Нова теория за това как работи двигателят EmDrive. Двигателят е възможен иначе

Известният EmDrive (1) не трябва да нарушава законите на физиката, казва Майк Маккулок (2) от университета в Плимут. Ученият предлага теория, която предлага нов начин за разбиране на движението и инерцията на обекти с много малки ускорения. Ако беше прав, в крайна сметка щяхме да наречем мистериозния двигател „неинерционен“, защото именно инерцията, тоест инерцията, преследва британския изследовател.

Инертността е характерна за всички обекти, които имат маса, реагират на промяна на посоката или на ускорение. С други думи, масата може да се разглежда като мярка за инерция. Въпреки че това ни се струва добре познато понятие, самото му естество не е толкова очевидно. Концепцията на McCulloch се основава на предположението, че инерцията се дължи на ефект, предсказан от общата теория на относителността, наречен радиация от Unruhтова е излъчване на черно тяло, действащо върху ускоряващи се обекти. От друга страна, можем да кажем, че температурата на Вселената се повишава с ускоряването ни.

2. Майк МакКълок от Плимутския университет

Според McCulloch инерцията е просто налягането, упражнявано от радиацията на Unruh върху ускоряващо се тяло. Ефектът е труден за изследване за ускоренията, които обикновено наблюдаваме на Земята. Според учения това става видимо само когато ускоренията станат по-малки. При много малки ускорения, дължините на вълната на Unruh са толкова големи, че вече не се вписват в наблюдаваната вселена. Когато това се случи, твърди Маккулок, инерцията може да приеме само определени стойности и да прескача от една стойност на друга, което с право наподобява квантовите ефекти. С други думи, инерцията трябва да бъде квантована като компонент на малките ускорения.

Маккълок смята, че те могат да бъдат потвърдени от неговата теория в наблюдения. странни скокове на скоростта наблюдавано по време на преминаването на някои космически обекти близо до Земята към други планети. Трудно е внимателно да се проучи този ефект на Земята, защото ускоренията, свързани с него, са много малки.

Що се отнася до самия EmDrive, концепцията на McCulloch се основава на следната идея: ако фотоните имат някаква маса, тогава когато се отразят, те трябва да изпитват инерция. Въпреки това, излъчването на Unruh в този случай е много малко. Толкова малък, че може да взаимодейства с непосредствената си среда. В случая с EmDrive това е конусът на дизайна на "двигателя". Конусът позволява излъчване на Unruh с определена дължина в по-широкия край и излъчване с по-къса дължина в по-тесния край. Фотоните се отразяват, така че тяхната инерция в камерата трябва да се промени. И от принципа на запазване на инерцията, който, противно на честите мнения за EmDrive, не е нарушен в тази интерпретация, следва, че сцеплението трябва да се създаде по този начин.

Теорията на McCulloch може да бъде тествана експериментално по поне два начина. Първо, чрез поставяне на диелектрик вътре в камерата - това трябва да увеличи ефективността на задвижването. Второ, според учения, промяната на размера на камерата може да промени посоката на тягата. Това ще се случи, когато излъчването на Unruh е по-подходящо за по-тесния край на конуса, отколкото за по-широкия. Подобен ефект може да бъде причинен от промяна на честотата на фотонните лъчи вътре в конуса. „Обръщането на тягата вече се е случило в скорошен експеримент на НАСА“, казва британският изследовател.

Теорията на Маккълок, от една страна, елиминира проблема със запазването на инерцията, а от друга страна, е в кулоарите на научния мейнстрийм. (типична маргинална наука). От научна гледна точка е спорно да се приеме, че фотоните имат инерционна маса. Освен това, логично, скоростта на светлината трябва да се промени вътре в камерата. Това е доста трудно за физиците да приемат.

3. Принципът на работа на двигателя EmDrive

Работи, но са необходими повече тестове

EmDrive първоначално е рожба на Роджър Шойер, един от най-известните експерти по въздухоплаване в Европа. Той представи този дизайн под формата на коничен контейнер. Единият край на резонатора е по-широк от другия и размерите му са избрани по такъв начин, че да осигурят резонанс за електромагнитни вълни с определена дължина. В резултат на това тези вълни, разпространяващи се към по-широкия край, трябва да се ускоряват и да се забавят към по-тесния край (3). Предполага се, че в резултат на различни скорости на изместване на фронта на вълната те упражняват различно радиационно налягане върху противоположните краища на резонатора и по този начин низ, различен от нула, който движи обекта.

Въпреки това, според известната физика, ако не се приложи допълнителна сила, импулсът не може да се увеличи. Теоретично EmDrive работи, използвайки явлението радиационно налягане. Груповата скорост на електромагнитната вълна, а оттам и силата, генерирана от нея, може да зависи от геометрията на вълновода, в който се разпространява. Според идеята на Scheuer, ако построите коничен вълновод по такъв начин, че скоростта на вълната в единия край да се различава значително от скоростта на вълната в другия край, тогава като отразите тази вълна между двата края, ще получите разлика в радиационното налягане , т.е. достатъчна сила за постигане на сцепление. Според Шайер, EmDrive не нарушава законите на физиката, но използва теорията на Айнщайн - двигателят е в различна референтна рамка от "работещата" вълна вътре в него.

Досега са построени само много малки. Прототипи на EmDrive с теглителна сила от порядъка на микроновините. Доста голяма изследователска институция, Китайският северозападен политехнически университет в Сиан, експериментира с прототип на двигател със сила на тяга от 720 µN (микронютона). Може да не е много, но някои йонни двигатели, използвани в астрономията, не генерират повече.

4. EmDrive тест 2014г.

Тестваната от НАСА версия на EmDrive (4) е дело на американския дизайнер Гуидо Фети. Вакуумното тестване на махалото потвърди, че то постига тяга от 30-50 µN. Лабораторията Eagleworks, разположена в космическия център на Линдън Б. Джонсън в Хюстън, потвърди работата си във вакуум. Експертите от НАСА обясняват работата на двигателя с квантови ефекти, или по-скоро с взаимодействие с частици материя и антиматерия, които възникват и след това взаимно се унищожават в квантовия вакуум.

Дълго време американците не искаха официално да признаят, че наблюдават тягата, произведена от EmDrive, опасявайки се, че получената малка стойност може да се дължи на грешки в измерването. Поради това методите за измерване бяха усъвършенствани и експериментът беше повторен. Едва след всичко това НАСА потвърди резултатите от изследването.

Въпреки това, както съобщи International Business Times през март 2016 г., един от служителите на НАСА, които са работили по проекта, каза, че агенцията планира да повтори целия експеримент с отделен екип. Това ще й позволи най-накрая да тества решението, преди да реши да инвестира повече пари в него.