Vše, co potřebujete vědět o EmDrive Thruster

I když nedržíte krok s vývojem v technologii vesmírného pohonu, stále jste pravděpodobně slyšeli o EmDrive. Pravděpodobně jste viděli titulky, které to deklarovaly klíč k mezihvězdnému cestovánía tvrdí, že to drasticky zkrátí dobu cestování napříč naší sluneční soustavou, takže naše sny o lidech, kteří chodí po jiných planetách, se ještě více stanou realitou. Objevila se dokonce tvrzení, že tato vysoce kontroverzní technologie je klíčem k vytvoření warp pohonů.

To jsou odvážná tvrzení, a jak jednou řekl velký kosmolog a astrofyzik Carl Sagan, „mimořádná tvrzení vyžadují mimořádné důkazy“. S tím na mysli jsme si mysleli, že by bylo užitečné rozebrat to, co víme o tajemném EmDrive, a zda je ve skutečnosti klíčem k tomu, aby lidstvo prozkoumalo hvězdy.

Takže bez dalších okolků, zde je naprosto vše, co potřebujete vědět o nejzáhadnějším pohonném zařízení na světě.

Tento článek je pravidelně aktualizován v reakci na novinky a vývoj týkající se EM Drive a teorií, které jej obklopují.

Nový, uniklý dokument NASA poukazuje na potenciálně fungující EmDrive

Uniklý dokument NASA získaný International Business Times prostřednictvím příspěvku uživatele na fórech NASA Spaceflight. Příspěvek byl původně smazán moderátory fóra, nicméně dokument byl od té doby zveřejněn a v současné době je možné jej zobrazit tady. Dokument je zdánlivě stejný, o kterém se diskutovalo dříve v roce (uvedeno níže). Informace v novinách jasně ukazují na fungující verzi EmDrive, a dokud to ještě není být zveřejněn, je stále připraven běžet ve vědeckém Ústavu letectví a kosmonautiky časopis, AIAA Journal of Propulsion and Power.

Jak je diskutováno níže, je to obrovský krok vpřed pro EmDrive a pro ty, kteří věří v teoretickou technologii. Pokud článek o zjištěních NASA skutečně projde a spatří světlo světa – což se zdá velmi pravděpodobné – bude to přínos pro další výzkum a vývoj technologie EmDrive. To by otevřelo dveře dalšímu studiu a testům a mohlo by to konečně přivést lidi na cestu k rychlému a lehkému cestování vesmírem.

Papír EmDrive byl konečně přijat peer review

Tento článek původně poukazoval na to, že předchozí studie a články o EmDrive buď nebyly předloženy, nebo prošly recenzním řízením. Tyto dny jsou však minulostí, vzhledem k dokumentu NASA Eagleworks o testu EmDrive, který má údajně prošel procesem vzájemného hodnocení a brzy jej zveřejní Americký institut letectví a kosmonautiky AIAA Journal of Propulsion and Power.

Pro EmDrive je to důležitý krok, protože dodává technologii a dosud provedeným testům legitimitu a otevírá dveře dalším skupinám k replikaci testů. To také umožní dalším skupinám věnovat více zdrojů na odhalování toho, proč a jak to funguje, a jak iterovat na disku, aby se z něj stala životaschopná forma pohonu. Takže i když jediný recenzovaný článek nevybaví lidstvo náhle meziplanetárním cestováním, je to první krok k tomu, abychom si nakonec uvědomili možnou budoucnost.

Co je to EmDrive?

Jednoduše řečeno, EmDrive je hlavolam. Technologie, kterou poprvé navrhl v roce 2001 letecký inženýr Roger Shawyer, lze shrnout jako pohonný systém bez pohonných hmot, což znamená, že motor nepoužívá palivo k vyvolání reakce. Odstranění potřeby paliva činí plavidlo podstatně lehčím, a proto se snadněji pohybuje (a teoreticky je levnější na výrobu). Kromě toho je hypotetický pohon schopen dosáhnout extrémně vysokých rychlostí - mluvíme o tom, že by se lidé mohli dostat do vnějších oblastí sluneční soustavy během několika měsíců.

Problém je v tom, že celý koncept bezreakčního pohonu je v rozporu s Newtonovým zachováním hybnosti, které říká že v uzavřeném systému zůstává lineární a úhlová hybnost konstantní bez ohledu na jakékoli změny, které se v něm odehrávají Systém. Jednodušeji: Pokud není aplikována vnější síla, objekt se nepohne.

Bezreakční pohony jsou tak pojmenovány, protože postrádají „reakci“ definovanou ve třetím Newtonově zákoně: „Na každou akci existuje stejná a opačná reakce. Ale tohle jde proti našemu současnému základnímu chápání fyziky: Akce (pohon plavidla) probíhající bez reakce (zapálení paliva a vypuzení hmoty) by měla být nemožné. Aby k něčemu takovému došlo, znamenalo by to, že se odehrává dosud nedefinovaný jev – nebo je naše chápání fyziky zcela špatné.

Jak EmDrive "funguje?"

Odhlédneme-li od potenciálně fyzikálních nepravděpodobností této technologie, pojďme si jednoduše rozebrat, jak navrhovaný pohon funguje. EmDrive je to, čemu se říká an RF rezonanční dutý propeler, a je jedním z několika hypotetických strojů, které tento model využívají. Tyto návrhy fungují tak, že magnetron tlačí mikrovlny do uzavřeného komolého kužele, pak tlačí na krátký konec kužele a pohání plavidlo vpřed.

To je v kontrastu s formou pohonu současných kosmických lodí, které spalují velké množství paliva, aby vypudily obrovské množství energie a hmoty, aby vystřelily loď do vzduchu. Často používanou metaforou pro neúčinnost tohoto je srovnání částic, které tlačí proti ohrazení a vytváření tahu k sezení v autě a tlačení volantu k pohybu vozu vpřed.

Zatímco byly provedeny testy na experimentálních verzích pohonu – s nízkými energetickými vstupy, což má za následek několik mikronewtonů tahu (přibližně tolik síly jako hmotnost penny) — První recenzovaná práce byla přijata teprve nedávno a žádný z nálezů z jiných testů nebyl nikdy publikován v recenzovaném článku. časopis. Je možné, že některé pozitivní výsledky tahu mohly být způsobeny rušením nebo neočekávanou chybou testovacího zařízení. Skutečnost, že práce NASA Eagleworks byla údajně přijata peer review a bude zveřejněna v AIAA Journal of Propulsion and Power dodává však těmto tvrzením docela dost legitimity.

Ačkoli před vydáním Eagleworks bylo ohledně EmDrive hodně skeptické, je to tak Je důležité poznamenat, že existuje řada lidí, kteří disk testovali a uvedli, že dosáhli tah.

• V roce 2001 dostal Shawyer od britské vlády grant ve výši 45 000 liber na testování EmDrive. Jeho test údajně dosáhl síly 0,016 Newtonu a vyžadoval 850 wattů výkonu, ale žádná odborná kontrola testů to nepotvrdila. Stojí však za zmínku, že toto číslo bylo dostatečně nízké na to, aby se jednalo o potenciálně experimentální chybu.
• V roce 2008 Yang Juan a tým čínských výzkumů na Northwestern Polytechnical University údajně ověřili teorii za RF rezonančními tryskami a následně v roce 2010 postavili vlastní verzi, testování pohonuvícekrát od roku 2012 do roku 2014. Výsledky testů byly údajně pozitivní, dosáhly tahu až 750 mN (milinewtonů) a vyžadovaly 2 500 wattů energie.
• V roce 2014 výzkumníci NASA testovali svou vlastní verzi EmDrive, a to i v tvrdém vakuu. Skupina opět uvedla tah (asi 1/1 000 Shawyerových tvrzení) a znovu, data nebyla nikdy zveřejněna prostřednictvím recenzovaných zdrojů. Jiné skupiny NASA jsou k tvrzením výzkumníků skeptické, ale v jejich článku je jasně uvedeno, že tato zjištění nepotvrzují ani nevyvracejí pohon, místo toho volají po dalších testech.
• V roce 2015 stejná skupina NASA testovala verzi Cannae Drive chemického inženýra Guida Fetta (rozená Q Drive) a vykázal kladný čistý tah. Podobně testovala pohon také výzkumná skupina na Technické univerzitě v Drážďanech, a to znovu ohlašovací tah, předvídatelné i neočekávané.
• Další test výzkumné skupiny NASA, Eagleworks, koncem roku 2015 zdánlivě potvrdil platnost EmDrive. Test opravoval chyby, které se vyskytly v předchozích testech, a pohon překvapivě dosahoval tahu. Skupina však dosud nepředložila svá zjištění k přezkoumání. Je možné, že jiné nepředvídané chyby v experimentu mohly způsobit tah (nejpravděpodobnější z nich je, že vakuum bylo narušeno, což způsobilo, že teplo expandovalo vzduch v testovacím prostředí a pohybovalo se řídit). Ať už budou závěry nakonec zveřejněny nebo ne, je třeba provést další testy. Přesně to zamýšlí Glenn Research Center v Clevelandu ve státě Ohio, Laboratoř tryskového pohonu NASA a Laboratoř aplikované fyziky Univerzity Johnse Hopkinse. Zdá se, že pro věřící EmDrive existuje určitá naděje.

V polovině roku 2016 fyzik Michael McCulloch, výzkumník z Plymouth University ve Spojeném království, předložil novou teorii, která může nabídnout vysvětlení tahu pozorovaného při testech. McCullochova teorie se zabývá setrvačností a něčím, co se nazývá Unruhův efekt – koncept předpovídaný relativitou, díky čemuž se vesmír jeví tím teplejší, čím více zrychlujete, přičemž teplo je pozorováno vzhledem k akcelerace.

McCullochova nová teorie se zabývá nepotvrzeným konceptem záření Unruh, který vyvozuje, že částice se tvoří z vakua vesmíru jako přímý důsledek pozorovaného zahřívání vesmíru v důsledku akcelerace. Tento teoretický koncept do značné míry zapadá do našeho současného chápání vesmíru a předpovídá výsledky setrvačnosti, které v současnosti máme pozorovat, i když s jednou významnou výjimkou: malá zrychlení v rozsahu přibližně toho, co bylo pozorováno při testování EM Řídit.

Toto zrychlení je důsledkem částic záření Unruh, jejichž vlnové délky se zvyšují se snižujícím se zrychlením. Částice Unruh o různých vlnových délkách by se musely vejít na oba konce kužele EM Drive. poskakují uvnitř kužele, jejich setrvačnost by se také změnila, což by nakonec mělo za následek tah.

McCullochovu teorii je, pravda, trochu obtížné zformulovat do stručných laických termínů. Pokud jste zvědaví a chcete se ponořit do dalšího čtení teorie, můžete číst Celý McCullochův článek pojednávající o jeho teorii zde. Jde o to, že pokud se potvrdí Unruh Effect a Unruh Radiation, nabídne to zcela věrohodné vysvětlení pro zdánlivě nemožná pozorování tahu EM Drive. To bude vyžadovat další výzkum a experimentování a pohonnému systému to dodá ještě větší impuls pro testování.

Důsledky fungujícího EmDrive

Je snadné vidět, kolik lidí ve vědecké komunitě se obává EmDrive a RF rezonančních tahů. Ale na druhou stranu množství studií vyvolává několik otázek: Proč je o technologii takový zájem a proč ji tolik lidí chce testovat? Jaká přesně jsou tvrzení o pohonu, která z něj činí tak atraktivní nápad? Zatímco vše od družic regulujících teplotu v atmosféře až po bezpečnější a účinnější automobily bylo považováno za potenciální aplikace pro pohon, skutečným lákadlem technologie – a impulsem pro její vytvoření v první řadě – jsou důsledky pro prostor cestovat.

Kosmická loď vybavená bezreakčním pohonem by se mohla potenciálně dostat na Měsíc během několika hodin, Mars za dva až tři měsíce a Pluto do dvou let. To jsou extrémně odvážná tvrzení, ale pokud se EmDrive ukáže jako legitimní technologie, nemusí být až tak výstřední. A bez nutnosti balit několik tun paliva se kosmické lodě stávají levnějšími, snáze se vyrábějí a jsou mnohem lehčí.

Pro NASA a další podobné organizace, včetně mnoha soukromých vesmírných korporací, jako je SpaceX, lehké, cenově dostupné kosmické lodě, které mohou rychle cestovat do vzdálených částí vesmíru, jsou něco jako jednorožec. Přesto, aby se to stalo realitou, musí věda sečíst.

Shawyer je skálopevně přesvědčen, že není potřeba pseudovědy nebo kvantových teorií, které by vysvětlily, jak EmDrive funguje. Místo toho věří, že současné modely newtonovské fyziky nabízejí vysvětlení, a napsal články na toto téma, z nichž jeden je v současné době recenzován (odděleně od Eagleworks papír). Očekává, že noviny vyjdou někdy v tomto roce. Zatímco v minulosti byl Shawyer jinými vědci kritizován za nesprávnou a nekonzistentní vědu, pokud papír skutečně vyjde, může začít legitimizovat EmDrive a podnítit další testování a výzkum.

Navzdory jeho naléhání, že se pohon chová v rámci fyzikálních zákonů, mu to nezabránilo v odvážných tvrzeních ohledně EmDrive. Shawyer uvedl, že tento nový pohon produkoval warp bubliny, které umožňují pohyb pohonu, a tvrdí, že takto byly pravděpodobně dosaženy výsledky testů NASA. Tvrzení, jako jsou tato, vzbudila velký zájem online, ale nemají žádná jasná podpůrná data a budou (přinejmenším) vyžadovat rozsáhlé testování a diskuse, aby je vědecká komunita vzala vážně – většina z nich zůstává skeptická Shawyerova tvrzení. Doufejme, že s tímto novým recenzovaným dokumentem budou provedeny další testy EmDrive, které pomohou objasnit, jak tato věc funguje.

Colin Johnston z planetária Armagh napsal rozsáhlou kritiku EmDrive a neprůkazné výsledky četných testů. Podobně Corey S. Powell z Discovery napsal vlastní obžalobu Shawyer's EmDrive a Fetta's Cannae Drive, stejně jako nedávné nadšení pro zjištění NASA. Oba poukazují na potřebu větší diskrétnosti při podávání zpráv o takových případech. Profesor a matematický fyzik John C. Baez vyjádřil své vyčerpání z vytrvalosti koncepční technologie v debatách a diskusích a nazval celý pojem bezreakčního pohonu „baloney.“ Jeho vášnivé propuštění odráží pocity mnoha dalších.

Shawyerův EmDrive se setkal s nadšením i jinde, včetně webových stránek NASASpaceFlight.com — kde byly poprvé zveřejněny informace o nejnovějších testech Eagleworks — a populární časopis New Scientist, který publikoval příznivý a optimistický článek na EmDrive. (Editoři později vydali prohlášení, že navzdory trvalému nadšení z tohoto nápadu by měli mít ukázal více taktu při psaní na kontroverzní téma.)

Dokument NASA Eagleworks otevírá dveře pro lepší pochopení technologie a pro její další zdokonalování. Prokazatelný a fungující EmDrive by mohl otevřít vzrušující možnosti pro vesmírné i pozemské cestování – nemluvě o zpochybnění celého našeho chápání fyziky.