Всичко, което трябва да знаете за EmDrive Thruster

Дори и да не сте в крак с развитието на технологията за космическо задвижване, все още вероятно сте чували за EmDrive. Вероятно сте виждали заглавия, които го обявяват ключът към междузвездното пътуване, и твърди, че драстично ще намали времето за пътуване през нашата слънчева система, превръщайки мечтите ни за хора, които се разхождат на други планети, още по-голяма реалност. Има дори твърдения, че тази изключително противоречива технология е ключът към създаването на warp задвижвания.

Това са смели твърдения и както великият космолог и астрофизик Карл Сейгън веднъж каза, „необикновените твърдения изискват изключителни доказателства“. С това Имайки предвид, решихме, че ще бъде полезно да разбием какво знаем за енигматичния EmDrive и дали той всъщност е ключът към човечеството да изследва звезди.

Така че без повече шум, ето абсолютно всичко, което трябва да знаете за най-озадачаващото задвижващо устройство в света.

Тази статия се актуализира периодично в отговор на новини и разработки относно EM Drive и теориите около него.

Нов, изтекъл документ на НАСА сочи потенциално работещ EmDrive

Изтекъл документ на НАСА, получен от International Business Times чрез публикация от потребител във форумите на NASA Spaceflight. Публикацията първоначално беше изтрита от модераторите на форума, но оттогава документът беше публикуван и в момента остава видим тук. Документът привидно е същият, който беше обсъден по-рано през годината (отчетено по-долу). Информацията в документа ясно сочи към работеща версия на EmDrive и все още не е така бъде публикуван, той все още предстои да работи в научния институт на Института по аеронавтика и астронавтика дневник, AIAA Journal of Propulsion and Power.

Както е обсъдено по-долу, това е огромна стъпка напред за EmDrive и за тези, които вярват в теоретичната технология. Ако документът за констатациите на НАСА наистина премине проверка и види бял свят - което изглежда много вероятно - това ще бъде благодат за по-нататъшни изследвания и развитие на технологията EmDrive. Това би отворило вратата за продължаване на проучването и тестовете и може най-накрая да накара хората да поемат по пътя към бързо, леко космическо пътуване.

Документът на EmDrive най-накрая беше приет от партньорска проверка

Първоначално тази статия посочи, че предишни проучвания и документи за EmDrive или не са били изпратени, или са преминали партньорска проверка. Тези дни обаче са в миналото, предвид документ на NASA Eagleworks относно теста EmDrive, който съобщава се, че е преминал процеса на партньорска проверка и скоро ще бъде публикуван от Американския институт по аеронавтика и астронавтика AIAA Journal of Propulsion and Power.

Това е важна стъпка за EmDrive, тъй като добавя легитимност към технологията и направените досега тестове, отваряйки вратата за други групи да повторят тестовете. Това също така ще позволи на други групи да отделят повече ресурси за разкриване защо и как работи и как да повторят задвижването, за да го превърнат в жизнеспособна форма на задвижване. И така, макар че една рецензирана статия няма внезапно да осигури на човешката раса междупланетно пътуване, това е първата стъпка към евентуално осъзнаване на това възможно бъдеще.

Какво е EmDrive?

Просто казано, EmDrive е главоблъсканица. Първоначално проектирана през 2001 г. от аерокосмическия инженер Роджър Шойер, технологията може да се обобщи като система за задвижване без гориво, което означава, че двигателят не използва гориво, за да предизвика реакция. Премахването на необходимостта от гориво прави плавателния съд значително по-лек и следователно по-лесен за придвижване (и по-евтин за изработка, теоретично). В допълнение, хипотетичното задвижване е в състояние да достигне изключително високи скорости - говорим за потенциално отвеждане на хората до външните части на слънчевата система за няколко месеца.

Въпросът е, че цялата концепция за безреакционно задвижване е несъвместима със запазването на импулса на Нютон, което гласи че в рамките на една затворена система линейният и ъгловият импулс остават постоянни, независимо от каквито и да било промени, които се случват в споменатите система. По-ясно: освен ако не се приложи външна сила, обектът няма да се движи.

Безреакционните задвижвания са наречени така, защото им липсва „реакцията“, дефинирана в третия закон на Нютон: „За всяко действие има равна и противоположна реакция“. Но това върви срещу сегашното ни фундаментално разбиране на физиката: действие (задвижване на кораб), извършващо се без реакция (запалване на гориво и изхвърляне на маса), трябва да бъде невъзможен. За да се случи такова нещо, това би означавало, че се случва все още недефиниран феномен - или разбирането ни за физиката е напълно погрешно.

Как „работи“ EmDrive?

Като оставим настрана потенциално разрушаващите физиката невероятности на технологията, нека разбием с прости думи как работи предложеното устройство. EmDrive е това, което се нарича an RF резонансна тласкаща кухина, и е една от няколкото хипотетични машини, които използват този модел. Тези конструкции работят, като магнетрон избутва микровълните в затворен пресечен конус, след това се натиска срещу късия край на конуса и задвижва кораба напред.

Това е в контраст с формата на задвижване на сегашното използване на космически кораби, които изгарят големи количества гориво, за да изгонят огромно количество енергия и маса, за да изстрелят кораба във въздуха. Често използвана метафора за неефикасността на това е да се сравнят частиците, които се натискат срещу заграждение и създаване на тяга към акта на седене в кола и натискане на волана, за да преместите колата напред.

Въпреки че са извършени тестове на експериментални версии на задвижването - с ниска вложена енергия, което води до няколко микронютона тяга (приблизително толкова сила, колкото теглото от стотинка) — Първата рецензирана статия беше приета едва наскоро и нито едно от откритията от други тестове никога не е било публикувано в рецензирана дневник. Възможно е някои положителни резултати от тягата да са причинени от смущения или неотчетена грешка с тестовото оборудване. Фактът, че докладът на NASA Eagleworks е бил приет от партньорска проверка и ще бъде публикуван в AIAA Journal of Propulsion and Power обаче добавя доста легитимност към тези твърдения.

Въпреки че имаше много скептицизъм по отношение на EmDrive преди документа на Eagleworks, това е важно е да се отбележи, че има редица хора, които са тествали устройството и са съобщили за постигане тяга.

• През 2001 г. Шойър получава субсидия от британското правителство в размер на £45 000, за да тества EmDrive. Съобщава се, че неговият тест е постигнал 0,016 нютона сила и е изисквал 850 вата мощност, но нито един партньорски преглед на тестовете не е потвърдил това. Заслужава да се отбележи обаче, че този брой е достатъчно нисък, за да е потенциално експериментална грешка.
• През 2008 г. Янг Хуан и екип от китайски изследователи в Северозападния политехнически университет твърди, че провериха теорията зад тласкачите с радиочестотна резонансна кухина и впоследствие изградиха своя собствена версия през 2010 г., тестване на устройствотомного пъти от 2012 до 2014 г. Предполага се, че резултатите от тестовете са положителни, постигайки до 750 mN (милинютона) тяга и изискващи 2500 вата мощност.
• През 2014 г. изследователите на НАСА тестваха своя собствена версия на EmDrive, включително в твърд вакуум. За пореден път групата отчете тласък (около 1/1000 от твърденията на Шойер) и отново данните никога не са публикувани чрез рецензирани източници. Други групи от НАСА са скептични към твърденията на изследователите, но в тяхната статия ясно се посочва, че тези констатации нито потвърждават, нито опровергават стремежа, вместо това призовават за допълнителни тестове.
• През 2015 г. същата група на НАСА тества версия на Cannae Drive на инженера-химик Гуидо Фета (по баща Q Drive) и отчетена положителна нетна тяга. По същия начин, изследователска група в Дрезденския технологичен университет също тества устройството отново отчетна тяга, както предвидени, така и неочаквани.
• Още един тест от изследователска група на НАСА, Eagleworks, в края на 2015 г привидно потвърди валидността на EmDrive. Тестът коригира грешки, възникнали в предишните тестове, и изненадващо, задвижването постигна тяга. Групата обаче все още не е представила констатациите си за партньорска проверка. Възможно е други непредвидени грешки в експеримента да са причинили тласък (най-вероятната от които е, че вакуумът е компрометиран, причинявайки топлината да разширява въздуха в тестовата среда и да премества шофиране). Независимо дали констатациите в крайна сметка ще бъдат публикувани или не, трябва да се направят още тестове. Точно това възнамеряват да направят Glenn Research Center в Кливланд, Охайо, Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА и Лабораторията за приложна физика на университета Джон Хопкинс. За вярващите в EmDrive изглежда има известна надежда.

В средата на 2016 г. беше представена нова теория от физика Майкъл МакКълок, изследовател от университета в Плимут в Обединеното кралство, която може да предложи обяснение на тягата, наблюдавана при тестове. Теорията на МакКълох се занимава с инерцията и нещо, наречено ефект на Унру - концепция, предвидена от теорията на относителността, което кара вселената да изглежда по-гореща, колкото повече ускорявате, като наблюдаваната топлина спрямо ускорение.

Новата теория на McCulloch се занимава с непотвърдената концепция за радиацията на Unruh, която заключава, че частиците се образуват от вакуума на пространството като пряк резултат от наблюдаваното нагряване на Вселената поради ускорение. Тази теоретична концепция до голяма степен се вписва в настоящото ни разбиране за Вселената и предсказва резултатите от инерцията, която понастоящем наблюдавайте, макар и с едно забележително изключение: малки ускорения в мащаба на това, което е наблюдавано при тестване на ЕМ Карам.

Това ускорение идва в резултат на радиационните частици Unruh, чиито дължини на вълните се увеличават с намаляване на ускорението. Частиците Unruh с различни дължини на вълната трябва да се поберат в двата края на конуса на EM Drive и като подскачат вътре в конуса, инерцията им също ще се промени, което в крайна сметка ще доведе до тяга.

Теорията на McCulloch е, разбира се, малко трудна за преразглеждане в кратки термини на лаик. Ако сте любопитни и искате да се задълбочите в по-нататъшното четене на теорията, можете да прочетете Цялата статия на McCulloch, обсъждаща неговата теория тук. Въпросът тук е, че ако ефектът Unruh и радиацията Unruh бъдат потвърдени, това предлага напълно правдоподобно обяснение за привидно невъзможните досега наблюдения на тягата на EM Drive. Това ще изисква по-нататъшни изследвания и експерименти и ще даде на задвижващата система още повече импулс за тестване.

Последици от работещ EmDrive

Лесно е да се види колко хора в научната общност са предпазливи към EmDrive и радиочестотните резонансни тласъци в кухината като цяло. Но от друга страна, изобилието от проучвания повдига няколко въпроса: Защо има такъв интерес към технологията и защо толкова много хора искат да я тестват? Какви точно са твърденията за задвижването, които го правят толкова привлекателна идея? Въпреки че всичко - от сателити за контролиране на атмосферната температура до по-безопасни и по-ефективни автомобили се смяташе за потенциален приложения за задвижване, истинската привлекателност на технологията - и импулсът за нейното създаване на първо място - е последиците за пространството пътуване.

Космическите кораби, оборудвани с безреакционно задвижване, потенциално биха могли да стигнат до Луната само за няколко часа, до Марс за два до три месеца и до Плутон в рамките на две години. Това са изключително смели твърдения, но ако EmDrive наистина се окаже легитимна технология, те може да не са чак толкова странни. И без да е необходимо да опаковате гориво на стойност няколко тона, космическите кораби стават по-евтини и по-лесни за производство и много по-леки.

За НАСА и други подобни организации, включително многобройните частни космически корпорации като SpaceX, леки, достъпни космически кораби, които могат да пътуват до отдалечени части на космоса бързо, са нещо като еднорог. И все пак, за да стане това реалност, науката трябва да добави.

Шойър е категоричен, че няма нужда от псевдонаука или квантови теории, за да се обясни как работи EmDrive. Вместо това той вярва, че настоящите модели на Нютоновата физика предлагат обяснение и е написал документи по темата, един от които в момента се рецензира (отделно от Eagleworks хартия). Той очаква вестникът да бъде публикуван по някое време тази година. Докато в миналото Шойър е бил критикуван от други учени за неправилна и непоследователна наука, ако хартията наистина бъде публикувана, може да започне да легитимира EmDrive и да стимулира повече тестове и изследвания.

Въпреки настояването му, че устройството се държи в рамките на законите на физиката, това не му попречи да прави смели твърдения по отношение на EmDrive. Shawyer заяви, че това ново устройство е произвело мехурчета, които позволяват на устройството да се движи, твърдейки, че това е начинът, по който най-вероятно са били постигнати резултатите от теста на НАСА. Твърдения като тези предизвикаха голям интерес онлайн, но нямат ясни подкрепящи данни и ще изискват (най-малкото) обширни тестове и дебати, за да бъдат взети на сериозно от научната общност - мнозинството от които остават скептични към Твърденията на Шойер. Надяваме се, че с тази нова рецензирана статия ще бъдат предприети повече тестове на EmDrive, които ще помогнат да се изясни как работи това нещо.

Колин Джонстън от планетариума в Арма написа обширна критика на EmDrive и неубедителните констатации от множество тестове. По същия начин Кори С. Пауъл от Дискавъри написа собствен обвинителен акт както на EmDrive на Shawyer, така и на Cannae Drive на Fetta, както и неотдавнашния плам около констатациите на НАСА. И двамата изтъкват необходимостта от по-голяма дискретност при докладване на подобни случаи. Професор и математически физик, Джон К. Баез изрази изтощението си от упоритостта на концептуалната технология в дебати и дискусии, наричайки цялата идея за безреакционен стремеж „глупости.” Неговото страстно уволнение отразява чувствата на много други.

EmDrive на Shawyer беше посрещнат с ентусиазъм на други места, включително уебсайта NASASpaceFlight.com — където за първи път беше публикувана информация за най-новите тестове на Eagleworks — и популярното списание New Scientist, което публикува благоприятна и оптимистична статия в EmDrive. (Редакторите по-късно излязоха с изявление, че въпреки трайното вълнение от идеята, те трябваше да го направят прояви повече такт когато пишете по спорната тема.)

Документът на NASA Eagleworks отваря вратата за по-добро разбиране на технологията и за по-нататъшното й усъвършенстване. Доказуем, работещ EmDrive може да отвори вълнуващи възможности както за космически, така и за земни пътувания - да не говорим, че ще постави под въпрос цялото ни разбиране за физиката.