Isegi kui te ei kursis kosmosejõutehnoloogia arenguga, olete tõenäoliselt EmDrive'ist kuulnud. Tõenäoliselt olete näinud pealkirju, mis seda deklareerivad Tähtedevahelise reisimise võtija väidab, et see vähendab drastiliselt meie päikesesüsteemis reisimiseks kuluvat aega, muutes meie unistused teistel planeetidel kõndivatest inimestest veelgi reaalsuseks. On isegi väidetud, et see väga vastuoluline tehnoloogia on lõimeajamite loomise võti.
Need on julged väited ja nagu suur kosmoloog ja astrofüüsik Carl Sagan kunagi ütles: "erakorralised väited nõuavad erakordseid tõendeid." Sellega silmas pidades arvasime, et oleks kasulik selgitada välja, mida me mõistatusliku EmDrive'i kohta teame ja kas see on tegelikult võti inimkonnale, kes uurib tähed.
Soovitatavad videod
Nii et ilma pikema jututa on siin absoluutselt kõik, mida pead teadma maailma kõige mõistatuslikuma jõuseadme kohta.
Seda artiklit ajakohastatakse perioodiliselt vastuseks EM Drive'i ja seda ümbritsevate teooriate uudistele ja arengutele.
Uus, lekkinud NASA paber viitab potentsiaalselt töötavale EmDrive'ile
Lekkinud NASA paber, mille hankis International Business Times NASA Spaceflighti foorumites oleva kasutaja postituse kaudu. Postituse kustutasid algselt foorumi moderaatorid, kuid dokument on sellest ajast peale postitatud ja jääb praegu vaadatavaks siin. Paber on näiliselt sama, mida arutati aasta alguses (teatatud allpool). Paberis sisalduv teave viitab selgelt EmDrive'i töötavale versioonile ja kuigi see on veel olemas avaldatakse, on see endiselt ette nähtud Aeronautika ja Astronautika Instituudi teaduslikus korras ajakiri, AIAA ajakiri Propulsion and Power.
Nagu allpool arutatud, on see suur samm edasi EmDrive'i ja nende jaoks, kes usuvad teoreetilisesse tehnoloogiasse. Kui NASA leide käsitlev paber tõepoolest läbi läheb ja päevavalgust näeb – mis tundub väga tõenäoline –, on see õnnistuseks EmDrive’i tehnoloogia edasiseks uurimiseks ja arendamiseks. See avaks ukse jätkuvatele uuringutele ja katsetele ning võib lõpuks panna inimesed kiirete ja kergete kosmosereiside teele.
EmDrive'i töö on lõpuks eksperdihinnangus vastu võetud
Algselt juhiti selles artiklis tähelepanu, et varasemaid EmDrive'i käsitlevaid uuringuid ja dokumente ei ole esitatud või need on läbinud vastastikuse eksperdihinnangu. Need päevad on aga minevik, arvestades NASA Eagleworksi paberit EmDrive'i testi kohta väidetavalt läbis vastastikuse eksperdihinnangu protsessi ja selle avaldab peagi Ameerika Lennundus- ja Astronautikainstituut. AIAA ajakiri Propulsion and Power.
See on EmDrive'i jaoks oluline samm, kuna see lisab tehnoloogiale ja seni tehtud katsetele legitiimsust, avades ukse teistele rühmadele katsete kordamiseks. See võimaldab ka teistel rühmadel pühendada rohkem ressursse, et välja selgitada, miks ja kuidas see töötab ning kuidas seda sõitu korrata, et muuta see elujõuliseks jõuallikaks. Ehkki üksainus eelretsenseeritud dokument ei varusta inimkonda ootamatult planeetidevahelise reisimisega, on see esimene samm selle võimaliku tuleviku mõistmise suunas.
Mis on EmDrive?
Lihtsamalt öeldes on EmDrive mõistatus. Esmakordselt kavandas 2001. aastal kosmoseinsener Roger Shawyer ja selle tehnoloogia võib kokku võtta kui raketikütuseta tõukejõusüsteemi, mis tähendab, et mootor ei kasuta reaktsiooni tekitamiseks kütust. Kütusevajaduse kaotamine muudab veesõiduki oluliselt kergemaks ja seetõttu hõlpsamini teisaldatavaks (ja teoreetiliselt odavamaks). Lisaks on hüpoteetiline ajam võimeline saavutama ülisuurt kiirust – me räägime sellest, et inimesed jõuavad mõne kuuga Päikesesüsteemi äärealadele.
Me räägime sellest, et inimesed jõuavad mõne kuu jooksul Päikesesüsteemi äärealadele.
Probleem on selles, et kogu reaktsioonita jõu kontseptsioon on vastuolus Newtoni impulsi säilitamisega, mis väidab et suletud süsteemis jäävad lineaar- ja nurkimpulss konstantseks, sõltumata selles toimuvatest muutustest süsteem. Täpsemalt: objekt ei liigu, kui välist jõudu ei rakendata.
Reaktsioonita ajamid nimetatakse sellisteks, kuna neil puudub Newtoni kolmandas seaduses määratletud "reaktsioon": "Iga tegevuse jaoks on võrdne ja vastupidine reaktsioon." Aga see läheb vastuolus meie praeguse põhiarusaamusega füüsikast: ilma reaktsioonita (kütuse süttimine ja massi väljutamine) toimuv tegevus (sõiduki liikumine) peaks olema võimatu. Sellise asja toimumine tähendaks, et toimub veel määratlemata nähtus – või on meie arusaam füüsikast täiesti vale.
Kuidas EmDrive "töötab?"
Jättes kõrvale tehnoloogia potentsiaalselt füüsikat rikkuvad ebatõenäosused, kirjeldame lihtsamalt, kuidas kavandatav ajam töötab. EmDrive on nn an RF-resonantstõukur, ja on üks paljudest hüpoteetilistest masinatest, mis seda mudelit kasutavad. Need konstruktsioonid töötavad nii, et magnetron surub mikrolained suletud tüvikoonusesse, surub seejärel vastu koonuse lühikest otsa ja lükkab veesõiduki edasi.
See on vastupidine tõukejõu praegusele kosmoselaeva kasutamisele, mis põletab suures koguses kütust, et väljutada tohutul hulgal energiat ja massi, et lennuk õhku paisata. Selle ebaefektiivsuse sageli kasutatav metafoor on võrrelda osakesi, mis suruvad vastu ümbris ja tõukejõu tekitamine autos istumisele ja auto liigutamiseks rooli lükkamisele edasi.
Kuigi katseid on tehtud ajami eksperimentaalsete versioonidega – madala energiasisendiga, mille tulemuseks on mõne mikronjuutoni tõukejõud (umbes sama palju jõudu kui kaal penni) – esimene eelretsenseeritud artikkel võeti vastu alles hiljuti ja ühtegi teiste testide tulemust ei ole kunagi avaldatud eksperthinnangus. ajakiri. Võimalik, et mõned positiivsed tõukejõu tulemused võisid olla põhjustatud häiretest või tuvastamata tõrgetest katseseadmetes. Asjaolu, et NASA Eagleworksi artikkel on väidetavalt eksperdihinnangus heaks kiidetud ja avaldatakse aastal AIAA ajakiri Propulsion and Power lisab nendele väidetele siiski üsna palju õiguspärasust.
Kuigi enne Eagleworksi paberit on EmDrive'i suhtes olnud palju skeptitsismi, on see nii Oluline on märkida, et on olnud palju inimesi, kes on sõitu testinud ja teatanud saavutustest tõukejõud.
- 2001. aastal anti Shawyerile Briti valitsuselt 45 000 naela suurune toetus EmDrive'i testimiseks. Väidetavalt saavutas tema katse 0,016 njuutoni jõudu ja nõudis 850 vatti võimsust, kuid ükski testide eksperthinnang seda ei kinnitanud. Siiski väärib märkimist, et see arv oli piisavalt madal, et see võib olla katseviga.
- Väidetavalt 2008. aastal Yang Juan ja Hiina teadlaste meeskond Loode-Polütehnilises Ülikoolis kontrollis RF-resonantstõukurite teooriat ja ehitas seejärel 2010. aastal oma versiooni, draivi testiminemitu korda aastatel 2012 kuni 2014. Katsete tulemused olid väidetavalt positiivsed, saavutades kuni 750 mN (millinewtonni) tõukejõu ja nõudes 2500 vatti võimsust.
- 2014. aastal katsetasid NASA teadlased oma EmDrive'i versiooni, sealhulgas kõvas vaakumis. Taas teatas rühm tõukejõust (umbes 1/1000 Shawyeri väidetest) ja jällegi ei avaldatud andmeid kunagi eelretsenseeritud allikate kaudu. Teised NASA rühmad on teadlaste väidete suhtes skeptilised, kuid nende töös on selgelt öeldud, et need leiud ei kinnita ega lükka ümber seda, vaid nõuavad täiendavaid katseid.
- 2015. aastal katsetas sama NASA rühm keemiainseneri Guido Fetta Cannae Drive'i (neiuna Q Drive) versiooni ja teatatud positiivne netotõukejõud. Samamoodi katsetas draivi uuesti ka Dresdeni tehnikaülikooli uurimisrühm tõukejõu aruandlus, nii ennustatud kui ka ootamatud.
- Veel üks test NASA uurimisrühma Eagleworks poolt 2015. aasta lõpus näiliselt kinnitas EmDrive'i kehtivust. Test parandas eelmistes testides esinenud vead ja üllatuslikult saavutas ajam tõukejõu. Rühm ei ole aga veel oma järeldusi eksperdihinnanguks esitanud. Võimalik, et muud katses esinevad ettenägematud vead võisid põhjustada tõukejõudu (millest kõige tõenäolisem seisneb selles, et vaakum oli kahjustatud, põhjustades kuumuse paisumist õhu katsekeskkonnas ja liigutades sõita). Olenemata sellest, kas tulemused avaldatakse lõpuks või mitte, tuleb teha rohkem katseid. Täpselt seda kavatsevad teha Ohios Clevelandis asuv Glenni uurimiskeskus, NASA reaktiivmootorite laboratoorium ja Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labor. EmDrive'i uskujate jaoks näib olevat lootust.
2016. aasta keskel esitas Ühendkuningriigi Plymouthi ülikooli teadlane füüsik Michael McCulloch uue teooria, mis võib anda selgituse katsetes täheldatud tõukejõu kohta. McCullochi teooria käsitleb inertsust ja seda, mida nimetatakse Unruh’ efektiks – relatiivsusteooria ennustatud mõistet, mis muudab universumi kuumemaks, mida rohkem kiirendate, kusjuures soojust täheldatakse võrreldes universumiga kiirendus.
McCullochi uus teooria käsitleb Unruh kiirguse kinnitamata kontseptsiooni, mis järeldab, et osakesed moodustuvad ruumi vaakumist universumi vaadeldava kuumenemise otsese tulemusena kiirendus. See teoreetiline kontseptsioon sobib suures osas meie praeguse arusaamaga universumist ja ennustab inertsi tulemusi, mida me praegu teeme. jälgige, ehkki ühe märkimisväärse erandiga: väikeseid kiirendusi skaalal umbes sellega, mida on EM-i testimisel täheldatud Sõida.
See kiirendus tuleneb Unruh kiirgusosakestest, mille lainepikkused kiirenduse vähenedes suurenevad. Erineva lainepikkusega ebakindlad osakesed peaksid mahtuma EM-draivi koonuse mõlemasse otsa ja nad põrkavad koonuse sees ringi, muutuks ka nende inerts, mis lõpuks tooks kaasa tõukejõud.
McCullochi teooriat on tõsiasi, et võhikute lühikesteks terminiteks on pisut raske ümber panna. Kui olete uudishimulik ja soovite teooriat edasi lugeda, võite lugeda McCullochi kogu artikkel, milles käsitletakse tema teooriat siin. Asi on selles, et kui Unruh'i efekt ja Unruh' kiirgus peaks kinnitust leidma, pakub see täiesti usutava seletuse EM Drive'i seni võimatuna näivatele tõukejõu vaatlustele. See nõuab täiendavaid uuringuid ja katsetamist ning annab tõukejõusüsteemile katsetamiseks veelgi hoogu juurde.
Töötava EmDrive'i tagajärjed
On lihtne mõista, kui paljud teadlaskonnad on EmDrive'i ja RF-resonantsõõnsuse tõukejõu suhtes üldse ettevaatlikud. Kuid teisest küljest tõstatab uuringute rohkus mõned küsimused: miks on tehnoloogia vastu nii suur huvi ja miks nii paljud inimesed soovivad seda katsetada? Milliseid väiteid draivi kohta täpselt tehakse, mis muudavad selle nii atraktiivseks ideeks? Kuigi kõike alates atmosfääri temperatuuri reguleerivatest satelliitidest kuni ohutumate ja tõhusamate autodeni on peetud potentsiaalseks draivi rakendused, tehnoloogia tegelik tõmbejõud – ja ennekõike selle loomise tõuge – on mõju ruumile reisida.
Reaktsioonivaba ajamiga varustatud kosmoseaparaat jõuaks Kuule vaid mõne tunniga, Marsile kahe kuni kolme kuuga ja Pluutole kahe aastaga. Need on äärmiselt julged väited, kuid kui EmDrive osutub seaduslikuks tehnoloogiaks, ei pruugi need olla nii veidrad. Ja kuna pole vaja pakkida mitu tonni kütust, muutuvad kosmoseaparaadid odavamaks ja lihtsamaks toota ning palju kergemaks.
NASA ja muude selliste organisatsioonide jaoks, sealhulgas arvukate erakosmoseettevõtete jaoks, nagu SpaceX, Kerged ja taskukohased kosmoselaevad, mis võivad kiiresti kosmose kaugematesse osadesse reisida, on midagi sellist ükssarvik. Kuid selleks, et see reaalsuseks saaks, peab teadus lisama.
Shawyer on veendunud, et EmDrive'i toimimise selgitamiseks pole vaja pseudoteadust ega kvantteooriaid. Selle asemel usub ta, et praegused Newtoni füüsika mudelid pakuvad selgitust, ja on kirjutanud selleteemalised paberid, millest üks on praegu eelretsenseerimisel (eraldi Eagleworksist paber). Ta loodab, et leht ilmub millalgi sel aastal. Kui varem on teised teadlased Shawyerit ebakorrektse ja ebajärjekindla teaduse pärast kritiseerinud, siis kui paber tõepoolest avaldatakse, võib see hakata EmDrive'i seadustama ja ärgitada rohkem testima ja uurimine.
Reaktsioonivaba ajamiga varustatud kosmoselaevad võivad Kuule jõuda vaid mõne tunniga.
Hoolimata tema nõudmisest, et draiv käitub füüsikaseaduste kohaselt, ei ole see takistanud teda EmDrive'i kohta julgeid väiteid esitamast. Shawyer on öelnud, et see uus draiv tekitas lõimemulle, mis võimaldavad ajamil liikuda, väites, et NASA katsetulemused saavutati tõenäoliselt just nii. Sellised väited on veebis palju huvi pälvinud, kuid neil puuduvad selged toetavad andmed ja need nõuavad (vähemalt) ulatuslikud katsetused ja arutelud, et teadusringkond neid tõsiselt võtaks – enamik neist jääb skeptiliseks Shawyeri väited. Loodetavasti tehakse selle uue eksperdihinnanguga dokumendiga rohkem EmDrive'i teste, mis aitavad selgitada, kuidas see asi töötab.
Colin Johnston Armaghi planetaariumist kirjutas ulatusliku kriitika EmDrive'i ja arvukate testide ebaselgeid tulemusi. Samamoodi Corey S. Powell of Discovery kirjutas ise süüdistuse nii Shawyeri EmDrive'i kui ka Fetta Cannae Drive'i, samuti hiljutise kirglikkuse NASA leidude üle. Mõlemad juhivad tähelepanu suurema diskreetsuse vajadusele sellistest juhtumitest teatamisel. Professor ja matemaatikafüüsik John C. Baez väljendas oma kurnatust kontseptuaalse tehnoloogia järjekindlusest debattides ja aruteludes, nimetades kogu arusaama reaktsioonita jõust "baloney.” Tema kirglik vallandamine kordab paljude teiste tundeid.
Shawyeri EmDrive on mujal, sealhulgas veebisaidil, vastu võetud entusiastlikult NASASpaceFlight.com - kus esmakordselt postitati teave viimaste Eagleworksi testide kohta - ja populaarne ajakiri New Scientist, mis avaldas EmDrive'i kohta soodsa ja optimistliku artikli. (Toimetajad tegid hiljem avalduse, et vaatamata sellele, et idee oli põnevil, oleks nad pidanud seda tegema näitas rohkem taktitunnet kui kirjutate vastuolulisel teemal.)
NASA Eagleworksi paber avab ukse tehnoloogia paremaks mõistmiseks ja selle edasiseks täiustamiseks. Demonstreeritav, töötav EmDrive võib avada põnevaid võimalusi nii kosmose- kui ka maapealseks reisimiseks – rääkimata sellest, et see seab kahtluse alla kogu meie arusaama füüsikast.
