Новая теория о том, как работает двигатель EmDrive. Двигатель возможен иначе
Знаменитый EmDrive (1) не должен нарушать законы физики, говорит Майк МакКаллох (2) из Плимутского университета. Ученый предлагает теорию, предполагающую новый способ осмысления движения и инерции объектов с очень малыми ускорениями. Если бы он был прав, мы бы в конечном итоге назвали таинственный привод «неинерционным», потому что именно инерция, то есть инерция, преследует британского исследователя.
Инерция характерна для всех объектов, имеющих массу, реагирующих на изменение направления или на ускорение. Другими словами, массу можно рассматривать как меру инерции. Хотя это кажется нам хорошо известным понятием, сама его природа не столь очевидна. Концепция Маккаллоха основана на предположении, что инерция возникает из-за эффекта, предсказанного общей теорией относительности и называемого излучение от Унруэто излучение черного тела, действующее на ускоряющиеся объекты. С другой стороны, можно сказать, что температура Вселенной повышается по мере того, как мы ускоряемся.
2. Майк МакКаллок из Плимутского университета
Согласно Маккаллоху, инерция — это просто давление, оказываемое излучением Унру на ускоряющееся тело. Эффект трудно изучить для ускорений, которые мы обычно наблюдаем на Земле. По словам ученого, это становится видно только тогда, когда ускорения становятся меньше. При очень малых ускорениях длины волн Унру настолько велики, что они больше не вписываются в обозримую вселенную. Когда это происходит, утверждает МакКаллох, инерция может принимать только определенные значения и прыгать от одного значения к другому, что справедливо напоминает квантовые эффекты. Другими словами, инерция должна быть квантована как составляющая малых ускорений.
Маккалох считает, что они могут быть подтверждены его теорией в наблюдениях. странные скачки скорости наблюдается при прохождении некоторых космических объектов вблизи Земли по направлению к другим планетам. Тщательно изучить этот эффект на Земле сложно, потому что связанные с ним ускорения очень малы.
Что касается самого EmDrive, то концепция МакКаллоха основана на следующей мысли: если фотоны имеют какую-то массу, то при отражении они должны испытывать инерцию. Однако излучение Унру в этом случае очень мало. Настолько мал, что может взаимодействовать с ближайшим окружением. В случае с EmDrive это конус дизайна «двигателя». Конус допускает излучение Унру определенной длины на более широком конце и излучение меньшей длины на более узком конце. Фотоны отражаются, поэтому их инерция в камере должна измениться. А из принципа сохранения количества движения, который, вопреки частым мнениям об EmDrive, в этой трактовке не нарушается, следует, что таким образом должна создаваться тяга.
Теорию Маккаллоха можно проверить экспериментально по крайней мере двумя способами. Во-первых, поместив внутрь камеры диэлектрик — это должно повысить КПД привода. Во-вторых, по мнению ученого, изменение размеров камеры может изменить направление тяги. Это произойдет, когда излучение Унру лучше подходит для более узкого конца конуса, чем для более широкого. Аналогичный эффект может быть вызван изменением частоты фотонных пучков внутри конуса. «Реверсирование тяги уже произошло в недавнем эксперименте НАСА», — говорит британский исследователь.
Теория Мак-Каллоха, с одной стороны, устраняет проблему сохранения импульса, а с другой стороны, находится на обочине научного мейнстрима. (типичная маргинальная наука). С научной точки зрения спорно предполагать, что фотоны обладают инерционной массой. Более того, по логике, скорость света должна меняться внутри камеры. Это довольно трудно принять физикам.
3. Принцип работы двигателя EmDrive
Это работает, но нужно больше тестов
Изначально EmDrive был детищем Роджера Шойера, одного из самых выдающихся специалистов в области аэронавтики в Европе. Он представил эту конструкцию в виде конической емкости. Один конец резонатора шире другого, а его размеры подобраны таким образом, чтобы обеспечить резонанс для электромагнитных волн определенной длины. В результате эти волны, распространяющиеся к более широкому концу, должны ускоряться и замедляться к более узкому концу (3). Предполагается, что в результате различных скоростей смещения фронта волны они оказывают различное радиационное давление на противоположные концы резонатора, и, таким образом, ненулевая строка, которая перемещает объект.
Однако, согласно известной физике, если не прикладывать дополнительную силу, импульс не может 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 разницу в радиационном давлении, т.е. достаточную силу для достижения тяги. По словам Шайера, EmDrive не нарушает законов физики, а использует теорию Эйнштейна — двигатель находится в другой системе отсчета, чем «рабочая» волна внутри него.
Пока построены только очень маленькие Прототипы EmDrive с силой тяги порядка микроновости. Довольно крупное научно-исследовательское учреждение, Китайский Сианьский Северо-Западный политехнический университет, провело эксперименты с прототипом двигателя с силой тяги 720 мкН (микроньютонов). Это может быть немного, но некоторые ионные двигатели, используемые в астрономии, не генерируют больше.
4. Тест EmDrive 2014 года.
Версия EmDrive, испытанная НАСА (4), является работой американского конструктора Гвидо Фетти. Вакуумные испытания маятника подтвердили, что он достигает тяги 30-50 мкН. Лаборатория Eagleworks, расположенная в Космическом центре Линдона Б. Джонсона в Хьюстоне, подтвердил свою работу в вакууме. Специалисты НАСА объясняют работу двигателя квантовыми эффектами, а точнее, взаимодействием с частицами материи и антиматерии, возникающими, а затем взаимно аннигилирующими в квантовом вакууме.
Американцы долгое время не хотели официально признавать, что наблюдали тягу, выдаваемую EmDrive, опасаясь, что полученное малое значение может быть связано с погрешностями измерений. Поэтому методы измерения были уточнены, и эксперимент был повторен. Только после всего этого НАСА подтвердило результаты исследования.
Однако, как сообщал в марте 2016 года сайт International Business Times, один из сотрудников НАСА, работавших над проектом, сообщил, что агентство планирует повторить весь эксперимент отдельной командой. Благодаря этому она сможет окончательно протестировать решение, прежде чем принять решение вложить в него больше денег.
