حتى لو كنت لا تواكب التطورات في تكنولوجيا الدفع الفضائي، فمن المحتمل أنك سمعت عن EmDrive. من المحتمل أنك رأيت العناوين الرئيسية التي تعلن ذلك مفتاح السفر بين النجومويدعي أنه سيقلل بشكل كبير من وقت السفر عبر نظامنا الشمسي، مما يجعل أحلامنا بأن يسير الناس على كواكب أخرى أكثر واقعية. بل إن هناك ادعاءات بأن هذه التكنولوجيا المثيرة للجدل إلى حد كبير هي المفتاح لإنشاء محركات الالتواء.
وهذه ادعاءات جريئة، وكما قال عالم الكونيات وعالم الفيزياء الفلكية العظيم كارل ساجان ذات مرة: "الادعاءات غير العادية تتطلب أدلة غير عادية". مع ذلك في الاعتبار، اعتقدنا أنه سيكون من المفيد تحليل ما نعرفه عن محرك EmDrive الغامض، وما إذا كان، في الواقع، هو المفتاح لاستكشاف البشرية النجوم.
مقاطع الفيديو الموصى بها
لذلك، وبدون مزيد من اللغط، إليك كل ما تحتاج لمعرفته حول جهاز الدفع الأكثر إثارة للحيرة في العالم.
يتم تحديث هذه المقالة بشكل دوري استجابة للأخبار والتطورات المتعلقة بالمحرك الكهرومغناطيسي والنظريات المحيطة به.
تشير ورقة ناسا الجديدة المسربة إلى إمكانية عمل EmDrive
ورقة ناسا مسربة حصلت عليها International Business Times
عبر مشاركة من أحد المستخدمين في منتديات NASA Spaceflight. تم حذف المشاركة في الأصل من قبل مشرفي المنتدى، ومع ذلك، تم نشر الوثيقة منذ ذلك الحين ولا تزال قابلة للعرض حاليًا هنا. تبدو الورقة ظاهريًا هي نفسها التي تمت مناقشتها في وقت سابق من العام (المذكورة أدناه). تشير المعلومات الواردة في الورقة بوضوح إلى نسخة صالحة للعمل من EmDrive، وعلى الرغم من أنها لم تفعل ذلك بعد ليتم نشره، ولا يزال من المقرر عرضه في المعهد العلمي للملاحة الجوية والفضائية مجلة، مجلة AIAA للدفع والطاقة.كما هو موضح أدناه، تعد هذه خطوة هائلة للأمام بالنسبة لـ EmDrive ولأولئك الذين يؤمنون بالتكنولوجيا النظرية. إذا نجحت الورقة البحثية المتعلقة بنتائج وكالة ناسا في تحقيق النجاح ورأيت النور - وهو ما يبدو مرجحًا للغاية - فسيكون ذلك بمثابة نعمة لمزيد من البحث والتطوير لتقنية EmDrive. وهذا من شأنه أن يفتح الباب أمام مواصلة الدراسة والاختبارات، وقد يضع البشر أخيرًا على طريق السفر السريع والخفيف إلى الفضاء.
لقد تم أخيرًا قبول ورقة EmDrive من خلال مراجعة النظراء
في الأصل، أشارت هذه المقالة إلى أن الدراسات والأوراق السابقة حول EmDrive إما لم يتم تقديمها أو اجتازت مراجعة النظراء. ومع ذلك، فقد ولت تلك الأيام، نظرًا لورقة بحثية أجرتها NASA Eagleworks حول اختبار EmDrive الذي انتهى وبحسب ما ورد اجتاز عملية مراجعة النظراء وسيتم نشره قريبًا من قبل المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية. مجلة AIAA للدفع والطاقة.
وتعد هذه خطوة مهمة لـ EmDrive لأنها تضيف الشرعية إلى التكنولوجيا والاختبارات التي تم إجراؤها حتى الآن، مما يفتح الباب أمام مجموعات أخرى لتكرار الاختبارات. سيسمح هذا أيضًا للمجموعات الأخرى بتخصيص المزيد من الموارد للكشف عن سبب وكيفية عمله، وكيفية تكراره على محرك الأقراص لجعله شكلاً قابلاً للتطبيق من أشكال الدفع. لذلك، في حين أن ورقة بحثية واحدة لن تتمكن فجأة من تجهيز الجنس البشري بالسفر بين الكواكب، إلا أنها الخطوة الأولى نحو تحقيق هذا المستقبل المحتمل في نهاية المطاف.
ما هو EmDrive؟
ببساطة، يعد EmDrive بمثابة لغز محير. تم تصميم هذه التكنولوجيا لأول مرة في عام 2001 من قبل مهندس الطيران روجر شاوير، ويمكن تلخيصها كنظام دفع بدون وقود، مما يعني أن المحرك لا يستخدم الوقود لإحداث رد فعل. إن إزالة الحاجة إلى الوقود يجعل المركبة أخف وزنا إلى حد كبير، وبالتالي أسهل في التحرك (وتصنيعها أرخص، من الناحية النظرية). بالإضافة إلى ذلك، فإن المحرك الافتراضي قادر على الوصول إلى سرعات عالية للغاية، ونحن نتحدث عن احتمالية وصول البشر إلى المناطق الخارجية للنظام الشمسي في غضون أشهر.
نحن نتحدث عن إمكانية وصول البشر إلى المناطق الخارجية للنظام الشمسي في غضون أشهر.
المشكلة هي أن مفهوم الدفع غير التفاعلي برمته لا يتوافق مع نظرية نيوتن لحفظ الزخم، والتي تنص على أنه داخل نظام مغلق، يظل الزخم الخطي والزاوي ثابتًا بغض النظر عن أي تغييرات تحدث داخله نظام. وبشكل أكثر وضوحًا: ما لم يتم تطبيق قوة خارجية، فلن يتحرك الجسم.
تمت تسمية الدوافع غير التفاعلية بهذا الاسم لأنها تفتقر إلى "رد الفعل" المحدد في قانون نيوتن الثالث: "لكل فعل هناك رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه". ولكن هذا يذهب يتعارض مع فهمنا الأساسي الحالي للفيزياء: يجب أن يكون الفعل (دفع المركبة) الذي يحدث دون رد فعل (اشتعال الوقود وطرد الكتلة) مستحيل. لكي يحدث شيء كهذا، فهذا يعني حدوث ظاهرة غير محددة بعد، أو أن فهمنا للفيزياء خاطئ تمامًا.
كيف يعمل EmDrive؟
إذا وضعنا جانبًا الاحتمالات غير المحتملة للتكنولوجيا التي قد تكسر الفيزياء، فلنشرح بعبارات بسيطة كيفية عمل المحرك المقترح. EmDrive هو ما يسمى الترددات اللاسلكية الرنانة تجويف الدافع، وهي واحدة من العديد من الآلات الافتراضية التي تستخدم هذا النموذج. تعمل هذه التصميمات من خلال جعل المغنطرون يدفع الموجات الدقيقة إلى مخروط مقطوع مغلق، ثم يدفع باتجاه الطرف القصير للمخروط، ويدفع المركبة إلى الأمام.
وهذا يتناقض مع شكل الدفع الحالي الذي تستخدمه المركبة الفضائية، والذي يحرق كميات كبيرة من الوقود لطرد كمية هائلة من الطاقة والكتلة لإطلاق المركبة في الهواء. الاستعارة المستخدمة غالبًا لعدم فعالية هذا هي مقارنة الجسيمات التي تدفع ضد الضميمة وإنتاج قوة الدفع عند الجلوس في السيارة ودفع عجلة القيادة لتحريك السيارة إلى الأمام.
في حين تم إجراء الاختبارات على الإصدارات التجريبية من المحرك - مع مدخلات طاقة منخفضة تؤدي إلى بضعة ميكرونيوتن من الدفع (حوالي نفس قوة الوزن) بنس واحد) - لم يتم قبول أول ورقة بحثية خاضعة لمراجعة النظراء إلا مؤخرًا، ولم يتم نشر أي من نتائج الاختبارات الأخرى على الإطلاق في مجلة خاضعة لمراجعة النظراء مجلة. من الممكن أن تكون بعض نتائج الدفع الإيجابية ناجمة عن تداخل أو خطأ غير محسوب في معدات الاختبار. حقيقة أن ورقة NASA Eagleworks قد تم قبولها من خلال مراجعة النظراء وسيتم نشرها في مجلة AIAA للدفع والطاقة ومع ذلك، فإن هذه الادعاءات تضيف قدرًا كبيرًا من الشرعية.
على الرغم من وجود الكثير من الشكوك حول EmDrive قبل ظهور بحث Eagleworks، إلا أنه كذلك من المهم أن نلاحظ أن هناك عددًا من الأشخاص الذين اختبروا القيادة وأبلغوا عن تحقيقها دفع.
- في عام 2001، حصل شاوير على منحة قدرها 45.000 جنيه إسترليني من الحكومة البريطانية لاختبار محرك EmDrive. يقال إن اختباره حقق 0.016 نيوتن من القوة ويتطلب 850 واط من الطاقة، ولكن لم تتحقق مراجعة الأقران للاختبارات من ذلك. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذا الرقم كان منخفضًا بما يكفي لاحتمال كونه خطأً تجريبيًا.
- في عام 2008، زُعم أن يانغ جوان وفريق من الباحثين الصينيين في جامعة نورث وسترن للفنون التطبيقية التحقق من النظرية الكامنة وراء الدافعات التجويفية الرنانة للترددات الراديوية، ثم بناء نسختها الخاصة في عام 2010، اختبار محرك الأقراصعدة مرات من 2012 إلى 2014. يُزعم أن نتائج الاختبارات كانت إيجابية، حيث حققت ما يصل إلى 750 ملي نيوتن من الدفع، وتتطلب 2500 واط من الطاقة.
- في عام 2014، اختبر باحثون في وكالة ناسا نسختهم الخاصة من محرك EmDrive، بما في ذلك في فراغ صلب. مرة أخرى، أبلغت المجموعة عن قوة الدفع (حوالي 1/1000 من ادعاءات شاوير)، ومرة أخرى، لم يتم نشر البيانات أبدًا من خلال مصادر خاضعة لمراجعة النظراء. تشكك مجموعات ناسا الأخرى في ادعاءات الباحثين، ولكن في بحثهم، يُذكر بوضوح أن هذه النتائج لا تؤكد ولا تدحض الدافع، وبدلاً من ذلك تدعو إلى مزيد من الاختبارات.
- في عام 2015، اختبرت مجموعة ناسا نفسها نسخة من Cannae Drive للمهندس الكيميائي غيدو فيتا (née Q Drive)، و وذكرت التوجه الصافي الإيجابي. وبالمثل، قامت مجموعة بحثية في جامعة دريسدن للتكنولوجيا أيضًا باختبار المحرك مرة أخرى التوجه التقرير، متوقعة وغير متوقعة.
- اختبار آخر أجرته مجموعة أبحاث ناسا، إيجلوركس، في أواخر عام 2015 يبدو أنه أكد صحة EmDrive. قام الاختبار بتصحيح الأخطاء التي حدثت في الاختبارات السابقة، ومن المثير للدهشة أن محرك الأقراص حقق قوة دفع. ومع ذلك، لم تقدم المجموعة بعد النتائج التي توصلت إليها لمراجعة النظراء. من الممكن أن تكون هناك أخطاء أخرى غير متوقعة في التجربة قد تسببت في الدفع (على الأرجح هو أن الفراغ قد تم اختراقه، مما تسبب في توسيع الحرارة للهواء داخل بيئة الاختبار وتحريكه يقود). وسواء تم نشر النتائج في نهاية المطاف أم لا، يجب إجراء المزيد من الاختبارات. وهذا هو بالضبط ما يعتزم القيام به مركز جلين للأبحاث في كليفلاند، أوهايو، ومختبر الدفع النفاث التابع لناسا، ومختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز. بالنسبة للمؤمنين بنظام EmDrive، يبدو أن هناك بعض الأمل.
في منتصف عام 2016، تم طرح نظرية جديدة من قبل الفيزيائي مايكل ماكولوتش، الباحث من جامعة بليموث في المملكة المتحدة، والتي قد تقدم تفسيرا للدفع الملحوظ في الاختبارات. تتعامل نظرية ماكولوتش مع القصور الذاتي وما يسمى بتأثير أونروه - وهو مفهوم تنبأت به النسبية، مما يجعل الكون يبدو أكثر سخونة كلما تسارعت، مع ملاحظة الحرارة بالنسبة إلى التسريع.
تتناول نظرية ماكولوتش الجديدة المفهوم غير المؤكد لإشعاع أونروه، والذي يستنتج أن الجسيمات تتشكل من فراغ الفضاء كنتيجة مباشرة لتسخين الكون المرصود بسبب التسريع. يتناسب هذا المفهوم النظري إلى حد كبير مع فهمنا الحالي للكون ويتنبأ بنتائج القصور الذاتي التي نعيشها حاليًا لاحظ، وإن كان مع استثناء واحد ملحوظ: تسارعات صغيرة بمقياس ما تم ملاحظته أثناء اختبار الكهرومغناطيسية يقود.
ويأتي هذا التسارع نتيجة لجسيمات إشعاع أونروه التي تزداد أطوالها الموجية مع انخفاض التسارع. يجب أن تتلاءم جسيمات Unruh ذات الأطوال الموجية المختلفة عند أي من طرفي مخروط محرك EM Drive، وكما هو الحال إنهم يرتدون داخل المخروط، وسيتغير قصورهم الذاتي أيضًا، مما قد يؤدي في النهاية إلى حدوث دفع.
من المسلم به أن نظرية ماكولوتش يصعب بعض الشيء استغلالها في مصطلحات موجزة للشخص العادي. إذا كنت فضوليًا وترغب في التعمق في المزيد من القراءة حول النظرية، يمكنك القراءة ورقة مكولوتش بأكملها تناقش نظريته هنا. النقطة هنا هي أنه، في حالة تأكيد تأثير أونروه وإشعاع أونروه، فإنه يقدم تفسيرًا معقولًا تمامًا لملاحظات الدفع المستحيلة التي قام بها محرك EM Drive حتى الآن. وهذا سيتطلب المزيد من البحث والتجارب، ويعطي نظام الدفع المزيد من الزخم للاختبار.
الآثار المترتبة على عمل EmDrive
من السهل معرفة عدد الأشخاص في المجتمع العلمي الذين يشعرون بالقلق من دفعات تجويف الرنين EmDrive والترددات اللاسلكية تمامًا. ولكن من ناحية أخرى، فإن ثراء الدراسات يثير بعض الأسئلة: لماذا يوجد كل هذا الاهتمام بالتكنولوجيا، ولماذا يرغب الكثير من الناس في اختبارها؟ ما هي بالضبط الادعاءات التي يتم تقديمها حول محرك الأقراص والتي تجعلها فكرة جذابة؟ في حين تم طرح كل شيء بدءًا من الأقمار الصناعية للتحكم في درجة حرارة الغلاف الجوي، إلى السيارات الأكثر أمانًا وكفاءة، كاحتمالات محتملة. تطبيقات محرك الأقراص، والجذب الحقيقي لهذه التكنولوجيا - والحافز لإنشائها في المقام الأول - هو الآثار المترتبة على الفضاء يسافر.
يمكن للمركبات الفضائية المجهزة بمحرك لا رد فعل أن تصل إلى القمر في غضون ساعات قليلة، والمريخ في شهرين إلى ثلاثة أشهر، وبلوتو في غضون عامين. هذه ادعاءات جريئة للغاية، ولكن إذا تبين أن EmDrive هي تقنية مشروعة، فقد لا تكون غريبة إلى هذا الحد. ومع عدم الحاجة إلى تعبئة عدة أطنان من الوقود، تصبح المركبات الفضائية أرخص وأسهل في الإنتاج، وأخف وزنًا بكثير.
بالنسبة لناسا وغيرها من المنظمات المماثلة، بما في ذلك العديد من شركات الفضاء الخاصة مثل SpaceX، تعتبر المركبات الفضائية خفيفة الوزن وبأسعار معقولة والتي يمكنها السفر إلى أجزاء نائية من الفضاء بسرعة أمرًا رائعًا وحيد القرن. ومع ذلك، لكي يصبح ذلك حقيقة، يجب على العلم أن يضيف المزيد.
يصر شاوير على أنه ليست هناك حاجة لعلم زائف أو نظريات كمومية لشرح كيفية عمل EmDrive. وبدلاً من ذلك، فهو يعتقد أن النماذج الحالية للفيزياء النيوتونية تقدم تفسيرًا، وقد كتب الأوراق البحثية حول هذا الموضوع، والتي تخضع إحداها حاليًا لمراجعة النظراء (منفصلة عن مجلة Eagleworks ورق). ويتوقع أن يتم نشر الورقة في وقت ما من هذا العام. بينما تعرض شاوير في الماضي لانتقادات من قبل علماء آخرين بسبب العلم غير الصحيح وغير المتسق، إذا إذا تم نشر الورقة بالفعل، فقد تبدأ في إضفاء الشرعية على EmDrive وتحفيز المزيد من الاختبارات بحث.
يمكن للمركبة الفضائية المجهزة بمحرك عديم رد الفعل أن تصل إلى القمر في غضون ساعات قليلة.
وعلى الرغم من إصراره على أن محرك الأقراص يتصرف ضمن قوانين الفيزياء، إلا أن ذلك لم يمنعه من تقديم تأكيدات جريئة فيما يتعلق بـ EmDrive. وقد سجل شاوير قائلاً إن هذا المحرك الجديد أنتج فقاعات ملتوية تسمح للمحرك بالتحرك، مدعيًا أن هذه هي الطريقة التي تم بها تحقيق نتائج اختبار ناسا على الأرجح. لقد حظيت مثل هذه التأكيدات باهتمام كبير عبر الإنترنت، ولكنها لا تحتوي على بيانات داعمة واضحة وستتطلب (على الأقل) اختبارات ونقاشات واسعة النطاق حتى يتم أخذها على محمل الجد من قبل المجتمع العلمي - الذي لا يزال غالبيته متشككًا فيه ادعاءات شاوير. نأمل، مع هذه الورقة الجديدة التي تمت مراجعتها من قبل النظراء، أن يتم إجراء المزيد من اختبارات EmDrive، مما يساعد في توضيح كيفية عمل هذا الشيء.
كولن جونستون من القبة السماوية ارماغ كتب نقدًا واسع النطاق من EmDrive والنتائج غير الحاسمة للعديد من الاختبارات. وبالمثل، كوري س. باول الاكتشاف كتب لائحة الاتهام الخاصة به لكل من محرك EmDrive الخاص بـ Shawyer ومحرك Cannae Drive الخاص بـ Fetta، بالإضافة إلى الحماس الأخير تجاه النتائج التي توصلت إليها وكالة ناسا. ويشير كلاهما إلى الحاجة إلى قدر أكبر من السلطة التقديرية عند الإبلاغ عن مثل هذه الحالات. البروفيسور والفيزيائي الرياضي جون سي. أعرب بايز عن استنفاده من استمرار التكنولوجيا المفاهيمية في المناقشات والمناقشات، واصفًا فكرة الدافع غير التفاعلي برمتها بأنها "هراء". إن إقالته الحماسية تعكس مشاعر كثيرين آخرين.
وقد قوبل EmDrive الخاص بـ Shawyer بالحماس في أماكن أخرى، بما في ذلك الموقع الإلكتروني ناساSpaceFlight.com - حيث تم نشر المعلومات حول أحدث اختبارات Eagleworks لأول مرة - والمجلة الشهيرة New Scientist، التي نشرت ورقة بحثية إيجابية ومتفائلة حول EmDrive. (أصدر المحررون في وقت لاحق بيانا مفاده أنه كان ينبغي لهم أن يفعلوا ذلك، على الرغم من الحماس المستمر لهذه الفكرة أظهرت المزيد من اللباقة عند الكتابة عن موضوع مثير للجدل.)
تفتح ورقة NASA Eagleworks الباب لفهم أفضل للتكنولوجيا ولتحسينها بشكل أكبر. يمكن لمحرك EmDrive الفعال والقابل للإثبات أن يفتح إمكانيات مثيرة للسفر إلى الفضاء والأرض على حد سواء - ناهيك عن التشكيك في فهمنا الكامل للفيزياء.
