اعتقاد راسخ دارد - و (به چند صد صفحه بحث در انجمن NASASpaceFlight مراجعه کنید). به نظر می رسد آزمایش های انجام شده روی زمین (نتایج 22 آزمایش) عملکرد EmDrive را تأیید می کند.

وقت آن است که به بحث و جدل پایان دهیم.

نکته پایانی در بحث قرار دادن Guido Petta (Guido Fetta) - همفکر Scheuer و طراح یک موتور فرضی دیگر Cannae Drive است که بر اساس همان اصل کار می کند: تولید امواج مایکروویو و ایجاد نیروی رانش در یک مدار بسته. بدون اگزوز

در 17 آگوست 2016، گویدو پتا اعلام کرد که قصد دارد یک Cannae Drive آزمایشی را به مدار پرتاب کند - و آن را در عمل آزمایش کند. Guido Petta مدیر عامل Cannae Inc. اکنون Cannae Inc. مجوز فناوری نیروی محرکه الکترومغناطیسی به شرکت تسئوس اسپیس که ماهواره CubeSat را به مدار پایین زمین پرتاب خواهد کرد.

از بنیانگذاران Thisus Space می‌توان به خود Cannae Inc و همچنین شرکت‌های کمتر شناخته شده LAI International، AZ و SpaceQuest اشاره کرد.

تاریخ عرضه هنوز اعلام نشده است. شاید علاقه مندان بتوانند در سال 2017 پول جمع کنند و یک دستگاه آزمایشی بسازند.

تنها هدف این ماهواره آزمایش موتور Cannae Drive به مدت شش ماه است. این ماهواره سعی خواهد کرد با استفاده از پیشرانه الکترومغناطیسی Cannae Drive حرکت کند.

توسعه دهندگان Cannae Drive می گویند موتور آنها قادر به تولید نیروی رانش تا چندین نیوتن و "سطوح بالاتر" است که برای استفاده در ماهواره های کوچک مناسب است. موتور نیازی به سوخت ندارد، اگزوز ندارد.

حجم موتور در ماهواره CubeSat بیش از 1.5 واحد نیست، یعنی 10 × 10 × 15 سانتی متر منبع تغذیه کمتر از 10 وات است. خود ماهواره از شش واحد تشکیل خواهد شد.

ماهواره Cannae. رندر: Cannae Inc.

بلافاصله پس از نمایش موفقیت آمیز در مدار، تسئوس اسپیس قصد دارد موتور جدید را برای استفاده در ماهواره های دیگر به اشخاص ثالث ارائه دهد.

علاقه مندان مطمئن هستند که اگر EmDrive کار کند، در آینده می توان نه تنها موتورهای فضایی کارآمد، بلکه اتومبیل های پرنده، و همچنین کشتی ها، هواپیماها - هر گونه حمل و نقل الکترومغناطیسی را ایجاد کرد.

Cannae تنها نیست که می خواهد عملکرد یک درایو الکترومغناطیسی را در فضا آزمایش کند. مهندس آلمانی Paul Kocyla یک EmDrive جیبی کوچک طراحی کرده است و اکنون از طریق یک کمپین تامین مالی جمعی پول جمع آوری می کند. هزینه پرتاب یک نمونه اولیه به فضا در یک ماهواره کوچک PocketQube 24200 یورو است. در سه ماه موفق شدیم 585 یورو جمع آوری کنیم.

نمونه اولیه EmDrive توسط مهندس آلمانی Paul Kocyla

اخیراً مقالات علمی Scheuer در حوزه عمومی منتشر شده است. «در سرتاسر جهان، مردم هوس‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند. برخی در گاراژهای خود موتور می ساختند، برخی دیگر در سازمان های بزرگ. همه آنها هوس می کنند، هیچ راز بزرگی وجود ندارد. کسی فکر می کند که در اینجا نوعی جادوی سیاه وجود دارد، اما اینطور نیست. هر فیزیکدان عادی باید بفهمد که چگونه کار می کند. اگر کسی نمی فهمد، وقت آن است که شغلش را تغییر دهد.

مجله علمی انستیتوی هوانوردی و فضانوردی آمریکا مقاله ای در مورد دستگاه عجیب و بحث برانگیز - موتور EmDrive - منتشر کرد. به گفته تعدادی از فیزیکدانان، این طرح در اصل نمی تواند کار کند. این قانون اساسی طبیعت، حفظ حرکت را نقض می کند. دیگران در حال تلاش برای یافتن یک توضیح معقول برای اینکه چرا EmDrive هنوز کار می کند یا حداقل شواهد قابل اعتمادی برای کارکرد آن پیدا می کنند. آنها جذب یک هدف متزلزل اما بزرگ می شوند - موتوری که می تواند برق را بدون سوخت یا جریان جت به نیروی رانش تبدیل کند. یا - بسته شدن نهایی یک اختلاف طولانی مدت.

یک نشریه علمی می تواند گام مهمی در تاریخچه موتور "غیرممکن" باشد. علیرغم وجود ده ها آزمایش تجربی، نتایج آنها در مجلات معتبر منتشر نشده است. این غیبت با مشکل مواجه می شود مبانی نظریتوضیح نحوه عملکرد EmDrive علاوه بر این، بسیاری از آزمایش ها را نمی توان "تمیز" نامید - عوامل زیادی وجود دارد که می تواند ظاهر یک موتور را ایجاد کند. بعداً در مورد آنها صحبت خواهیم کرد، اما با سؤالات دیگر شروع می کنیم.

آن چیست؟

این یک موتور فرضی است که توسط مخترع بریتانیایی راجر شوئر پیشنهاد شده است. او (طبق گفته شوئر و حامیان نه چندان زیادش) با تغذیه از برق، بدون استفاده از سیال کار، یک رانش ضعیف ایجاد می کند. برخی آزمایش های دیگر نیز به این واقعیت عجیب اشاره می کنند. با این حال، نقض آشکار قانون بقای حرکت فرد را مجبور می‌کند با دقت خاصی به چنین اظهاراتی نزدیک شود - و بسیاری از کارشناسان به اشتباهاتی در طراحی آزمایش‌ها اشاره می‌کنند که می‌تواند توهم یک رانش ضعیف اما موجود را ایجاد کند.

موتور معجزه به سادگی چیده شده است، هر علاقه مندی که در کنترل آهن لحیم کاری تسلط داشته باشد می تواند آن را مونتاژ کند. از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک مگنترون و یک تشدید کننده. مگنترون یک لوله خلاء است که برای تولید تابش در یک اجاق مایکروویو معمولی استفاده می شود. از یک آند سیلندر توخالی و یک کاتد موی مرکزی تشکیل شده است. تحت تأثیر ولتاژ، الکترون ها از کاتد خارج می شوند و شروع به حرکت در مسیرهای پیچیده داخل سیلندر می کنند و امواج مایکروویو را ساطع می کنند. آنها در امتداد موجبر از مگنترون به تشدید کننده منتقل می شوند که شبیه یک سطل مسی با درب است. به گفته مخترع موتور، راجر شوئر، اینجاست که سرگرمی شروع می شود.

به گفته شوئر، ویژگی اصلی EmDrive نوعی تشدید کننده است. مخترع فرض می کند که به دلیل اختلاف قطر دیواره های جلویی و پشتی (مانند قسمت پایین سطل و درب آن)، نیروهای متفاوتی بر روی آنها وارد می شود که ناشی از ایستادن است. موج الکترومغناطیسیدر تشدید کننده نتیجه آنها موتور را به جلو می راند و نیروی رانش را ایجاد می کند که به سمت "پایین" هدایت می شود. متعاقبا، پس از چندین پیام که با این ایده استدلال می کرد، شوئر توضیح داد که مکانیسم واقعی تا حدودی پیچیده تر است و ممکن است با تجلی تأثیرات نظریه نسبیت خاص (SRT) همراه باشد.

چه بلایی سرش آمده؟

در واقع، اگر به اولین توضیح در مورد مکانیسم موتور نگاه کنید، معلوم می شود که شبیه داستان بارون مونچاوزن است که خود و اسبش را از باتلاق از باتلاق بیرون کشید. EmDrive یک سیستم بسته است که چیزی را به فضای اطراف پرتاب نمی کند. چنین جسمی نمی تواند بدون تأثیرات خارجی، حرکت خود را افزایش دهد، همانطور که مونچاوزن نمی تواند حرکت خود را افزایش دهد، هر چقدر هم که می کشید. طرفداران موتور این استدلال ها را با این استدلال که می توان دفع رزوناتور را از حالت خلاء پذیرفت یا SRT را در توضیح دخالت داد، رد می کنند. با این حال، فیزیکدانان بارها به ناهمواری چنین تخمین‌هایی یا عدم وجود معنای فیزیکی در آنها اشاره کرده‌اند.

اما با این حال، جوهر اظهارات شوئر نه در توصیفات نظری، بلکه در این واقعیت بود که او ظاهراً نیروی رانش واقعی موتور را ثابت کرده است. این محقق در وب سایت خود ارزش رانش را در حدود 200-230 mN / kW نشان می دهد - بیشتر از موتورهای یونی که فضاپیماها را فشار می دهند و ذرات باردار را که در میدان الکتریکی شتاب می گیرند به بیرون پرتاب می کنند.

چندین گروه از آزمایش‌کنندگان با تصمیم‌گیری درباره اینکه توضیح این نیروی محرکه به عهده نظریه‌پردازان است، EmDrive را در آزمایشگاه‌های خود آزمایش کردند. این کار توسط محققان دانشگاه پلی تکنیک شمال غربی چین و دانشگاه فنی درسدن انجام شده است. اخیراً نویسندگان مقاله ای که در مجله Propulsion منتشر شده است، به آنها ملحق شده اند و قدرت، محققان بخش Eagleworks ناسا، که به طور سنتی جنجالی ترین و "آینده نگر" پروژه های آژانس را اداره می کنند.

بله، اما کوچک؟

اولین آزمایش‌ها نتایج ظاهراً دلگرم‌کننده‌ای داشتند: نیروی خاصی بر دستگاه روشن‌شده وارد شد. با این حال، مقدار آن بسیار کمتر از مقدار پیش‌بینی‌شده توسط Scheuer بود و هرچه آزمایش دقیق‌تر انجام شود، رانش کمتری ثبت می‌شود. اما نکته در اصل این است: حتی از کجا می تواند بیاید؟ اگر توضیحات گیج کننده شوئر را در نظر نگیریم، می توانیم چندین مورد را تشخیص دهیم فرآیندهای جانبی، که از نظر تئوری می تواند کشش را فراهم کند. اینها می توانند جریان هوا مرتبط با گرمایش موتور، یا انبساط حرارتی خود تنظیمات آزمایشی باشند. نیروی ضعیفی می‌تواند با دفع بارهایی که بر روی دیواره‌های محفظه آزمایش قرار می‌گیرند، یا در اثر تعامل EmDrive با میدان‌های مغناطیسی سیم‌ها یا فشار تشعشع خروجی از تشدید کننده ایجاد شود.

ساده ترین راه برای مقابله با جریان هوا، انجام آزمایشات در خلاء است. چنین آزمایشاتی توسط دانشمندان درسدن انجام شد، که نیروی رانش را تنها در سطح 0.02-0.03 mN / kW - در حد خطای اندازه گیری پیدا کردند. علاوه بر این، فیزیکدانان خاطرنشان کردند که از یک تشدید کننده (همان "سطل" مسی) با ضریب کیفیت پایین استفاده کردند. تشعشع به سرعت آن را ترک کرد و شانس مشارکت سایر فرآیندهای جانبی را افزایش داد. Eagleworks ناسا مقدار کمی بالاتر از 1.2±0.1 mN/kW دریافت کرد. در عین حال، آنها ادعا می کنند که تمام منابع احتمالی فرآیندهای جانبی را ردیابی کرده اند.

زیاد است یا کم؟

به بیان دقیق، یک میلی‌نیوتن (mN) کمتر از وزن یک دانه شکر است. اما اگر در مورد پرواز جت در فضا صحبت کنیم، حتی یک رانش 1 mN، که به طور مداوم برای چندین سال کار می کند، به شما امکان می دهد یک دستگاه 100 کیلوگرمی را با سرعت مناسب پراکنده کنید.

می توان محاسبه کرد که طی ده سال چنین کاوشگری 3 کیلومتر در ثانیه شتاب می گیرد و (با در نظر گرفتن سرعت دوم کیهانی اولیه) بر 3.5 میلیارد کیلومتر غلبه خواهد کرد. اما اگر رانش را در سطحی که شوئر وعده داده است (200 mN/kW) ارزیابی کنیم، شتابی تا 600 کیلومتر بر ثانیه و فاصله 660 واحد نجومی، یعنی فاصله خورشید تا زمین به دست خواهیم آورد.

بنابراین - ضعیف، اما برای مدت بسیار طولانی و مصرف اقتصادی سیال کار - موتورهای یونی و فوتونی کار می کنند. اولین "شلیک" به فضا با یون های باردار به ده ها کیلومتر در ثانیه شتاب گرفت. رانش آنها می تواند به 60 mN/kW برسد، اما آنها نیاز به استفاده از یک سیال فعال دارند - معمولاً یک منبع گاز بی اثر. به عنوان مثال، دستگاه داون که اخیراً مأموریت اصلی خود را برای کشف سرس به پایان رساند، مجبور شد 425 کیلوگرم زنون را سوار کند.

موتورهای فوتون نیروی رانش غیرقابل مقایسه کمتری دارند، در حد چند میکرونیوتن در هر کیلووات توان تابش لیزر. منبع رانش در آنها تکانه فوتون هایی است که به خارج از فضای خارج می شوند. اما موتورهای فوتونی نیازی به بردن سوخت یا مایع کار با خود ندارند.

در پایان سال 2016، آکادمی چین فناوری های فضایی(CAST) گفت چندین سال است که تحقیقات خود را در مورد پتانسیل EmDrive و کاربردهای آن انجام داده است. به گفته یکی از رهبران CAST، Chen Yue، این سازمان آزمایش‌های "دراز مدت و مکرر" خود را انجام داد که وجود کشش در EmDrive را تأیید کرد. نمونه اولیه مورد استفاده در چین تنها چند میلی‌نیوتن تولید می‌کرد، اما طرح‌های جدید با 100 میلی‌نیوتن و بیشتر به زودی توسعه خواهند یافت. شاید آنها قبلاً در مدار آزمایش شوند.

ما نباید موتورهای غیرفعال را فراموش کنیم که برای کار خود به برق یا سوخت نیاز ندارند - در مورد بادبان های خورشیدی. نیروی رانشی که آنها ایجاد می کنند با مساحت بادبان و فاصله تا خورشید تعیین می شود. در نزدیکی زمین، 1 متر مربع از مواد بازتابنده نیروی رانش 0.1 mN ایجاد می کند. نیروی رانش کل دستگاه آزمایشی ژاپنی IKAROS با بادبان 200 متر مربعی تنها به 2 متر نیوتن رسید. برای درک مقیاس اضافه می کنیم که نیروی رانش موتورهای موشک فوق سنگین Saturn V که فضانوردان را به ماه فرستاد 34000000 نیوتن بود.

شاید اشتباه می کنند؟

چاپ یک اثر در مجلات علمی معتبر به این معنی است که مقاله توسط چندین متخصص مستقل در زمینه مربوطه بررسی شده است. این روش به اندازه کافی پشتیبانی می کند سطح بالامقالات، اما حتی آن را از خطا اجتناب نمی کند.

ما می توانیم به یاد بیاوریم که چگونه در سال 2014 همکاری بین المللی BICEP نتایج تحقیقات چندین ساله خود را در یکی از معتبرترین منتشر کرد. مجلات علمینامه های بررسی فیزیکی دانشمندان ادعا کردند که در حین مطالعه CMB، ردپایی از امواج گرانشی را کشف کرده اند. با این حال، این تفسیر نادرست بود و نتایج هیجان انگیز تأثیر گرد و غبار کهکشانی بود.

مجله ای که تیم Eagleworks کار خود را در آن منتشر کرده است دارای شاخص استنادی هفت برابر کمتر از Physical Review Letters است. بنابراین، حتی این عقیده وجود دارد که رویه بررسی در آن چندان سختگیرانه نیست و علیرغم ایرادات ممکن است کار را از دست بدهد. شایان ذکر است که بخش Eagleworks ناسا خود یک آزمایشگاه بسیار کوچک با بودجه 50000 دلار در سال است. این به سختی می تواند برای انجام تحقیقات با دقت بالا و خرید تجهیزات لازم کافی باشد.

کار می کند - باشه؟

اگر 100% شواهد دال بر عملکرد EmDrive وجود داشت، به کار جدی نظریه پردازان نیاز داشت. اما تا کنون، فقدان توضیح، سنگی تزلزل ناپذیر است که در برابر آن همه استدلال های علاقه مندان بسیار بزرگ "موتور غیرممکن" شکسته شده است. حتی دلیلی برای امتناع از چاپ مقالات اولیه در مجلات علمی جدی شد.

افراد ساده‌تر دوست دارند متوجه شوند که «این کار می‌کند و اشکالی ندارد، لازم نیست بدانید چگونه». با این حال، این رویکرد می تواند منجر به مشکلات غیرمنتظره در ماموریت های فضایی طولانی مدت شود. مثلاً اگر کارکرد موتور با میدان مغناطیسی، پس می تواند به طور غیر قابل پیش بینی در میان میدان های مغناطیسی فضای بیرونی رفتار کند. هیچ کس نمی خواهد فضاپیما تنها منبع رانش خود را در نیمه راه مریخ یا اجرام دوردست کمربند کویپر از دست بدهد. بنابراین، الزام کلاسیک برای ارائه شواهد قابل اعتماد باید با الزامی برای توضیح همه چیزهایی که در موتور اتفاق می افتد همراه باشد - اما تا کنون سازندگان EmDrive نمی توانند یکی یا دیگری را نشان دهند.

جالب است که ببینیم چرا دانشمندان حرفه ای با چنین پروژه های مشکوکی کار می کنند. از یک طرف، کشف کشش واقعی در EmDrive ممکن است به اثرات اساساً جدید و "فیزیک جدید" مورد انتظار در فراتر از مرزهای مدل های موجود اشاره کند. از سوی دیگر، با "بستن" نیروی رانش یک موتور غیرممکن، دانشمندان در نهایت می توانند اختلافی را که مدت هاست همه را آزار می دهد حل کنند. و در طول راه - ایجاد روش های جدید فوق دقیق برای مطالعه نیروهای بسیار کوچک.

اکتشافات فضایی موفقیت‌آمیز مستلزم مطالعه و کشف فن‌آوری‌های جدید است که امکان داشتن تجهیزات قدرتمندتر و ایجاد سیستم‌های پشتیبانی از زندگی خدمه را برای پروازهای فضایی بیشتر فراهم می‌کند. یکی از این فناوری های انقلابی می تواند موتور الکترومغناطیسی فرضی EmDrive باشد که تا همین اواخر غیرممکن تلقی می شد. با این حال، در سال 2016، ناسا نتایج یک مطالعه و آزمایش های انجام شده توسط موتور را منتشر کرد که عملکرد آن را ثابت می کند. گام بعدی آژانس فضایی آمریکا در بررسی این موضوع، انجام آزمایشاتی بر روی موتور EmDrive در فضای بیرونی است.

اما بیایید به ترتیب شروع کنیم

اول از همه، اجازه دهید به طور خلاصه اصل عملکرد یک موتور موشک معمولی را در نظر بگیریم. سه نوع محبوب وجود دارد موتورهای موشکی:

• شیمیایی - رایج ترین نوع موتور موشک. اصل عملکرد آن به شرح زیر است: بسته به وضعیت کل سوخت (سوخت جامد یا موتور مایع) به هر طریقی، اکسید کننده با سوخت مخلوط می شود و سوخت را تشکیل می دهد. پس از یک واکنش شیمیایی، سوخت می سوزد و محصولات احتراق را پشت سر می گذارد - یک گاز گرم شده به سرعت در حال گسترش. یک جت از این گاز از نازل موشک خارج می شود و به اصطلاح «بدنه کار» را تشکیل می دهد، که همان جت «آتشین» است که معمولاً مثلاً در برنامه های تلویزیونی یا فیلم ها می بینیم.
• هسته ای - نوعی موتور که در آن یک گاز (مانند هیدروژن یا آمونیاک) در نتیجه به دست آوردن انرژی از واکنش های هسته ای (شکافت یا همجوشی هسته ای) گرم می شود.
• الکتریکی - موتوری که در آن گرمایش گاز به دلیل انرژی الکتریکی اتفاق می افتد. به عنوان مثال، نوع حرارتی چنین موتوری، گاز (سیال کار) را با کمک عنصر گرمایش، در حالی که نوع استاتیک حرکت ذرات گاز را با استفاده از میدان الکترواستاتیک سرعت می بخشد.

مونتاژ موتور جت

بدنه چنین موتوری باید از فلز غیر قابل مصرف تشکیل شده باشد.

صرف نظر از انتخاب نوع موتور، عملکرد آن به مقدار قابل توجهی سوخت نیاز دارد، که فضاپیما را بسیار سنگین تر می کند و نیاز به قدرت بیشتراز همین موتور

موتور EmDrive - چیست و چگونه کار می کند؟

در سال 2001، مهندس بریتانیایی راجر شویر پیشنهاد داد نوع جدید موتور الکتریکی، که اصل آن اساساً با اصل عملکرد موتورهای ذکر شده در بالا متفاوت است.

این طرح یک محفظه فلزی بسته (رزوناتور) به شکل یک مخروط کوتاه (چیزی شبیه یک سطل با درب) است که دارای بازتاب خاصی از تشعشعات مایکروویو است. مگنترون متصل به مخروط، تشعشعات الکترومغناطیسی در محدوده مایکروویو ایجاد می کند که وارد تشدید کننده می شود و به اصطلاح موجی را در آنجا ایجاد می کند. به دلیل تشدید، انرژی ارتعاشی امواج مایکروویو افزایش می یابد.

همانطور که می دانید نور یا تشعشعات الکترومغناطیسی بر سطح فشار وارد می کند. به دلیل باریک شدن محفظه در یک جهت، فشار امواج مایکروویو بر روی پایه کوچکتر مخروط بریده کمتر از فشار روی پایه بزرگتر است. اگر محفظه را به عنوان یک سیستم بسته در نظر بگیریم، نتیجه اثری که در بالا توضیح داده شد تنها بار بر روی مواد محفظه و بیشتر در یک طرف آن خواهد بود. با این حال، سازنده مفهوم موتور EmDrive ادعا می کند که این سیستمبه دلیل باز است حداکثر سرعتحرکت تابش الکترومغناطیسی ("سرعت نور").

اصل فیزیکی عملکرد چنین موتوری به طور کامل درک نشده است. راجر شوئر متقاعد شده است که توضیح این فناوری در چارچوب مکانیک معروف نیوتنی امکان پذیر است. احتمالاً به دلیل وجود ضریب انعکاس تشعشعات مایکروویو در محفظه، بخش کوچکی از تابش به بیرون و فراتر از تشدید کننده می رود که باعث باز شدن سیستم می شود. در عین حال، خروجی تشعشع از سمت پایه بزرگتر مخروط بریده به دلیل مساحت بیشتر پایه، به میزان بیشتری رخ می دهد. سپس تابش مایکروویو خروجی مشابه سیال کار خواهد بود که نیروی رانش ایجاد می کند که فضاپیما را در جهت مخالف امواج مایکروویو ساطع می کند.

در عین حال، محققان ناسا پیشنهاد می کنند که حقیقت کار موتور بسیار عمیق تر است، در مکانیک کوانتومی، در نسبیت عام، که بر اساس آن سیستم باز است. با ساده کردن این نظریه تا حد امکان، می توان گفت که ذرات می توانند ناپدید شوند و در یک حلقه فضا-زمان بسته متولد شوند.

امکان پیاده سازی موتور به روشی مشابه توسط چندین سازمان تحقیقاتی از جمله ناسا مورد ارزیابی قرار گرفت.

نتایج تجربی

در طول 15 سال، آزمایش های زیادی انجام شده است. و اگرچه نتایج اکثر آنها کارایی مفهوم موتور را تأیید کرد، نظر کارشناسان مستقل با نظر آزمایشگران متفاوت بود. دلیل اصلیرد نتایج آزمایش ها، واقعیت فرمول بندی و اجرای نادرست آزمایش است.

سرانجام، آژانس فضایی ایالات متحده، که منابع کافی برای ایجاد آزمایشی با قابلیت صدور حکم نهایی را دارد، تحقیقاتی را در مورد موتور EmDrive انجام داد. یعنی آزمایشگاه تجربی ناسا - Eagleworks که در آن نمونه اولیه موتور EmDrive طراحی شده است. موتور در خلاء قرار گرفت، جایی که هر گونه همرفت حرارتی حذف شد، و معلوم شد که نمونه اولیه واقعاً قادر به ارائه نیروی رانش است. طبق گزارش اخیر ناسا، این آزمایشگاه توانسته نیروی رانش با ضریب توان 1.2±0.1 mN/kW بدست آورد. این رقم هنوز به طور قابل توجهی کمتر از قدرت موتورهای موشکی است که امروزه استفاده می شود، اما حدود صد برابر بیشتر از قدرت موتورهای فوتون و بادبان های خورشیدی است.

با انتشار گزارش آزمایش، احتمالا آزمایش موتور در شرایط زمینی به پایان رسیده است. ناسا قصد دارد آزمایش های بیشتری را روی EmDrive در فضا انجام دهد.

کاربرد

دسترسی موتور مشابهدر دستان بشر به طور قابل توجهی امکانات اکتشاف فضا را گسترش می دهد. شروع نسبتاً کوچک - EmDrive، نصب شده در ایستگاه فضایی بین‌المللی، ذخایر سوخت در ایستگاه را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. این باعث افزایش طول عمر ایستگاه و همچنین کاهش قابل توجه ماموریت های بار برای تحویل سوخت می شود. در نتیجه، بودجه برای ماموریت ها و نگهداری ایستگاه کاهش می یابد.

اگر یک ماهواره زمین ثابت معمولی را در نظر بگیریم که روی آن نصب خواهد شد این موتور، سپس جرم دستگاه بیش از دو برابر کاهش می یابد. به طور مشابه، حضور EmDrive بر فضاپیمای سرنشین دار تأثیر می گذارد که به طرز محسوسی سریعتر حرکت می کند.

اگر همچنان روی قدرت موتور کار کنیم، طبق محاسبات، پتانسیل EmDrive به ما این امکان را می دهد که شش فضانورد و برخی تجهیزات را تحویل دهیم و بعد از حدود 4 ساعت به زمین بازگردیم. به طور مشابه، پرواز به مریخ، با فناوری مشابه، چند ماه طول خواهد کشید. پرواز به پلوتون حدود دو سال طول خواهد کشید. به هر حال، ایستگاه نیوهورایزنز 9 سال طول کشید تا این کار را انجام دهد.

به طور خلاصه، لازم به ذکر است که فناوری EmDrive می تواند سرعت فضاپیما را به میزان قابل توجهی افزایش دهد، در کارکرد وسایل نقلیه و همچنین سوخت صرفه جویی کند. علاوه بر این، این موتور به بشر اجازه می دهد تا آن دسته از مأموریت های فضایی را انجام دهد که تاکنون در حد امکان بوده است.