גם אם אתה לא עומד בקצב ההתפתחויות בטכנולוגיית הנעת חלל, עדיין בטח שמעתם על ה-EmDrive. בטח ראית כותרות שמצהירות על כך המפתח למסע בין כוכבי, וטוען שזה יקצר באופן דרסטי את זמן הנסיעה ברחבי מערכת השמש שלנו, ויהפוך את החלומות שלנו על אנשים שהולכים על כוכבי לכת אחרים למציאות עוד יותר. היו אפילו טענות שטכנולוגיה מאוד שנויה במחלוקת זו היא המפתח ליצירת כונני עיוות.
אלו טענות נועזות, וכפי שאמר פעם הקוסמולוג והאסטרופיזיקאי הגדול קרל סייגן, "טענות יוצאות דופן דורשות ראיות יוצאות דופן". עם זה לזכור, חשבנו שיהיה מועיל לפרק את מה שאנחנו יודעים על ה-EmDrive האניגמטי, והאם זה, למעשה, המפתח לאנושות לחקור את כוכבים.
סרטונים מומלצים
אז בלי להתעסק יותר, הנה כל מה שאתה צריך לדעת על מכשיר ההנעה התמוה ביותר בעולם.
מאמר זה מתעדכן מעת לעת בתגובה לחדשות והתפתחויות בנוגע ל-EM Drive ולתיאוריות הסובבות אותו.
מאמר חדש של נאס"א שדלף מצביע על EmDrive שעלול לעבוד
מאמר של נאס"א דלף שהגיע לידי ה-International Business Times באמצעות פוסט של משתמש בפורומים של טיסות החלל של נאס"א. הפוסט נמחק במקור על ידי מנהלי הפורום, עם זאת, המסמך פורסם מאז ונשאר לצפייה כרגע
כאן. המאמר הוא לכאורה זהה שנדון בתחילת השנה (דווח להלן). המידע בעיתון מצביע בבירור על גרסה עובדת של ה-EmDrive, ולמרות שעדיין לא להתפרסם, הוא עדיין אמור לפעול במחקר המדעי של המכון לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה כתב עת, AIAA Journal of Propulsion and Power.כפי שנדון להלן, זהו צעד אדיר קדימה עבור ה-EmDrive ועבור אלה שמאמינים בטכנולוגיה התיאורטית. אם המאמר על הממצאים של נאס"א אכן יעבור את הגיוס ויראה אור יום - מה שנראה סביר מאוד - זה יהיה ברכה להמשך המחקר והפיתוח של טכנולוגיית EmDrive. זה יפתח את הדלת להמשך מחקר ומבחנים, ועשויים סוף סוף להעלות בני אדם על הדרך למסע חלל מהיר וקל משקל.
מאמר EmDrive התקבל סוף סוף על ידי ביקורת עמיתים
במקור, מאמר זה הצביע על כך שמחקרים ומאמרים קודמים על EmDrive לא הוגשו או עברו ביקורת עמיתים. הימים האלה הם בעבר, עם זאת, לאור מאמר של נאס"א Eagleworks על מבחן EmDrive על פי הדיווחים עבר תהליך ביקורת עמיתים ובקרוב יפורסם על ידי המכון האמריקאי לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה. AIAA Journal of Propulsion and Power.
זהו צעד חשוב עבור ה-EmDrive מכיוון שהוא מוסיף לגיטימציה לטכנולוגיה ולבדיקות שנעשו עד כה, ופותח את הדלת לקבוצות אחרות לשכפל את הבדיקות. זה גם יאפשר לקבוצות אחרות להקדיש משאבים רבים יותר לחשוף מדוע וכיצד זה עובד, וכיצד לחזור על הכונן כדי להפוך אותו לצורת הנעה בת קיימא. לכן, בעוד מאמר אחד שבדק עמיתים לא הולך לצייד פתאום את המין האנושי במסעות בין כוכבי לכת, זה הצעד הראשון לקראת מימוש העתיד האפשרי הזה.
מה זה EmDrive?
במילים פשוטות, ה-EmDrive הוא חידה. תוכנן לראשונה בשנת 2001 על ידי מהנדס התעופה רוג'ר שוייר, ניתן לסכם את הטכנולוגיה כמערכת הנעה ללא הנעה, כלומר המנוע אינו משתמש בדלק כדי לגרום לתגובה. הסרת הצורך בדלק הופכת את המלאכה לקלה יותר באופן משמעותי, ולכן קלה יותר להזזה (וזולה יותר להכנה, תיאורטית). בנוסף, הכונן ההיפותטי מסוגל להגיע למהירויות גבוהות במיוחד - אנחנו מדברים על פוטנציאל להביא בני אדם לטווחים החיצוניים של מערכת השמש תוך מספר חודשים.
אנחנו מדברים על פוטנציאל להביא בני אדם לטווחים החיצוניים של מערכת השמש תוך חודשים ספורים.
הבעיה היא שכל הרעיון של דחף חסר תגובה אינו עולה בקנה אחד עם שימור המומנטום של ניוטון, שאומר שבתוך מערכת סגורה, תנע ליניארי וזוויתי נשארים קבועים ללא קשר לשינויים המתרחשים בתוך האמור מערכת. בצורה ברורה יותר: אם לא מופעל כוח חיצוני, חפץ לא יזוז.
דחפים חסרי תגובה נקראים ככאלה מכיוון שאין להם "תגובה" המוגדרת בחוק השלישי של ניוטון: "לכל פעולה יש תגובה שווה והפוכה". אבל זה הולך כנגד ההבנה הבסיסית הנוכחית שלנו בפיזיקה: פעולה (הנעה של כלי שיט) המתרחשת ללא תגובה (הצתה של דלק והוצאת מסה) צריכה להיות בלתי אפשרי. כדי שדבר כזה יתרחש, זה אומר שמתרחשת תופעה שעדיין לא מוגדרת - או שההבנה שלנו בפיזיקה שגויה לחלוטין.
איך ה-EmDrive "עובד?"
אם נניח בצד את חוסר ההסתברויות הפוטנציאליות לשבירת הפיזיקה של הטכנולוגיה, בואו נפרט במונחים פשוטים כיצד פועל הכונן המוצע. ה-EmDrive הוא מה שנקרא an מדחף חלל תהודה RF, והוא אחד מכמה מכונות היפותטיות המשתמשות במודל זה. עיצובים אלה פועלים בכך שמגנטרון דוחף גלי מיקרו לתוך חרוט קטום סגור, ואז דוחף אל הקצה הקצר של החרוט, ומניע את כלי השיט קדימה.
זאת בניגוד לצורת השימוש הנוכחי בחללית ההנעה, ששורפת כמויות גדולות של דלק כדי להוציא כמות עצומה של אנרגיה ומסה כדי להטיל את כלי השיט לאוויר. מטאפורה המשמשת לעתים קרובות לחוסר היעילות של זה היא להשוות את החלקיקים הדוחפים נגד מתחם ויצירת דחף לפעולה של ישיבה במכונית ודחיפה של הגה כדי להזיז את המכונית קָדִימָה.
אמנם נעשו בדיקות על גרסאות ניסיוניות של הכונן - עם תשומות אנרגיה נמוכות וכתוצאה מכך כמה מיקרוניוטון של דחף (בערך כמו כוח כמו המשקל של אגורה) - המאמר הראשון שנערך בביקורת עמיתים התקבל רק לאחרונה, ואף אחד מהממצאים מבדיקות אחרות לא פורסם מעולם בביקורת עמיתים כתב עת. ייתכן שתוצאות דחף חיוביות מסוימות נגרמו מהפרעה או שגיאה לא ידועה בציוד הבדיקה. על פי הדיווחים, המאמר של נאס"א Eagleworks התקבל בביקורת עמיתים ויפורסם ב AIAA Journal of Propulsion and Power עם זאת, מוסיף לא מעט לגיטימציה לטענות אלו.
למרות שהייתה ספקנות רבה בנוגע ל-EmDrive לפני העיתון של Eagleworks, זה כן חשוב לציין שהיו מספר אנשים שבחנו את הכונן ודיווחו על הישג דַחַף.
- בשנת 2001, ניתן לשאוייר מענק של 45,000 פאונד מהממשלה הבריטית כדי לבדוק את ה-EmDrive. על פי הדיווחים, הבדיקה שלו השיגה כוח של 0.016 ניוטון ודרש כוח של 850 וואט, אך אף ביקורת עמיתים של הבדיקות לא אימתה זאת. עם זאת, ראוי לציין שמספר זה היה נמוך מספיק כדי שזו הייתה שגיאה נסיונית.
- בשנת 2008, יאנג חואן וצוות מחקרים סיניים באוניברסיטה הפוליטכנית הצפון-מערבית לכאורה אימתו את התיאוריה מאחורי דחפי חלל תהודה RF, ובעקבות זאת בנו גרסה משלהם ב-2010, בדיקת הכונןמספר פעמים מ-2012 עד 2014. תוצאות הבדיקות היו חיוביות לכאורה, והשיגו למעלה מ-750 mN (מילינוטון) של דחף, ודרש הספק של 2,500 וואט.
- בשנת 2014, חוקרי נאס"א בדקו גרסה משלהם של EmDrive, כולל בוואקום קשה. שוב, הקבוצה דיווחה על דחף (כ-1/1,000 מהטענות של שוייר), ושוב, הנתונים מעולם לא פורסמו באמצעות מקורות שנבדקו עמיתים. קבוצות אחרות של נאס"א מפקפקות בטענות החוקרים, אך במאמרן, מצוין בבירור שממצאים אלה אינם מאשרים או מפריכים את הכונן, אלא דורשים בדיקות נוספות.
- בשנת 2015, אותה קבוצת נאס"א בדקה גרסה של ה-Cannae Drive של מהנדס הכימיה גידו פטה (לבית Q Drive), וכן דיווח על דחף נטו חיובי. באופן דומה, גם קבוצת מחקר באוניברסיטת דרזדן לטכנולוגיה בדקה את הכונן, שוב דחף דיווח, גם צפוי וגם בלתי צפוי.
- בדיקה נוספת של קבוצת מחקר של נאס"א, Eagleworks, בסוף 2015 לכאורה אישר את תוקפו של ה-EmDrive. הבדיקה תיקנה שגיאות שהתרחשו בבדיקות הקודמות, ובאופן מפתיע, הכונן השיג דחף. עם זאת, הקבוצה טרם הגישה את ממצאיה לביקורת עמיתים. ייתכן ששגיאות בלתי צפויות אחרות בניסוי עשויות לגרום לדחף (הסביר ביותר שבהם הוא שהוואקום נפגע, מה שגרם לחום להרחיב את האוויר בתוך סביבת הבדיקה שלו ולהזיז את נהיגה). בין אם הממצאים מתפרסמים בסופו של דבר או לא, יש צורך לבצע בדיקות נוספות. זה בדיוק מה שמרכז המחקר של גלן בקליבלנד, אוהיו, המעבדה להנעת סילון של נאס"א והמעבדה לפיזיקה יישומית של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס מתכוונים לעשות. עבור מאמיני EmDrive, נראה שיש קצת תקווה.
באמצע 2016, תיאוריה חדשה הועלתה על ידי הפיזיקאי מייקל מקולוך, חוקר מאוניברסיטת פלימות' בבריטניה, שעשויה להציע הסבר לדחף שנצפה בבדיקות. התיאוריה של מקולוך עוסקת באינרציה ובמשהו שנקרא אפקט Unruh - מושג שנחזה על ידי תורת היחסות, מה שגורם ליקום להיראות חם יותר ככל שאתה מאיץ יותר, כאשר החום נצפה ביחס ל- תְאוּצָה.
התיאוריה החדשה של מקולוך עוסקת במושג הבלתי מאומת של קרינת Unruh, המסיק שחלקיקים נוצר מתוך הוואקום של החלל כתוצאה ישירה מההתחממות הנצפה של היקום עקב תְאוּצָה. מושג תיאורטי זה מתאים במידה רבה להבנתנו הנוכחית של היקום ומנבא את תוצאות האינרציה שאנו כרגע צפו, אם כי עם חריג אחד בולט: תאוצות קטנות בקנה מידה של בערך מה שנצפה במהלך בדיקת ה-EM נהיגה.
תאוצה זו מגיעה כתוצאה מחלקיקי הקרינה של Unruh, אשר אורכי הגל שלהם גדלים ככל שההאצה פוחתת. חלקיקי Unruh באורכי גל שונים יצטרכו להתאים בשני קצוות החרוט של EM Drive, וכפי הם מקפצים בתוך החרוט, האינרציה שלהם תשתנה גם כן, מה שיביא בסופו של דבר דַחַף.
התיאוריה של מקולוך היא, יש להודות, קצת קשה לנסח אותה במונחים תמציתיים של הדיוט. אם אתה סקרן ורוצה להתעמק בקריאה נוספת על התיאוריה, אתה יכול לקרוא כל המאמר של מקולוך דן בתיאוריה שלו כאן. הנקודה כאן היא שאם יש לאשר את אפקט Unruh וקרינת Unruh, הוא מציע הסבר הגיוני לחלוטין לתצפיות הדחף של EM Drive שנראו בלתי אפשריים עד כה. זה ידרוש מחקר וניסויים נוספים, ונותן למערכת ההנעה עוד יותר מומנטום לבדיקה.
ההשלכות של EmDrive עובד
קל לראות כמה בקהילה המדעית נזהרים מדחיפות של EmDrive ושל חלל תהודה RF לחלוטין. אבל מצד שני, עושר המחקרים מעלה כמה שאלות: מדוע יש כל כך עניין בטכנולוגיה, ולמה כל כך הרבה אנשים רוצים לבדוק אותה? מה בדיוק הטענות שמועלות לגבי הכונן שהופכות אותו לרעיון כל כך אטרקטיבי? אמנם כל דבר, החל מלוויינים לבקרת טמפרטורה באטמוספירה, וכלה במכוניות בטוחות ויעילות יותר, תופו כפוטנציאל יישומים עבור הכונן, המשיכה האמיתית של הטכנולוגיה - והדחף ליצירתה מלכתחילה - היא ההשלכות על החלל לִנְסוֹעַ.
חללית המצוידת בכונן נטול תגובה עשויה להגיע לירח תוך שעות ספורות, למאדים תוך חודשיים-שלושה ופלוטו תוך שנתיים. אלו טענות נועזות ביותר, אבל אם ה-EmDrive אכן יתברר כטכנולוגיה לגיטימית, ייתכן שהן לא כל כך מוזרות. ובלי צורך לארוז כמה טונות של דלק, חלליות הופכות זולות וקלות יותר לייצור, והרבה יותר קלות.
עבור נאס"א וארגונים אחרים כאלה, כולל תאגידי החלל הפרטיים הרבים כמו SpaceX, חללית קלת משקל ובמחיר סביר שיכולה לנסוע לחלקים מרוחקים של החלל במהירות הן משהו כמו חַדקֶרֶן. ובכל זאת, כדי שזה יהפוך למציאות, המדע צריך להסתכם.
שוייר נחוש בדעתו שאין צורך במדע פסאודו או בתיאוריות קוונטיות כדי להסביר כיצד EmDrive עובד. במקום זאת, הוא מאמין שהמודלים הנוכחיים של הפיזיקה הניוטונית מציעים הסבר, וכתב מאמרים בנושא, שאחד מהם נמצא כעת בביקורת עמיתים (בנפרד מ-Eagleworks עיתון). הוא מצפה שהעיתון יתפרסם מתישהו השנה. בעוד שבעבר ספג שאייר ביקורת על ידי מדענים אחרים על מדע לא נכון ולא עקבי, אם העיתון אכן מתפרסם, הוא עשוי להתחיל לתת לגיטימציה ל-EmDrive ולדרבן עוד בדיקות ו מחקר.
חללית המצוידת בכונן חסר תגובה עשויה להגיע לירח תוך שעות ספורות.
למרות התעקשותו שהכונן יתנהג במסגרת חוקי הפיזיקה, זה לא מנע ממנו להצהיר קביעות נועזות לגבי EmDrive. שוייר המשיך ברשומות ואמר שהכונן החדש הזה יצר בועות עיוות המאפשרות לכונן לנוע, בטענה שככה הושגו ככל הנראה תוצאות הבדיקה של נאס"א. קביעות כגון אלה זכו לעניין רב באינטרנט, אך אין להן נתונים תומכים ברורים והן ידרשו (לכל הפחות) בדיקות ודיונים נרחבים כדי להילקח ברצינות על ידי הקהילה המדעית - שרובם נותרים סקפטיים לגבי הטענות של שוייר. אני מקווה, עם מאמר חדש זה שנבדק עמיתים, יבוצעו בדיקות EmDrive נוספות, שיעזרו להבהיר כיצד הדבר הזה עובד.
קולין ג'ונסטון מהפלנטריום של ארמגה כתב ביקורת נרחבת של EmDrive והממצאים הלא חד משמעיים של בדיקות רבות. באופן דומה, קורי ס. פאוול מ-Discovery כתב את כתב האישום שלו הן של EmDrive של Shawyer והן מ-Canae Drive של Fetta, כמו גם הלהט האחרון על הממצאים של נאס"א. שניהם מציינים את הצורך בשיקול דעת רב יותר בעת דיווח על מקרים כאלה. פרופסור ופיזיקאי מתמטי, ג'ון סי. באז הביע את תשישותו מהתמדתה של הטכנולוגיה הרעיונית בדיונים ובדיונים, וכינה את כל הרעיון של דחף חסר תגובה "שְׁטוּיוֹת." פיטוריו הנלהבים מהדהדים את רגשותיהם של רבים אחרים.
EmDrive של Shawyer נתקל בהתלהבות במקומות אחרים, כולל האתר NASASpaceFlight.com - שם פורסם לראשונה מידע על הבדיקות האחרונות של Eagleworks - וכתב העת הפופולרי New Scientist, שפרסם מאמר חיובי ואופטימי ב-EmDrive. (העורכים פרסמו מאוחר יותר הצהרה שלמרות ההתרגשות המתמשכת מהרעיון, הם היו צריכים לעשות זאת הראה יותר טאקט כאשר כותבים על הנושא השנוי במחלוקת.)
המאמר של NASA Eagleworks פותח את הדלת להבנה טובה יותר של הטכנולוגיה, ולשיפור נוסף שלה. EmDrive ניתן להדגמה ועובדת יכולה לפתוח אפשרויות מרגשות הן לנסיעות בחלל והן בשטח - שלא לדבר על להטיל ספק בכל ההבנה שלנו בפיזיקה.
