Надежда космонавтики
Несколько месяцев назад лаборатория Eagleworks, расположенная в Центре космических полетов имени Линдона Б. Джонсона в Хьюстоне, подтвердила работу двигателя EmDrive, который должен нарушать один из фундаментальных законов физики — закон сохранения импульса. Затем результаты испытаний были подтверждены в вакууме (1), что развеяло скептиков одного из аргументов против этой технологии.
1. Изображение испытаний двигателя Фетти, подвешенного на маятнике в вакууме.
Однако критики все же отмечают, что, вопреки сообщениям СМИ, НАСА еще не доказано, что двигатель действительно работает.
Например, экспериментальные ошибки, вызванные, в частности, испарение материалов, входящих в состав системы привода EmDrive — а точнее Cannae Drive, потому что именно так назвал свой вариант EmDrive американский конструктор Гвидо Фетта.
Откуда эта спешка?
В настоящее время используется двигатели в космических аппаратах они требуют выброса газа из сопла, из-за чего корабль отскакивает в противоположном направлении. Двигатель, не требующий такого газа для работы, был бы большим прорывом.
В настоящее время, даже если космический корабль будет иметь доступ к неограниченному источнику солнечной энергии, как в случае с электроионные двигатели, для работы ему требуется топливо, ресурс которого ограничен.
Первоначально EmDrive был детищем Роджера Шойера (2), одного из самых выдающихся европейских специалистов в области аэронавтики. Он представил эту конструкцию в виде конической емкости (3).
Один конец резонатора шире другого, а его размеры подобраны таким образом, чтобы обеспечить резонанс для электромагнитных волн определенной длины.
В результате эти волны, распространяясь к более широкому концу, должны ускоряться, а к более узкому концу – замедляться.
Ожидается, что в результате различных скоростей движения фронты волн будут оказывать различное радиационное давление на противоположные концы резонатора и тем самым создавать ненулевую тягу, которая движет корабль.
Что ж, Ньютон, у нас проблема! Потому что согласно известной нам физике, если не прикладывать дополнительную силу, импульс не имеет права расти. Теоретически EmDrive работает, используя явление радиационного давления. Групповая скорость электромагнитной волны, а значит, и создаваемая ею сила, могут зависеть от геометрии волновода, в котором она распространяется.
Согласно идее Шойера, если построить конический волновод таким образом, что скорость волны на одном конце существенно отличается от скорости волны на другом конце, то, отражая эту волну между двумя концами, вы получить разность радиационных давлений, т.е. силу, достаточную для достижения тяги (4).
По словам Шойера, EmDrive не нарушает законы физики, а использует теорию Эйнштейна — двигатель находится в другой системе отсчета, чем «рабочая» волна внутри него. До сих пор были построены только очень маленькие прототипы EmDrive с силой тяги в диапазоне микроньютонов.
Как видите, не все сразу отказываются от этой концепции по мере создания новых прототипов. Например, такое крупное исследовательское учреждение, как Китайский Сианьский Северо-Западный политехнический университет, провело эксперименты, в результате которых был создан прототип двигателя с тягой 720 микроньютонов.
Это может быть не так много, но некоторые из них используются в космонавтика, ионные двигатели они вообще не генерируют больше. Версия EmDrive, протестированная НАСА, — работа американского дизайнера Гвидо Фетти. Вакуумные испытания маятника подтвердили, что он достигает тяги 30-50 микроньютонов.
Принцип сохранения импульса был опрокинут? Возможно нет. Специалисты НАСА объясняют работу двигателя, точнее, взаимодействием с частицами материи и антиматерии, которые взаимно аннигилируют в квантовом вакууме, а затем взаимно аннигилируют. Теперь, когда было показано, что устройство работает, было бы уместно изучить, как работает EmDrive.
3. Одна из моделей двигателя EmDrive
Кто не понимает законов физики?
Мощность, предлагаемая прототипами, построенными до сих пор, не сбивает вас с ног, хотя, как мы уже упоминали, некоторые из ионные двигатели они работают в диапазоне микроньютонов.
4. ЭмДрайв – принцип работы
По словам Шойера, тяга в EmDrive может быть значительно увеличена за счет использования сверхпроводников.
Однако, по словам Джона П. Костелли, известного австралийского физика, Шойер «не понимает законов физики» и совершает, среди прочего, принципиальная ошибка в том, что он не учел в своих схемах силу, действующую излучением на боковые стенки резонатора.
В пояснениях, размещенных на веб-сайте Shawyer’s Satellite Propulsion Research Ltd, утверждается, что это незначительное количество. Однако критики добавляют, что теория Шойера не публиковалась ни в одном рецензируемом научном журнале.
Самое сомнительное — это игнорирование принципа сохранения количества движения, хотя сам Шойер утверждает, что работа привода его ничуть не нарушает. Дело в том, что автор устройства пока не опубликовал ни одной работы по нему в рецензируемом журнале.
Единственные публикации появились в популярной печати, в т.ч. в «Новом сайентисте». Его редакторов раскритиковали за сенсационный тон статьи. Через месяц издательство напечатало пояснения и… извинения за опубликованный текст.
