Sve što trebate znati o EmDrive Thrusteru

Čak i ako ne pratite razvoj tehnologije svemirske propulzije, vjerojatno ste čuli za EmDrive. Vjerojatno ste vidjeli naslove koji to izjavljuju ključ međuzvjezdanog putovanja, i tvrdi da će drastično smanjiti vrijeme putovanja kroz naš solarni sustav, čineći naše snove o ljudima koji hodaju drugim planetima još više stvarnošću. Bilo je čak tvrdnji da je ova vrlo kontroverzna tehnologija ključna za stvaranje warp pogona.

To su hrabre tvrdnje, a kao što je veliki kozmolog i astrofizičar Carl Sagan jednom rekao, “izvanredne tvrdnje zahtijevaju izvanredne dokaze”. S tim Imajući na umu, mislili smo da bi bilo korisno razjasniti ono što znamo o zagonetnom EmDriveu i je li on zapravo ključ za čovječanstvo u istraživanju zvijezde.

Dakle, bez daljnjeg odlaganja, ovdje je apsolutno sve što trebate znati o najzagonetnijem pogonskom uređaju na svijetu.

Ovaj se članak povremeno ažurira kao odgovor na vijesti i razvoj u vezi s EM pogonom i teorijama koje ga okružuju.

Novi NASA-in dokument koji je procurio ukazuje na potencijalno radni EmDrive

Procurio NASA-in dokument do kojeg je došao International Business Times putem posta korisnika na forumima NASA Spaceflight. Post su izvorno izbrisali moderatori foruma, međutim dokument je u međuvremenu objavljen i trenutno je vidljiv ovdje. Dokument je navodno isti onaj o kojem se raspravljalo ranije tijekom godine (prijavljeno u nastavku). Informacije u novinama jasno upućuju na radnu verziju EmDrivea, a tek treba biti objavljen, još uvijek je u pripremi u znanstvenom Zavodu za zrakoplovstvo i astronautiku časopis, AIAA časopis za pogon i snagu.

Kao što je navedeno u nastavku, ovo je veliki korak naprijed za EmDrive i za one koji vjeruju u teoretsku tehnologiju. Ako rad o NASA-inim nalazima doista prođe provjeru i ugleda svjetlo dana - što se čini vrlo vjerojatnim - to će biti blagodat za daljnja istraživanja i razvoj EmDrive tehnologije. To bi otvorilo vrata za daljnje proučavanje i testove, a moglo bi konačno staviti ljude na put brzog, laganog svemirskog putovanja.

Rad EmDrivea konačno je prihvaćen recenzijom

Izvorno je ovaj članak istaknuo da prethodne studije i radovi o EmDriveu ili nisu predani ili su prošli recenziju. Međutim, ti su dani prošlost, s obzirom na rad NASA Eagleworksa o EmDrive testu koji je navodno je prošao proces recenzije a uskoro će ga objaviti Američki institut za aeronautiku i astronautiku. AIAA časopis za pogon i snagu.

Ovo je važan korak za EmDrive jer dodaje legitimitet tehnologiji i dosad obavljenim testovima, otvarajući vrata drugim skupinama da ponove testove. To će također omogućiti drugim skupinama da posvete više resursa otkrivanju zašto i kako to radi, te kako iterirati na pogonu kako bi ga učinili održivim oblikom pogona. Dakle, iako jedan recenzirani rad neće iznenada opremiti ljudsku rasu međuplanetarnim putovanjem, to je prvi korak prema konačnom ostvarenju te moguće budućnosti.

Što je EmDrive?

Jednostavno rečeno, EmDrive je zagonetka. Prvi put dizajniran 2001. godine od strane zrakoplovnog inženjera Rogera Shawyera, tehnologija se može sažeti kao pogonski sustav bez pogonskog goriva, što znači da motor ne koristi gorivo za izazivanje reakcije. Uklanjanje potrebe za gorivom čini letjelicu znatno lakšom i stoga lakšom za kretanje (i jeftinijom za izradu, teoretski). Osim toga, hipotetski pogon može doseći ekstremno velike brzine - govorimo o potencijalnom dovođenju ljudi do vanjskih granica Sunčevog sustava za nekoliko mjeseci.

Problem je u tome što cijeli koncept pogona bez reakcije nije u skladu s Newtonovim očuvanjem momenta, koji kaže da unutar zatvorenog sustava, linearni i kutni moment ostaju konstantni bez obzira na sve promjene koje se događaju unutar navedenog sustav. Još jednostavnije: objekt se neće pomaknuti ako se ne primijeni vanjska sila.

Pogoni bez reakcije nazvani su tako jer nemaju "reakciju" definiranu u trećem Newtonovom zakonu: "Za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija." Ali ovo ide protiv našeg trenutnog temeljnog razumijevanja fizike: radnja (pogon letjelice) koja se odvija bez reakcije (zapaljenje goriva i izbacivanje mase) trebala bi biti nemoguće. Da se takvo što dogodi, to bi značilo da se događa još uvijek nedefinirani fenomen - ili je naše razumijevanje fizike potpuno pogrešno.

Kako EmDrive "radi?"

Ostavljajući po strani potencijalno fizičke nevjerojatnosti tehnologije, objasnimo jednostavnim riječima kako predloženi pogon radi. EmDrive je ono što se naziva an RF rezonantni potisnik s šupljinom, i jedan je od nekoliko hipotetskih strojeva koji koriste ovaj model. Ovi dizajni rade tako da magnetron gura mikrovalove u zatvoreni krnji stožac, zatim gura kraći kraj stošca i gura letjelicu naprijed.

To je u suprotnosti s oblikom pogona koji se sada koristi u svemirskim letjelicama, koje sagorijevaju velike količine goriva kako bi izbacile ogromnu količinu energije i mase za raketiranje letjelice u zrak. Često korištena metafora za neučinkovitost ovoga je usporedba čestica koje se guraju protiv zatvorenost i stvaranje potiska za čin sjedenja u automobilu i guranja upravljača za pomicanje automobila naprijed.

Dok su testovi obavljeni na eksperimentalnim verzijama pogona — s niskim unosom energije što je rezultiralo s nekoliko mikronjutna potiska (otprilike jednaka sila kao i težina od penija) — Prvi recenzirani rad tek je nedavno prihvaćen, a nijedan od nalaza drugih testova nikada nije objavljen u recenziranom časopis. Moguće je da su neki pozitivni rezultati potiska uzrokovani smetnjama ili neobračunatom pogreškom opreme za testiranje. Činjenica da je rad NASA Eagleworksa navodno prihvaćen recenzijom i da će biti objavljen u AIAA časopis za pogon i snagu ipak dodaje dosta legitimnosti ovim tvrdnjama.

Iako je bilo mnogo skepticizma u vezi s EmDriveom prije Eagleworksovih radova, važno je napomenuti da postoji veliki broj ljudi koji su testirali pogon i izvijestili o postizanju povjerenje.

• Godine 2001. Shawyer je dobio potporu od 45.000 funti od britanske vlade za testiranje EmDrivea. Njegov je test navodno postigao snagu od 0,016 Newtona i zahtijevao je 850 vata snage, ali nijedan stručni pregled testova to nije potvrdio. Međutim, vrijedno je napomenuti da je taj broj bio dovoljno nizak da se potencijalno radi o eksperimentalnoj pogrešci.
• Godine 2008. Yang Juan i tim kineskih istraživača na Sjeverozapadnom politehničkom sveučilištu navodno su potvrdili su teoriju koja stoji iza RF rezonantnih potisnika s šupljinom, a zatim su 2010. izgradili vlastitu verziju, testiranje pogonaviše puta od 2012. do 2014. godine. Rezultati testova bili su navodno pozitivni, postižući do 750 mN (milinjutona) potiska i zahtijevajući 2500 vata snage.
• Godine 2014. istraživači NASA-e testirali su vlastitu verziju EmDrivea, uključujući i tvrdi vakuum. Još jednom, grupa je izvijestila o porivu (oko 1/1000 Shawyerovih tvrdnji), i još jednom, podaci nikada nisu objavljeni putem recenziranih izvora. Druge NASA-ine skupine skeptične su prema tvrdnjama istraživača, ali u njihovom radu jasno je navedeno da ti nalazi niti potvrđuju niti opovrgavaju pogon, već pozivaju na daljnja ispitivanja.
• Godine 2015. ta ista skupina NASA-e testirala je verziju Cannae Drivea kemijskog inženjera Guida Fette (rođenog Q Drive), i prijavljeni pozitivni neto potisak. Slično, istraživačka grupa na Tehnološkom sveučilištu u Dresdenu također je ponovno testirala pogon javljanje potiska, i predviđeno i neočekivano.
• Još jedan test NASA-ine istraživačke skupine, Eagleworks, krajem 2015 naizgled potvrdio valjanost EmDrivea. Test je ispravio greške koje su se pojavile u prethodnim testovima, i iznenađujuće, pogon je postigao potisak. Međutim, grupa još nije predala svoje nalaze na reviziju. Moguće je da su druge nepredviđene pogreške u eksperimentu uzrokovale potisak (od kojih je najvjerojatnija je da je vakuum bio ugrožen, uzrokujući da toplina širi zrak unutar okoline ispitivanja i pomiče voziti). Bez obzira na to jesu li nalazi konačno objavljeni ili ne, potrebno je napraviti više testova. To je upravo ono što Glenn Research Center u Clevelandu, Ohio, NASA-in Laboratorij za mlazni pogon i Laboratorij za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins namjeravaju učiniti. Za vjernike EmDrivea, čini se da ima neke nade.

Sredinom 2016. fizičar Michael McCulloch, istraživač sa Sveučilišta Plymouth u Ujedinjenom Kraljevstvu, iznio je novu teoriju, koja bi mogla ponuditi objašnjenje potiska uočenog u testovima. McCullochova teorija bavi se inercijom i nečim što se zove Unruhov efekt — konceptom predviđenim relativnošću, zbog čega se svemir čini toplijim što više ubrzavate, pri čemu se toplina promatra u odnosu na ubrzanje.

McCullochova nova teorija bavi se nepotvrđenim konceptom Unruhovog zračenja, koji zaključuje da čestice nastaju iz vakuuma svemira kao izravna posljedica promatranog zagrijavanja svemira zbog ubrzanje. Ovaj teorijski koncept uvelike se uklapa u naše trenutno razumijevanje svemira i predviđa rezultate inercije koju trenutno promatrati, iako s jednom značajnom iznimkom: mala ubrzanja na skali od otprilike onoga što je primijećeno tijekom testiranja EM-a Voziti.

Ovo ubrzanje dolazi kao rezultat Unruhovih čestica zračenja, čije se valne duljine povećavaju kako se ubrzanje smanjuje. Unruhove čestice različitih valnih duljina morale bi stati na oba kraja stošca EM pogona, i kao poskakuju unutar stošca, promijenila bi se i njihova inercija, što bi u konačnici rezultiralo povjerenje.

McCullochovu teoriju je, doduše, malo teško pretočiti u sažete laičke pojmove. Ako ste znatiželjni i želite dalje čitati teoriju, možete pročitati McCullochov cijeli rad koji ovdje raspravlja o njegovoj teoriji. Ovdje se radi o tome da, ako se Unruhov efekt i Unruhovo zračenje potvrde, to nudi sasvim prihvatljivo objašnjenje za do sada naizgled nemoguća promatranja potiska EM pogona. To će zahtijevati daljnja istraživanja i eksperimentiranje, a pogonskom sustavu daje još više zamaha za testiranje.

Implikacije radnog EmDrive-a

Lako je vidjeti koliko su ljudi u znanstvenoj zajednici oprezni s EmDriveom i RF rezonantnim potiskom šupljine u cjelini. Ali s druge strane, obilje studija postavlja nekoliko pitanja: Zašto postoji toliki interes za tehnologiju i zašto je toliko ljudi želi testirati? Koje su točno tvrdnje o pogonu koje ga čine tako atraktivnom idejom? Dok se sve, od satelita za kontrolu atmosferske temperature, do sigurnijih i učinkovitijih automobila, spominje kao potencijalni aplikacije za pogon, stvarna privlačnost tehnologije — i poticaj za njezino stvaranje na prvom mjestu — je implikacija na prostor putovati.

Svemirske letjelice opremljene pogonom bez reakcije potencijalno bi mogle stići do Mjeseca za samo nekoliko sati, Marsa za dva do tri mjeseca, a Plutona za dvije godine. Ovo su iznimno hrabre tvrdnje, ali ako se pokaže da je EmDrive legitimna tehnologija, one možda i nisu toliko čudne. I bez potrebe za pakiranjem goriva vrijednog nekoliko tona, svemirske letjelice postaju jeftinije i lakše ih je proizvesti, a i daleko lakše.

Za NASA-u i druge takve organizacije, uključujući brojne privatne svemirske korporacije poput SpaceX-a, lagane, pristupačne svemirske letjelice koje mogu brzo putovati u udaljene dijelove svemira nešto su poput jednorog. Ipak, da bi to postalo stvarnost, znanost se mora zbrojiti.

Shawyer je uporan u tome da nema potrebe za pseudoznanošću ili kvantnim teorijama da bi se objasnilo kako EmDrive radi. Umjesto toga, on vjeruje da trenutni modeli Newtonove fizike nude objašnjenje, te je napisao radovi na tu temu, od kojih je jedan trenutno u recenziji (odvojeno od Eagleworksa papir). Očekuje da će rad biti objavljen tijekom ove godine. Dok su Shawyera u prošlosti kritizirali drugi znanstvenici zbog netočne i nedosljedne znanosti, ako rad doista bude objavljen, mogao bi početi ozakonjivati ​​EmDrive i potaknuti više testiranja i istraživanje.

Unatoč njegovom inzistiranju da se pogon ponaša u skladu sa zakonima fizike, to ga nije spriječilo da iznese hrabre tvrdnje u vezi s EmDriveom. Shawyer je javno rekao da je ovaj novi pogon proizveo iskrivljene mjehuriće koji omogućuju pogonu da se kreće, tvrdeći da su tako vjerojatno postignuti NASA-ini rezultati testiranja. Tvrdnje poput ovih izazvale su veliko zanimanje na internetu, ali nemaju jasne potporne podatke te će (u najmanju ruku) zahtijevati opsežna ispitivanja i rasprave kako bi ih znanstvena zajednica shvatila ozbiljno — od kojih većina ostaje skeptična prema Shawyerove tvrdnje. Nadajmo se da će s ovim novim recenziranim radom biti poduzeto više EmDrive testova, koji će pomoći da se razjasni kako ova stvar radi.

Colin Johnston iz planetarija Armagh napisao opsežnu kritiku EmDrive-a i neuvjerljivi nalazi brojnih testova. Slično, Corey S. Powell iz Discoveryja napisao vlastitu optužnicu i Shawyerovog EmDrivea i Fettinog Cannae Drivea, kao i nedavnog žara oko NASA-inih otkrića. Obojica ističu potrebu veće diskrecije pri izvješćivanju o takvim slučajevima. Profesor i matematički fizičar, John C. Baez je izrazio svoju iscrpljenost ustrajnošću konceptualne tehnologije u raspravama i raspravama, nazivajući cijeli pojam pogonom bez reakcije "glupost.” Njegovo strastveno otpuštanje odražava osjećaje mnogih drugih.

Shawyerov EmDrive drugdje je dočekan s entuzijazmom, uključujući web stranicu NASASpaceFlight.com — gdje su prvi put objavljene informacije o najnovijim Eagleworksovim testovima — i popularni časopis New Scientist, koji je objavio povoljan i optimističan rad o EmDriveu. (Urednici su kasnije izdali izjavu da su, unatoč dugotrajnom uzbuđenju zbog te ideje, trebali pokazao više takta kada pišete o kontroverznoj temi.)

Rad NASA Eagleworksa otvara vrata za bolje razumijevanje tehnologije i za njezino daljnje usavršavanje. Dokazljivi, radni EmDrive mogao bi otvoriti uzbudljive mogućnosti i za svemirska i za zemaljska putovanja - da ne spominjemo dovođenje u pitanje našeg cjelokupnog razumijevanja fizike.