Alles, was Sie über den EmDrive Thruster wissen müssen

Auch wenn Sie mit der Entwicklung der Raumfahrtantriebstechnologie nicht Schritt halten, haben Sie wahrscheinlich schon vom EmDrive gehört. Sie haben wahrscheinlich schon Schlagzeilen gesehen, die dies verkünden der Schlüssel zur interstellaren Reise, und behauptet, dass es die Reisezeit durch unser Sonnensystem drastisch verkürzen und unsere Träume von Menschen, die auf anderen Planeten wandern, noch wahrer werden lässt. Es gab sogar Behauptungen, dass diese höchst umstrittene Technologie der Schlüssel zur Entwicklung von Warp-Antrieben sei.

Das sind kühne Behauptungen, und wie der große Kosmologe und Astrophysiker Carl Sagan einmal sagte: „Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnliche Beweise.“ Damit Vor diesem Hintergrund hielten wir es für hilfreich, aufzuschlüsseln, was wir über den rätselhaften EmDrive wissen und ob er tatsächlich der Schlüssel zur Erforschung des EmDrive durch die Menschheit ist Sterne.

Hier finden Sie also ohne weitere Umschweife alles, was Sie über das rätselhafteste Antriebsgerät der Welt wissen müssen.

Dieser Artikel wird regelmäßig als Reaktion auf Neuigkeiten und Entwicklungen zum EM-Antrieb und den damit verbundenen Theorien aktualisiert.

Ein neues, durchgesickertes NASA-Papier weist auf ein möglicherweise funktionierendes EmDrive hin

Ein durchgesickertes NASA-Papier, das der International Business Times vorliegt über einen Beitrag eines Benutzers in den NASA Spaceflight-Foren. Der Beitrag wurde ursprünglich von den Moderatoren des Forums gelöscht, das Dokument wurde jedoch inzwischen veröffentlicht und ist weiterhin sichtbar Hier. Das Papier ist angeblich dasselbe, das bereits zu Beginn des Jahres besprochen wurde (siehe unten). Die Informationen im Papier deuten eindeutig auf eine funktionierende Version des EmDrive hin, und das ist auch noch nicht der Fall veröffentlicht werden soll, soll es weiterhin in der wissenschaftlichen Abteilung des Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik laufen Tagebuch, AIAA Journal of Propulsion and Power.

Wie weiter unten erläutert, ist dies ein gewaltiger Fortschritt für den EmDrive und für diejenigen, die an die theoretische Technologie glauben. Sollte das Papier zu den NASA-Ergebnissen tatsächlich die Prüfung bestehen und das Licht der Welt erblicken – was sehr wahrscheinlich erscheint –, wäre das ein Segen für die weitere Forschung und Entwicklung der EmDrive-Technologie. Dies würde die Tür für weitere Studien und Tests öffnen und den Menschen möglicherweise endlich den Weg zu einer schnellen, leichten Raumfahrt ermöglichen.

Ein EmDrive-Artikel wurde schließlich im Peer-Review angenommen

Ursprünglich wurde in diesem Artikel darauf hingewiesen, dass frühere Studien und Arbeiten zum EmDrive entweder nicht eingereicht wurden oder die Begutachtung durch Fachkollegen bestanden haben. Diese Zeiten gehören jedoch der Vergangenheit an, wenn man bedenkt, dass dies in einem Artikel der NASA Eagleworks über den EmDrive-Test der Fall ist soll den Peer-Review-Prozess bestanden haben und wird in Kürze vom American Institute of Aeronautics and Astronautics veröffentlicht. AIAA Journal of Propulsion and Power.

Dies ist ein wichtiger Schritt für EmDrive, da er der Technologie und den bisher durchgeführten Tests Legitimität verleiht und anderen Gruppen die Tür öffnet, die Tests zu wiederholen. Dies wird es auch anderen Gruppen ermöglichen, mehr Ressourcen darauf zu verwenden, herauszufinden, warum und wie es funktioniert, und wie man den Antrieb iterieren kann, um ihn zu einer brauchbaren Antriebsform zu machen. Auch wenn ein einziges, von Experten begutachtetes Papier die Menschheit nicht plötzlich mit interplanetaren Reisen ausstatten wird, ist es doch der erste Schritt, um diese mögliche Zukunft irgendwann zu verwirklichen.

Was ist der EmDrive?

Einfach ausgedrückt ist der EmDrive ein Rätsel. Die erstmals 2001 vom Luft- und Raumfahrtingenieur Roger Shawyer entwickelte Technologie kann als antriebsloses Antriebssystem zusammengefasst werden, was bedeutet, dass der Motor keinen Kraftstoff verbraucht, um eine Reaktion auszulösen. Durch den Wegfall des Treibstoffbedarfs wird ein Fahrzeug wesentlich leichter und daher einfacher zu bewegen (und theoretisch auch billiger herzustellen). Darüber hinaus ist der hypothetische Antrieb in der Lage, extrem hohe Geschwindigkeiten zu erreichen – wir sprechen davon, dass er möglicherweise Menschen innerhalb weniger Monate in die äußeren Bereiche des Sonnensystems bringen könnte.

Das Problem ist, dass das gesamte Konzept eines reaktionslosen Antriebs nicht mit Newtons Impulserhaltung vereinbar ist, die besagt dass innerhalb eines geschlossenen Systems der lineare Impuls und der Drehimpuls unabhängig von den darin stattfindenden Änderungen konstant bleiben System. Einfacher ausgedrückt: Solange keine äußere Kraft ausgeübt wird, bewegt sich ein Objekt nicht.

Als solche werden reaktionslose Antriebe bezeichnet, weil ihnen die „Reaktion“ fehlt, die im dritten Newtonschen Gesetz definiert ist: „Für jede Aktion gibt es eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion.“ Aber das geht gegen unser derzeitiges Grundverständnis der Physik: Eine Aktion (Antrieb eines Fahrzeugs) ohne eine Reaktion (Zündung von Treibstoff und Ausstoß von Masse) sollte stattfinden unmöglich. Damit so etwas passiert, würde es bedeuten, dass ein noch undefiniertes Phänomen stattfindet – oder dass unser Verständnis der Physik völlig falsch ist.

Wie „funktioniert“ der EmDrive?

Abgesehen von den potenziell physikbrechenden Unwahrscheinlichkeiten der Technologie wollen wir in einfachen Worten erklären, wie der vorgeschlagene Antrieb funktioniert. Der EmDrive ist ein sogenannter HF-Resonanzhohlraumstrahlruder, und ist eine von mehreren hypothetischen Maschinen, die dieses Modell verwenden. Bei diesen Konstruktionen drückt ein Magnetron Mikrowellen in einen geschlossenen Kegelstumpf, drückt dann gegen das kurze Ende des Kegels und treibt das Fahrzeug vorwärts.

Dies steht im Gegensatz zu den Antriebsformen aktueller Raumfahrzeuge, die große Mengen Treibstoff verbrennen, um eine enorme Menge an Energie und Masse auszustoßen, um das Raumfahrzeug in die Luft zu schleudern. Eine häufig verwendete Metapher für die Unwirksamkeit dieser Maßnahme ist der Vergleich der gegeneinander stoßenden Partikel Einschließung und Erzeugung von Schub bis hin zum Sitzen in einem Auto und dem Betätigen eines Lenkrads, um das Auto zu bewegen nach vorne.

Während Tests an experimentellen Versionen des Antriebs durchgeführt wurden – mit geringen Energieeinträgen, die zu einem Schub von einigen Mikronewton führten (ungefähr so ​​viel Kraft wie das Gewicht). eines Pennys) – Die erste peer-reviewte Arbeit wurde erst vor kurzem angenommen, und keines der Ergebnisse aus anderen Tests wurde jemals in einer peer-reviewten Studie veröffentlicht Tagebuch. Es ist möglich, dass einige positive Schubergebnisse durch Störungen oder einen unerklärlichen Fehler bei der Testausrüstung verursacht wurden. Die Tatsache, dass das Papier von NASA Eagleworks Berichten zufolge im Peer-Review angenommen wurde und in veröffentlicht wird AIAA Journal of Propulsion and Power verleiht diesen Behauptungen jedoch einiges an Legitimität.

Obwohl es vor dem Eagleworks-Papier große Skepsis gegenüber dem EmDrive gab, ist dies der Fall Es ist wichtig zu beachten, dass es eine Reihe von Personen gab, die das Laufwerk getestet und von Erfolgen berichtet haben Schub.

• Im Jahr 2001 erhielt Shawyer von der britischen Regierung einen Zuschuss von 45.000 £, um den EmDrive zu testen. Berichten zufolge erreichte sein Test eine Kraft von 0,016 Newton und erforderte eine Leistung von 850 Watt, aber kein Peer-Review der Tests bestätigte dies. Es ist jedoch erwähnenswert, dass diese Zahl so niedrig war, dass es sich möglicherweise um einen experimentellen Fehler handelte.
• Im Jahr 2008 sollen Yang Juan und ein Team chinesischer Forscher an der Northwestern Polytechnical University forscht haben verifizierte die Theorie hinter HF-Resonanzhohlraumtriebwerken und baute anschließend im Jahr 2010 eine eigene Version. Testen des Laufwerksmehrmals von 2012 bis 2014. Die Testergebnisse waren angeblich positiv, sie erreichten einen Schub von über 750 mN (Millinewton) und erforderten eine Leistung von 2.500 Watt.
• Im Jahr 2014 testeten NASA-Forscher ihre eigene Version eines EmDrive, auch im harten Vakuum. Wieder einmal meldete die Gruppe Schubkraft (etwa 1/1.000 von Shawyers Behauptungen), und wieder einmal wurden die Daten nie durch von Experten begutachtete Quellen veröffentlicht. Andere NASA-Gruppen stehen den Behauptungen der Forscher skeptisch gegenüber, aber in ihrem Papier wird klar dargelegt, dass diese Ergebnisse den Antrieb weder bestätigen noch widerlegen, sondern vielmehr weitere Tests fordern.
• Im Jahr 2015 testete dieselbe NASA-Gruppe eine Version des Cannae Drive (geb. Q Drive) des Chemieingenieurs Guido Fetta meldete einen positiven Nettoschub. Auch eine Forschungsgruppe der Technischen Universität Dresden hat den Antrieb erneut getestet Schub berichten, sowohl vorhergesagt als auch unerwartet.
• Ein weiterer Test einer NASA-Forschungsgruppe, Eagleworks, Ende 2015 bestätigte scheinbar die Gültigkeit des EmDrive. Der Test korrigierte Fehler, die in den vorherigen Tests aufgetreten waren, und überraschenderweise erreichte der Antrieb Schub. Allerdings hat die Gruppe ihre Ergebnisse noch nicht zur Peer-Review eingereicht. Es ist möglich, dass andere unvorhergesehene Fehler im Experiment den Schub verursacht haben (der wahrscheinlichste davon). liegt darin, dass das Vakuum beeinträchtigt wurde, was dazu führte, dass sich die Luft in der Testumgebung durch Hitze ausdehnte und bewegte fahren). Unabhängig davon, ob die Ergebnisse letztendlich veröffentlicht werden oder nicht, müssen weitere Tests durchgeführt werden. Genau das beabsichtigen das Glenn Research Center in Cleveland, Ohio, das Jet Propulsion Laboratory der NASA und das Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University. Für EmDrive-Gläubige scheint es Hoffnung zu geben.

Mitte 2016 stellte der Physiker Michael McCulloch, ein Forscher an der Universität Plymouth im Vereinigten Königreich, eine neue Theorie vor, die möglicherweise eine Erklärung für die in Tests beobachtete Schubkraft liefert. McCullochs Theorie befasst sich mit Trägheit und dem sogenannten Unruh-Effekt – einem Konzept, das von der Relativitätstheorie vorhergesagt wird. Dadurch erscheint das Universum umso heißer, je mehr man beschleunigt, wobei die beobachtete Wärme relativ zur Temperatur ist Beschleunigung.

McCullochs neue Theorie befasst sich mit dem unbestätigten Konzept der Unruh-Strahlung, das auf Teilchen schließen lässt entstehen aus dem Vakuum des Weltraums als direkte Folge der beobachteten Erwärmung des Universums Beschleunigung. Dieses theoretische Konzept passt weitgehend in unser aktuelles Verständnis des Universums und sagt die Folgen der Trägheit voraus, die wir derzeit haben beobachten, wenn auch mit einer bemerkenswerten Ausnahme: kleine Beschleunigungen in der Größenordnung dessen, was beim Testen des EM beobachtet wurde Fahren.

Diese Beschleunigung entsteht durch die Unruh-Strahlungsteilchen, deren Wellenlängen mit abnehmender Beschleunigung zunehmen. Unruh-Partikel mit unterschiedlichen Wellenlängen müssten an beide Enden des EM-Antriebskegels passen und so weiter Wenn sie innerhalb des Kegels herumspringen, würde sich auch ihre Trägheit ändern, was letztendlich zur Folge hätte Schub.

Zugegebenermaßen ist es etwas schwierig, McCullochs Theorie in prägnante, laienhafte Begriffe zu bringen. Wenn Sie neugierig sind und mehr über die Theorie erfahren möchten, können Sie hier lesen McCullochs gesamter Aufsatz über seine Theorie finden Sie hier. Der Punkt hier ist, dass, sollten der Unruh-Effekt und die Unruh-Strahlung bestätigt werden, dies eine völlig plausible Erklärung für die scheinbar bisher unmöglichen Schubbeobachtungen des EM-Antriebs bietet. Dies erfordert weitere Forschung und Experimente und gibt dem Antriebssystem noch mehr Schwung für Tests.

Auswirkungen eines funktionierenden EmDrive

Es ist leicht zu erkennen, wie viele in der wissenschaftlichen Gemeinschaft EmDrive- und HF-Resonanzhohlraumstößen insgesamt gegenüber misstrauisch sind. Andererseits wirft die Fülle an Studien auch einige Fragen auf: Warum besteht ein solches Interesse an der Technologie und warum möchten so viele Menschen sie testen? Was genau sind die Behauptungen über den Antrieb, die ihn zu einer so attraktiven Idee machen? Während alles von Satelliten zur Kontrolle der Atmosphärentemperatur bis hin zu sichereren und effizienteren Automobilen als Potenzial angepriesen wird Anwendungen für den Antrieb, der eigentliche Reiz der Technologie – und der Anstoß für ihre Entwicklung überhaupt – sind die Auswirkungen auf den Weltraum reisen.

Mit einem rückwirkungslosen Antrieb ausgestattete Raumschiffe könnten möglicherweise in nur wenigen Stunden zum Mond, in zwei bis drei Monaten zum Mars und innerhalb von zwei Jahren zu Pluto gelangen. Das sind äußerst kühne Behauptungen, aber wenn sich herausstellt, dass EmDrive eine legitime Technologie ist, sind sie vielleicht gar nicht so abwegig. Und da nicht mehrere Tonnen Treibstoff eingepackt werden müssen, werden Raumfahrzeuge billiger, einfacher herzustellen und viel leichter.

Für die NASA und andere derartige Organisationen, einschließlich der zahlreichen privaten Raumfahrtunternehmen wie SpaceX, Leichte, erschwingliche Raumschiffe, die schnell in entlegene Teile des Weltraums reisen können, sind so etwas wie ein Einhorn. Doch damit dies Wirklichkeit wird, muss die Wissenschaft stimmen.

Shawyer besteht darauf, dass es keiner Pseudowissenschaft oder Quantentheorien bedarf, um die Funktionsweise von EmDrive zu erklären. Stattdessen glaubt er, dass aktuelle Modelle der Newtonschen Physik eine Erklärung bieten, und hat geschrieben Artikel zu diesem Thema, von denen einer derzeit einem Peer-Review unterzogen wird (getrennt von Eagleworks). Papier). Er geht davon aus, dass das Papier irgendwann in diesem Jahr veröffentlicht wird. Während Shawyer in der Vergangenheit von anderen Wissenschaftlern wegen falscher und inkonsistenter Wissenschaft kritisiert wurde, wenn Wenn das Papier tatsächlich veröffentlicht wird, könnte es damit beginnen, EmDrive zu legitimieren und weitere Tests anzuregen Forschung.

Obwohl er darauf beharrt, dass sich das Laufwerk im Einklang mit den Gesetzen der Physik verhält, hat ihn das nicht davon abgehalten, mutige Behauptungen über EmDrive aufzustellen. Shawyer hat zu Protokoll gegeben, dass dieser neue Antrieb Warpblasen erzeugte, die es dem Antrieb ermöglichten, sich zu bewegen, und behauptete, dass die Testergebnisse der NASA wahrscheinlich auf diese Weise erzielt wurden. Behauptungen wie diese haben im Internet großes Interesse geweckt, es liegen jedoch keine klaren Belege vor und werden (zumindest) erforderlich sein umfangreiche Tests und Debatten durchlaufen, um von der wissenschaftlichen Gemeinschaft ernst genommen zu werden – von denen die Mehrheit weiterhin skeptisch ist Shawyers Behauptungen. Hoffentlich werden mit diesem neuen, von Experten begutachteten Papier weitere EmDrive-Tests durchgeführt, um zu klären, wie dieses Ding funktioniert.

Colin Johnston vom Armagh Planetarium schrieb eine ausführliche Kritik des EmDrive und die nicht schlüssigen Ergebnisse zahlreicher Tests. Ebenso Corey S. Powell der Entdeckung verfasste seine eigene Anklageschrift von Shawyers EmDrive und Fettas Cannae Drive sowie die jüngste Begeisterung über die Erkenntnisse der NASA. Beide weisen auf die Notwendigkeit einer größeren Diskretion bei der Berichterstattung über solche Fälle hin. Professor und mathematischer Physiker John C. Baez brachte seine Erschöpfung über die Beharrlichkeit der konzeptionellen Technologie in Debatten und Diskussionen zum Ausdruck und nannte die gesamte Vorstellung eines reaktionslosen Antriebs „Quatsch.“ Seine leidenschaftliche Entlassung spiegelt die Gefühle vieler anderer wider.

Shawyers EmDrive stieß anderswo auf Begeisterung, auch auf der Website NASASpaceFlight.com – wo erstmals Informationen über die neuesten Eagleworks-Tests veröffentlicht wurden – und die beliebte Zeitschrift New Scientist, die einen positiven und optimistischen Artikel über EmDrive veröffentlichte. (Die Herausgeber gaben später eine Erklärung ab, die sie trotz anhaltender Begeisterung über die Idee hätten haben sollen zeigte mehr Fingerspitzengefühl beim Schreiben über das kontroverse Thema.)

Der Artikel von NASA Eagleworks öffnet die Tür für ein besseres Verständnis der Technologie und für ihre weitere Verfeinerung. Ein nachweislich funktionierender EmDrive könnte spannende Möglichkeiten sowohl für die Raumfahrt als auch für die irdische Reise eröffnen – ganz zu schweigen davon, dass er unser gesamtes Verständnis der Physik in Frage stellt.