Нова теорія про те, як працює двигун EmDrive. Двигун можливий інакше

Знаменитий EmDrive (1) не повинен порушувати закони фізики, каже Майк МакКаллох (2) із Плімутського університету. Вчений пропонує теорію, що передбачає новий спосіб осмислення руху та інерції об'єктів із дуже малими прискореннями. Якби він мав рацію, ми зрештою назвали б таємничий привід «неінерційним», бо саме інерція, тобто інерція, переслідує британського дослідника.

Інерція характерна всім об'єктів, мають масу, реагують зміну напрями чи прискорення. Інакше кажучи, масу можна як міру інерції. Хоча це здається нам добре відомим поняттям, сама його природа не така очевидна. Концепція Маккаллоха заснована на припущенні, що інерція виникає через ефект, передбачений загальною теорією відносності і називається випромінювання від Унруце випромінювання чорного тіла, що діє на об'єкти, що прискорюються. З іншого боку, можна сказати, що температура Всесвіту підвищується, як ми прискорюємося.

2. Майк МакКаллок із Плімутського університету

Згідно Маккаллоху, інерція - це просто тиск, що чиниться випромінюванням Унру на тіло, що прискорюється. Ефект важко вивчити для прискорень, які зазвичай спостерігаємо на Землі. За словами вченого, це стає видно лише тоді, коли прискорення стають меншими. При дуже малих прискореннях довжини хвиль Унру настільки великі, що вони більше не вписуються в найближчий всесвіт. Коли це відбувається, стверджує МакКаллох, інерція може набувати лише певних значень і стрибати від одного значення до іншого, що справедливо нагадує квантові ефекти. Іншими словами, інерція має бути квантована як складова малих прискорень.

Маккалох вважає, що вони можуть бути підтверджені його теорією у спостереженнях. дивні стрибки швидкості спостерігається при проходженні деяких космічних об'єктів поблизу Землі до інших планет. Ретельно вивчити цей ефект Землі складно, оскільки пов'язані з нею прискорення дуже малі.

Що стосується самого EmDrive, то концепція МакКаллоха заснована на наступній думці: якщо фотони мають якусь масу, то при відображенні вони повинні відчувати інерцію. Проте випромінювання Унру у разі дуже мало. Настільки малий, що може взаємодіяти з найближчим оточенням. У випадку з EmDrive це конус дизайну двигуна. Конус допускає випромінювання Унру певної довжини більш широкому кінці і випромінювання меншої довжини більш вузькому кінці. Фотони відображаються, тому їхня інерція в камері має змінитися. А з принципу збереження кількості руху, який, попри часті думки про EmDrive, у цьому трактуванні не порушується, слід, що таким чином має створюватися тяга.

Теорію Маккаллоха можна перевірити експериментально принаймні двома способами. По-перше, помістивши всередину камери діелектрик - це має підвищити ККД приводу. По-друге, на думку вченого, зміна розмірів камери може змінити напрямок тяги. Це станеться, коли випромінювання Унру найкраще підходить для більш вузького кінця конуса, ніж для ширшого. Аналогічний ефект може бути спричинений зміною частоти фотонних пучків усередині конуса. "Реверсування тяги вже відбулося в недавньому експерименті НАСА", - каже британський дослідник.

Теорія Мак-Каллоха, з одного боку, усуває проблему збереження імпульсу, з другого боку, перебуває в узбіччі наукового мейнстриму. (Типова маргінальна наука). З наукової точки зору спірно припускати, що фотони мають інерційну масу. Більше того, за логікою, швидкість світла має змінюватися всередині камери. Це досить складно прийняти фізикам.

3. Принцип роботи двигуна EmDrive

Це працює, але потрібно більше тестів

Спочатку EmDrive був дітищем Роджера Шойєра, одного з найвидатніших фахівців у галузі аеронавтики в Європі. Він представив цю конструкцію як конічної ємності. Один кінець резонатора ширший за інший, а його розміри підібрані таким чином, щоб забезпечити резонанс для електромагнітних хвиль певної довжини. В результаті ці хвилі, що поширюються до ширшого кінця, повинні прискорюватися і сповільнюватися до вужчого кінця (3). Передбачається, що в результаті різних швидкостей зсуву фронту хвилі вони надають різний радіаційний тиск на протилежні кінці резонатора, і, таким чином, ненульовий рядок, який переміщує об'єкт.

Проте, відповідно до відомої фізики, а то й прикладати додаткову силу, імпульс неспроможна 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 у радіаційному тиску, тобто. достатню силу досягнення тяги. За словами Шайєра, EmDrive не порушує законів фізики, а використовує теорію Ейнштейна - двигун знаходиться в іншій системі відліку, ніж "робоча" хвиля всередині нього.

Поки що збудовані тільки дуже маленькі Прототипи EmDrive із силою тяги порядку мікроновини. Досить велика науково-дослідна установа, Китайський Сіаньський Північно-Західний політехнічний університет, провела експерименти з прототипом двигуна з силою тяги 720 мкН (мікроньютонів). Це може бути небагато, але деякі іонні двигуни, які використовуються в астрономії, не генерують більше.

4. Тест EmDrive 2014 року.

Версія EmDrive, випробувана НАСА (4), є роботою американського архітектора Гвідо Фетті. Вакуумні випробування маятника підтвердили, що досягає тяги 30-50 мкН. Лабораторія Eagleworks, розташована в Космічному центрі Ліндона Б. Джонсона в Х'юстоні, підтвердив свою роботу у вакуумі. Фахівці НАСА пояснюють роботу двигуна квантовими ефектами, а точніше, взаємодією з частинками матерії та антиматерії, що виникають, а потім взаємно анігілюють у квантовому вакуумі.

Американці довгий час не хотіли офіційно визнавати, що спостерігали тягу, що видається EmDrive, побоюючись, що мале значення може бути пов'язане з похибками вимірювань. Тому методи вимірювання було уточнено, і експеримент був повторений. Тільки після цього НАСА підтвердило результати дослідження.

Проте, як повідомляв у березні 2016 року сайт International Business Times, один із співробітників НАСА, який працював над проектом, повідомив, що агентство планує повторити весь експеримент окремою командою. Завдяки цьому вона зможе остаточно протестувати рішення, перш ніж ухвалити рішення вкласти у нього більше грошей.