Надія космонавтики

Кілька місяців тому лабораторія Eagleworks, розташована в Центрі космічних польотів імені Ліндона Б. Джонсона в Х'юстоні, підтвердила роботу двигуна EmDrive, який повинен порушувати один із фундаментальних законів фізики – закон збереження імпульсу. Потім результати випробувань були підтверджені у вакуумі (1), що розвіяло скептиків одного аргументів проти цієї технології.

1. Зображення випробувань двигуна Фетті, що підвішений на маятнику у вакуумі.

Проте критики все ж таки відзначають, що, всупереч повідомленням ЗМІ, НА СА ще не доведено, що двигун справді працює.

Наприклад, експериментальні помилки, спричинені, зокрема, випаровуванням матеріалів, що входять до складу системи приводу EmDrive — а точніше Cannae Drive, тому що саме так назвав свій варіант EmDrive американський конструктор Гвідо Фетта.

Звідки цей поспіх?

В даний час використовується двигуни у космічних апаратах вони вимагають викиду газу із сопла, через що корабель відскакує у протилежному напрямку. Двигун, який не вимагає такого газу для роботи, був би великим проривом.

В даний час, навіть якщо космічний корабель матиме доступ до необмеженого джерела сонячної енергії, як у випадку з електроіонні двигунидля роботи йому потрібне паливо, ресурс якого обмежений.

Спочатку EmDrive був дітищем Роджера Шойєра (2), одного з найвидатніших європейських фахівців у галузі аеронавтики. Він представив цю конструкцію як конічної ємності (3).

Один кінець резонатора ширший за інший, а його розміри підібрані таким чином, щоб забезпечити резонанс для електромагнітних хвиль певної довжини.

В результаті ці хвилі, поширюючись до ширшого кінця, повинні прискорюватися, а до вужчого кінця – сповільнюватись.

Очікується, що в результаті різних швидкостей руху фронти хвиль будуть різний радіаційний тиск на протилежні кінці резонатора і тим самим створювати ненульову тягу, яка рухає корабель.

Що ж, Ньютоне, у нас проблема! Тому що згідно з відомою нам фізикою, якщо не прикладати додаткову силу, імпульс не має права зростати. Теоретично EmDrive працює, використовуючи явище радіаційного тиску. Групова швидкість електромагнітної хвилі, отже, і створювана нею сила, можуть залежати від геометрії хвилеводу, у якому вона поширюється.

Відповідно до ідеї Шойера, якщо побудувати конічний хвилевід в такий спосіб, що швидкість хвилі одному кінці істотно відрізняється від швидкості хвилі іншому кінці, то, відбиваючи цю хвилю між двома кінцями, ви одержати різницю радіаційних тисків, тобто. силу, достатню досягнення тяги (4).

За словами Шойєра, EmDrive не порушує закони фізики, а використовує теорію Ейнштейна - двигун знаходиться в іншій системі відліку, ніж "робоча" хвиля всередині нього. До цих пір були побудовані лише дуже маленькі прототипи EmDrive із силою тяги у діапазоні мікроньютонів.

Як бачите, не всі одразу відмовляються від цієї концепції у міру створення нових прототипів. Наприклад, така велика дослідницька установа, як Китайський Сіаньський Північно-Західний політехнічний університет, провела експерименти, в результаті яких було створено прототип двигуна з тягою 720 мікроньютонів.

Це може бути не так багато, але деякі з них використовуються в космонавтика, іонні двигуни вони взагалі більше не генерують. Версія EmDrive, протестована НАСА, робота американського дизайнера Гвідо Фетті. Вакуумні випробування маятника підтвердили, що він досягає тяги 30-50 мікроньютонів.

Принцип збереження імпульсу був перекинутий? Можливо, ні. Фахівці НАСА пояснюють роботу двигуна, точніше, взаємодією з частинками матерії та антиматерії, які взаємно анігілюють у квантовому вакуумі, а потім взаємно анігілюють. Тепер, коли показано, що пристрій працює, було б доречно вивчити, як працює EmDrive.

3. Одна з моделей двигуна EmDrive

Хто не розуміє законів фізики?

Потужність, запропонована прототипами, побудованими досі, не збиває вас з ніг, хоча, як ми вже згадували, деякі іонні двигуни вони працюють у діапазоні мікроньютонів.

4. ЕмДрайв - принцип роботи

За словами Шойєра, тяга в EmDrive може бути значно збільшена за рахунок використання надпровідників.

Однак, за словами Джона П. Костеллі, відомого австралійського фізика, Шойєр "не розуміє законів фізики" і робить, серед іншого, принципова помилка в тому, що він не врахував у своїх схемах силу, що діє випромінюванням на бічні стінки резонатора.

У поясненнях, розміщених на веб-сайті Shawyer's Satellite Propulsion Research Ltd, стверджується, що це незначна кількість. Проте критики додають, що теорія Шойєра не публікувалася в жодному науковому журналі, що рецензується.

Найсумнівніше — це ігнорування принципу збереження кількості руху, хоча сам Шойєр стверджує, що його робота анітрохи не порушує. Справа в тому, що автор пристрою поки не опублікував жодної роботи з нього в журналі, що рецензується.

Єдині публікації з'явилися у популярній пресі, в т.ч. у «Новому саєнтисті». Його редактори розкритикували за сенсаційний тон статті. Через місяць видавництво надрукувало пояснення та… вибачення за опублікований текст.