Tutto quello che devi sapere sul propulsore EmDrive

Anche se non sei al passo con gli sviluppi della tecnologia di propulsione spaziale, probabilmente hai ancora sentito parlare dell’EmDrive. Probabilmente hai visto i titoli che lo dichiarano la chiave per il viaggio interstellare, e afferma che ridurrà drasticamente il tempo di viaggio attraverso il nostro sistema solare, rendendo ancora più reale il nostro sogno di persone che camminano su altri pianeti. Alcuni sostengono addirittura che questa tecnologia altamente controversa sia la chiave per creare motori a curvatura.

Si tratta di affermazioni coraggiose e, come disse una volta il grande cosmologo e astrofisico Carl Sagan, “affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie”. Con quello in mente, abbiamo pensato che sarebbe stato utile analizzare ciò che sappiamo sull'enigmatico EmDrive e se sia, in effetti, la chiave per consentire all'umanità di esplorare il mondo stelle.

Quindi, senza ulteriori indugi, ecco assolutamente tutto ciò che devi sapere sul dispositivo di propulsione più sconcertante del mondo.

Questo articolo viene periodicamente aggiornato in risposta alle notizie e agli sviluppi riguardanti l'EM Drive e le teorie che lo circondano.

Un nuovo documento della NASA trapelato indica un EmDrive potenzialmente funzionante

Un documento della NASA trapelato ottenuto dall'International Business Times tramite un post di un utente sui forum NASA Spaceflight. Il post è stato originariamente cancellato dai moderatori del forum, tuttavia, il documento è stato successivamente pubblicato e rimane attualmente visualizzabile Qui. Il documento è apparentemente lo stesso discusso all'inizio dell'anno (riportato di seguito). Le informazioni nel documento indicano chiaramente una versione funzionante dell'EmDrive, e anche se deve ancora farlo essere pubblicato, è ancora destinato a essere eseguito nell’ambito scientifico dell’Istituto di aeronautica e astronautica rivista, AIAA Giornale di Propulsione e Potenza.

Come discusso di seguito, questo è un enorme passo avanti per l'EmDrive e per coloro che credono nella tecnologia teorica. Se il documento sulle scoperte della NASA dovesse effettivamente passare l’esame e vedere la luce – il che sembra molto probabile – sarebbe un vantaggio per ulteriori ricerche e sviluppo della tecnologia EmDrive. Ciò aprirebbe la porta a studi e test continui e potrebbe finalmente mettere gli esseri umani sulla strada verso viaggi spaziali veloci e leggeri.

Un documento EmDrive è stato finalmente accettato tramite peer review

Originariamente, questo articolo sottolineava che studi e documenti precedenti sull'EmDrive non erano stati presentati o non avevano superato la revisione paritaria. Quei giorni appartengono però al passato, secondo un articolo della NASA Eagleworks sul test EmDrive che lo ha fatto secondo quanto riferito, ha superato il processo di revisione tra pari e sarà presto pubblicato dall’American Institute of Aeronautics and Astronautics’ AIAA Giornale di Propulsione e Potenza.

Questo è un passo importante per l’EmDrive in quanto aggiunge legittimità alla tecnologia e ai test effettuati finora, aprendo la porta ad altri gruppi per replicare i test. Ciò consentirà anche ad altri gruppi di dedicare più risorse alla scoperta del perché e del come funziona e di come ripetere l’impulso per renderlo una forma di propulsione praticabile. Quindi, anche se un singolo articolo sottoposto a revisione paritaria non doterà improvvisamente la razza umana dei viaggi interplanetari, è il primo passo verso la realizzazione di quel possibile futuro.

Cos'è l'EmDrive?

In poche parole, l’EmDrive è un enigma. Progettata per la prima volta nel 2001 dall'ingegnere aerospaziale Roger Shawyer, la tecnologia può essere riassunta come un sistema di propulsione senza propellente, il che significa che il motore non utilizza carburante per provocare una reazione. L’eliminazione della necessità di carburante rende un’imbarcazione sostanzialmente più leggera e quindi più facile da spostare (e più economica da produrre, in teoria). Inoltre, l’ipotetico motore è in grado di raggiungere velocità estremamente elevate: stiamo parlando potenzialmente di portare gli esseri umani ai confini esterni del sistema solare nel giro di pochi mesi.

Il problema è che l’intero concetto di pulsione senza reazione non è coerente con la conservazione della quantità di moto di Newton, che afferma che all'interno di un sistema chiuso, il momento lineare e quello angolare rimangono costanti indipendentemente da eventuali cambiamenti che avvengono al suo interno sistema. Più chiaramente: a meno che non venga applicata una forza esterna, un oggetto non si muoverà.

Le pulsioni senza reazione sono chiamate così perché mancano della “reazione” definita nella terza legge di Newton: “Per ogni azione esiste una reazione uguale e contraria”. Ma questo va bene contro la nostra attuale comprensione fondamentale della fisica: un'azione (propulsione di un'imbarcazione) che avviene senza una reazione (accensione del carburante ed espulsione di massa) dovrebbe essere impossibile. Se ciò accadesse, significherebbe che si sta verificando un fenomeno ancora indefinito, oppure che la nostra comprensione della fisica è completamente sbagliata.

Come “funziona” l’EmDrive?

Mettendo da parte le improbabilità potenzialmente rivoluzionarie della tecnologia, analizziamo in termini semplici il funzionamento del motore proposto. L'EmDrive è ciò che viene chiamato an Propulsore a cavità risonante RF, ed è una delle numerose ipotetiche macchine che utilizzano questo modello. Questi progetti funzionano facendo sì che un magnetron spinga le microonde in un cono tronco chiuso, quindi spinga contro l'estremità corta del cono e spinga l'imbarcazione in avanti.

Ciò è in contrasto con la forma di propulsione attualmente utilizzata dai veicoli spaziali, che bruciano grandi quantità di carburante per espellere un'enorme quantità di energia e massa per lanciare il velivolo in aria. Una metafora spesso usata per spiegare l'inefficacia di ciò è confrontare le particelle che spingono contro l'elemento recinzione e produrre spinta all'atto di sedersi in un'auto e spingere il volante per spostare l'auto inoltrare.

Sebbene siano stati condotti test su versioni sperimentali del motore, con input di bassa energia che hanno prodotto una spinta di pochi micronewton (una forza pari a quella del peso) di un centesimo) — Il primo articolo sottoposto a revisione paritaria è stato accettato solo di recente e nessuno dei risultati di altri test è mai stato pubblicato in una pubblicazione sottoposta a revisione paritaria. rivista. È possibile che alcuni risultati positivi della spinta siano stati causati da interferenze o da un errore non contabilizzato con l'attrezzatura di prova. Il fatto che il documento della NASA Eagleworks sia stato, secondo quanto riferito, accettato dalla peer review e sarà pubblicato in AIAA Giornale di Propulsione e Potenza aggiunge comunque un po’ di legittimità a queste affermazioni.

Anche se c’è stato molto scetticismo riguardo all’EmDrive prima dell’articolo di Eagleworks, è così È importante notare che diverse persone hanno testato l'unità e hanno riferito di aver ottenuto risultati spinta.

• Nel 2001, Shawyer ha ricevuto una sovvenzione di 45.000 sterline dal governo britannico per testare l'EmDrive. Secondo quanto riferito, il suo test ha raggiunto 0,016 Newton di forza e ha richiesto 850 watt di potenza, ma nessuna revisione paritaria dei test lo ha verificato. Vale la pena notare, tuttavia, che questo numero era sufficientemente basso da costituire potenzialmente un errore sperimentale.
• Nel 2008, Yang Juan e un team di ricercatori cinesi presso la Northwestern Polytechnical University presumibilmente verificato la teoria alla base dei propulsori a cavità risonante RF e successivamente costruito la propria versione nel 2010, testare l'unitàpiù volte dal 2012 al 2014. I risultati dei test furono presumibilmente positivi, raggiungendo una spinta di 750 mN (millinewton) e richiedendo 2.500 watt di potenza.
• Nel 2014, i ricercatori della NASA hanno testato la propria versione di un EmDrive, anche nel vuoto spinto. Ancora una volta, il gruppo ha riportato dati attendibili (circa 1/1.000 delle affermazioni di Shawyer) e, ancora una volta, i dati non sono mai stati pubblicati attraverso fonti sottoposte a revisione paritaria. Altri gruppi della NASA sono scettici nei confronti delle affermazioni dei ricercatori, ma nel loro articolo si afferma chiaramente che questi risultati non confermano né smentiscono la spinta, richiedendo invece ulteriori test.
• Nel 2015, lo stesso gruppo della NASA ha testato una versione del Cannae Drive (nata Q Drive) dell’ingegnere chimico Guido Fetta, e riportato una spinta netta positiva. Allo stesso modo, anche un gruppo di ricerca dell’Università della Tecnologia di Dresda ha testato nuovamente l’azionamento spinta di segnalazione, sia previsto che inaspettato.
• Ancora un altro test da parte di un gruppo di ricerca della NASA, Eagleworks, alla fine del 2015 apparentemente confermato la validità dell'EmDrive. Il test ha corretto gli errori che si erano verificati nei test precedenti e, sorprendentemente, la propulsione ha raggiunto la spinta. Tuttavia, il gruppo non ha ancora presentato i risultati per la revisione tra pari. È possibile che altri errori imprevisti nell'esperimento possano aver causato la spinta (il più probabile dei quali è che il vuoto è stato compromesso, provocando l'espansione dell'aria all'interno dell'ambiente di prova e il movimento del calore guidare). Indipendentemente dal fatto che i risultati vengano pubblicati o meno, è necessario eseguire ulteriori test. Questo è esattamente ciò che intendono fare il Glenn Research Center di Cleveland, Ohio, il Jet Propulsion Laboratory della NASA e il Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University. Per i credenti di EmDrive, sembra esserci qualche speranza.

A metà del 2016, il fisico Michael McCulloch, ricercatore dell’Università di Plymouth nel Regno Unito, ha avanzato una nuova teoria che potrebbe offrire una spiegazione alla spinta osservata nei test. La teoria di McCulloch si occupa dell’inerzia e di qualcosa chiamato effetto Unruh – un concetto previsto dalla relatività, il che fa apparire l'universo più caldo quanto più si accelera, con il calore osservato rispetto a accelerazione.

La nuova teoria di McCulloch si occupa del concetto non confermato di radiazione Unruh, da cui si deduce che le particelle si formano dal vuoto dello spazio come risultato diretto del riscaldamento osservato dell'universo dovuto a accelerazione. Questo concetto teorico si adatta in gran parte alla nostra attuale comprensione dell'universo e prevede i risultati dell'inerzia che abbiamo attualmente osservare, anche se con una notevole eccezione: piccole accelerazioni sulla scala di quanto osservato durante il test dell’EM Guidare.

Questa accelerazione è il risultato delle particelle di radiazione Unruh, le cui lunghezze d'onda aumentano al diminuire dell'accelerazione. Le particelle Unruh a diverse lunghezze d'onda dovrebbero adattarsi alle due estremità del cono dell'EM Drive e così via rimbalzano all'interno del cono, anche la loro inerzia cambierebbe, il che alla fine si tradurrebbe spinta.

La teoria di McCulloch è, bisogna ammetterlo, un po’ difficile da tradurre in termini succinti per i non addetti ai lavori. Se sei curioso e vuoi approfondire la lettura della teoria, puoi leggere L’intero articolo di McCulloch che discute la sua teoria qui. Il punto qui è che, se l’effetto Unruh e la radiazione Unruh fossero confermati, ciò offrirebbe una spiegazione del tutto plausibile per le osservazioni di spinta apparentemente impossibili del motore EM. Ciò richiederà ulteriori ricerche e sperimentazioni e darà al sistema di propulsione ancora più slancio per i test.

Implicazioni di un EmDrive funzionante

È facile vedere quanti nella comunità scientifica sono diffidenti nei confronti dell’EmDrive e delle spinte della cavità risonante RF. D’altro canto, la ricchezza degli studi solleva alcune domande: perché c’è un tale interesse per questa tecnologia e perché così tante persone desiderano testarla? Quali sono esattamente le affermazioni fatte sull'unità che la rendono un'idea così attraente? Mentre tutto, dai satelliti per il controllo della temperatura atmosferica, alle automobili più sicure ed efficienti, è stato considerato potenziale applicazioni per la propulsione, la vera attrazione della tecnologia – e in primo luogo l’impulso per la sua creazione – sono le implicazioni per lo spazio viaggio.

I veicoli spaziali dotati di propulsione senza reazione potrebbero potenzialmente raggiungere la Luna in poche ore, Marte in due o tre mesi e Plutone entro due anni. Queste sono affermazioni estremamente audaci, ma se l’EmDrive si rivelasse una tecnologia legittima, potrebbero non essere poi così stravaganti. E senza la necessità di trasportare diverse tonnellate di carburante, i veicoli spaziali diventano più economici, più facili da produrre e molto più leggeri.

Per la NASA e altre organizzazioni simili, comprese le numerose società spaziali private come SpaceX, veicoli spaziali leggeri e convenienti che possono viaggiare velocemente in parti remote dello spazio sono una sorta di a unicorno. Tuttavia, affinché ciò diventi realtà, la scienza deve fare i conti.

Shawyer è fermamente convinto che non ci sia bisogno della pseudoscienza o delle teorie quantistiche per spiegare come funziona EmDrive. Crede invece che gli attuali modelli della fisica newtoniana offrano una spiegazione, e ha scritto documenti sull'argomento, uno dei quali è attualmente in fase di revisione paritaria (separato da Eagleworks carta). Si aspetta che il documento venga pubblicato quest'anno. Mentre in passato Shawyer è stato criticato da altri scienziati per la scienza errata e incoerente, se il documento verrà effettivamente pubblicato, potrebbe iniziare a legittimare l'EmDrive e stimolare ulteriori test e ricerca.

Nonostante la sua insistenza sul fatto che l’unità si comporti secondo le leggi della fisica, ciò non gli ha impedito di fare affermazioni audaci riguardo all’EmDrive. Shawyer ha dichiarato pubblicamente che questa nuova unità ha prodotto bolle di curvatura che consentono alla unità di muoversi, sostenendo che questo è il modo in cui probabilmente sono stati ottenuti i risultati dei test della NASA. Affermazioni come queste hanno suscitato molto interesse online, ma non hanno dati di supporto chiari e richiederanno (almeno) test approfonditi e dibattiti per essere presi sul serio dalla comunità scientifica, la maggior parte della quale rimane scettica Le affermazioni di Shawyer. Si spera che, con questo nuovo documento sottoposto a revisione paritaria, verranno effettuati più test EmDrive, aiutando a chiarire come funziona questa cosa.

Colin Johnston del Planetario di Armagh ha scritto un'ampia critica dell'EmDrive e i risultati inconcludenti di numerosi test. Allo stesso modo, Corey S. Powell della scoperta ha scritto la propria accusa sia dell’EmDrive di Shawyer che del Cannae Drive di Fetta, nonché del recente fervore per le scoperte della NASA. Entrambi sottolineano la necessità di una maggiore discrezione nel riferire su tali casi. Professore e fisico matematico, John C. Baez ha espresso il suo esaurimento per la persistenza della tecnologia concettuale nei dibattiti e nelle discussioni, definendo l’intera nozione di pulsione senza reazione “sciocchezze.” Il suo appassionato licenziamento fa eco ai sentimenti di molti altri.

L’EmDrive di Shawyer è stato accolto con entusiasmo altrove, compreso il sito web NASASpaceFlight.com – dove sono state pubblicate per la prima volta le informazioni sui test più recenti di Eagleworks – e la popolare rivista New Scientist, che ha pubblicato un articolo favorevole e ottimista su EmDrive. (I redattori in seguito rilasciarono una dichiarazione secondo la quale, nonostante l’entusiasmo per l’idea, avrebbero dovuto farlo mostrato più tatto quando si scrive sull'argomento controverso.)

Il documento della NASA Eagleworks apre la porta a una migliore comprensione della tecnologia e a un suo ulteriore perfezionamento. Un EmDrive dimostrabile e funzionante potrebbe aprire interessanti possibilità sia per i viaggi spaziali che terrestri, per non parlare della messa in discussione della nostra intera comprensione della fisica.