Selv om du ikke følger med på utviklingen innen romfremdriftsteknologi, har du sannsynligvis hørt om EmDrive. Du har sikkert sett overskrifter som erklærer det nøkkelen til interstellar reise, og hevder at det vil drastisk redusere reisetiden gjennom solsystemet vårt, og gjøre drømmene våre om mennesker som går på andre planeter enda mer til virkelighet. Det har til og med vært påstander om at denne svært kontroversielle teknologien er nøkkelen til å skape warp-stasjoner.
Dette er dristige påstander, og som den store kosmologen og astrofysikeren Carl Sagan en gang sa, "ekstraordinære påstander krever ekstraordinære bevis." Med det i tankene tenkte vi at det ville være nyttig å bryte ned det vi vet om det gåtefulle EmDrive, og om det faktisk er nøkkelen til at menneskeheten kan utforske stjerner.
Anbefalte videoer
Så uten videre, her er absolutt alt du trenger å vite om verdens mest forvirrende fremdriftsenhet.
Denne artikkelen oppdateres med jevne mellomrom som svar på nyheter og utviklinger angående EM Drive og teoriene rundt det.
Et nytt, lekket NASA-papir peker på potensielt fungerende EmDrive
Et lekket NASA-papir innhentet av International Business Times via et innlegg av en bruker på NASA Spaceflight-forumene. Innlegget ble opprinnelig slettet av forumets moderatorer, men dokumentet har siden blitt lagt ut og forblir synlig for øyeblikket her. Papiret er tilsynelatende det samme som ble diskutert tidligere på året (rapportert nedenfor). Informasjonen i papiret peker tydelig på en fungerende versjon av EmDrive, og mens den ennå skal publiseres, er den fortsatt satt til å kjøre i Institute of Aeronautics and Astronautics 'vitenskapelige tidsskrift, AIAA Journal of Propulsion and Power.
Som diskutert nedenfor, er dette et enormt skritt fremover for EmDrive og for de som tror på den teoretiske teknologien. Hvis papiret om NASAs funn faktisk passerer og ser dagens lys - noe som virker svært sannsynlig - vil det være en velsignelse for videre forskning og utvikling av EmDrive-teknologien. Dette vil åpne døren for fortsatt studier og tester, og kan til slutt sette mennesker på veien til rask, lett romfart.
En EmDrive-artikkel har endelig blitt akseptert av fagfellevurdering
Opprinnelig påpekte denne artikkelen at tidligere studier og artikler om EmDrive enten ikke har blitt sendt inn eller bestått fagfellevurdering. Disse dagene er imidlertid i fortiden, gitt et NASA Eagleworks papir om EmDrive-testen som har angivelig bestått fagfellevurderingsprosessen og vil snart bli publisert av American Institute of Aeronautics and Astronautics' AIAA Journal of Propulsion and Power.
Dette er et viktig skritt for EmDrive siden det gir legitimitet til teknologien og testene som er gjort så langt, og åpner døren for andre grupper til å replikere testene. Dette vil også tillate andre grupper å bruke mer ressurser på å avdekke hvorfor og hvordan det fungerer, og hvordan man kan iterere på stasjonen for å gjøre det til en levedyktig form for fremdrift. Så selv om en enkelt fagfellevurdert artikkel ikke plutselig kommer til å utstyre menneskeslekten med interplanetariske reiser, er det det første skrittet mot til slutt å realisere den mulige fremtiden.
Hva er EmDrive?
Enkelt sagt er EmDrive en gåte. Først designet i 2001 av romfartsingeniør Roger Shawyer, kan teknologien oppsummeres som et drivmiddelfritt fremdriftssystem, noe som betyr at motoren ikke bruker drivstoff for å forårsake en reaksjon. Å fjerne behovet for drivstoff gjør et fartøy betydelig lettere, og derfor lettere å flytte (og billigere å lage, teoretisk). I tillegg er den hypotetiske stasjonen i stand til å nå ekstremt høye hastigheter - vi snakker potensielt å få mennesker til de ytre delene av solsystemet i løpet av noen måneder.
Vi snakker om potensielt å få mennesker til de ytre delene av solsystemet i løpet av noen måneder.
Problemet er at hele konseptet med en reaksjonsløs drift er inkonsistent med Newtons bevaring av momentum, som sier at innenfor et lukket system forblir lineært og vinkelmomentum konstant uavhengig av eventuelle endringer som finner sted innenfor nevnte system. Mer tydelig: Med mindre en ytre kraft påføres, vil ikke en gjenstand bevege seg.
Reaksjonsløse drifter er navngitt som sådan fordi de mangler "reaksjonen" definert i Newtons tredje lov: "For hver handling er det en lik og motsatt reaksjon." Men dette går mot vår nåværende grunnleggende forståelse av fysikk: En handling (fremdrift av et fartøy) som finner sted uten en reaksjon (tenning av drivstoff og utvisning av masse) bør være umulig. For at noe slikt skal skje, vil det bety at et ennå udefinert fenomen finner sted - eller vår forståelse av fysikk er helt feil.
Hvordan fungerer EmDrive?
Sett til side de potensielt fysikkbrytende usannsynlighetene til teknologien, la oss bryte ned på en enkel måte hvordan den foreslåtte stasjonen fungerer. EmDrive er det som kalles en RF resonans hulrom thruster, og er en av flere hypotetiske maskiner som bruker denne modellen. Disse designene fungerer ved at en magnetron skyver mikrobølger inn i en lukket avkortet kjegle, og skyver deretter mot den korte enden av kjeglen og skyver fartøyet fremover.
Dette er i motsetning til den formen for fremdrift av romfartøyer, som brenner store mengder drivstoff for å drive ut en enorm mengde energi og masse for å raketter fartøyet i luften. En ofte brukt metafor for ineffektiviteten til dette er å sammenligne partiklene som presser mot innkapsling og produsere skyvekraft til handlingen av å sitte i en bil og skyve på et ratt for å flytte bilen framover.
Mens tester har blitt gjort på eksperimentelle versjoner av stasjonen - med lav energitilførsel som resulterer i noen få mikronewtons skyvekraft (omtrent like mye kraft som vekten av en krone) — Det første fagfellevurderte papiret har bare nylig blitt akseptert, og ingen av funnene fra andre tester har noen gang blitt publisert i en fagfellevurdert tidsskrift. Det er mulig at noen positive skyveresultater kan ha blitt forårsaket av interferens eller en uoversiktlig feil med testutstyr. Det faktum at NASA Eagleworks papir har blitt etter sigende akseptert av fagfellevurdering og vil bli publisert i AIAA Journal of Propulsion and Power gir imidlertid en del legitimitet til disse påstandene.
Selv om det har vært mye skepsis angående EmDrive før Eagleworks-avisen, er det det viktig å merke seg at det har vært en rekke personer som har testet stasjonen og rapportert å ha oppnådd fremstøt.
- I 2001 fikk Shawyer et tilskudd på £45 000 fra den britiske regjeringen for å teste EmDrive. Testen hans oppnådde angivelig 0,016 Newtons kraft og krevde 850 watt kraft, men ingen fagfellevurdering av testene bekreftet dette. Det er imidlertid verdt å merke seg at dette tallet var lavt nok til at det potensielt var en eksperimentell feil.
- I 2008 skal Yang Juan og et team av kinesiske forskere ved Northwestern Polytechnical University angivelig verifiserte teorien bak RF-resonanshulrom thrustere, og bygde deretter sin egen versjon i 2010, testing av stasjonenflere ganger fra 2012 til 2014. Testresultatene var angivelig positive, og oppnådde opp 750 mN (millinewtons) skyvekraft og krevde 2500 watt kraft.
- I 2014 testet NASA-forskere sin egen versjon av en EmDrive, inkludert i et hardt vakuum. Nok en gang rapporterte gruppen fremdrift (omtrent 1/1000 av Shawyers påstander), og nok en gang ble dataene aldri publisert gjennom fagfellevurderte kilder. Andre NASA-grupper er skeptiske til forskernes påstander, men i papiret deres står det klart at disse funnene verken bekrefter eller avkrefter driften, i stedet krever ytterligere tester.
- I 2015 testet den samme NASA-gruppen en versjon av kjemisk ingeniør Guido Fettas Cannae Drive (née Q Drive), og rapportert positiv netto skyvekraft. På samme måte testet en forskergruppe ved Dresden teknologiske universitet også stasjonen, igjen rapporteringskraft, både forutsagt og uventet.
- Nok en test av en NASA-forskningsgruppe, Eagleworks, på slutten av 2015 tilsynelatende bekreftet gyldigheten til EmDrive. Testen korrigerte feil som hadde oppstått i de tidligere testene, og overraskende oppnådde drivverket skyvekraft. Gruppen har imidlertid ennå ikke levert sine funn for fagfellevurdering. Det er mulig at andre uforutsette feil i eksperimentet kan ha årsak til skyvekraft (den mest sannsynlige av disse er at vakuumet ble kompromittert, noe som førte til at varmen utvidet luften i testmiljøet og flyttet kjøre). Enten funnene til slutt blir publisert eller ikke, må flere tester gjøres. Det er akkurat det Glenn Research Center i Cleveland, Ohio, NASAs Jet Propulsion Laboratory og Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory har til hensikt å gjøre. For EmDrive-troende ser det ut til å være et visst håp.
I midten av 2016 ble en ny teori lagt frem av fysiker Michael McCulloch, en forsker fra Plymouth University i Storbritannia, som kan gi en forklaring på skyvekraften observert i tester. McCullochs teori omhandler treghet og noe som kalles Unruh-effekten - et konsept spådd av relativitet, som får universet til å virke varmere jo mer du akselererer, med varmen observert i forhold til akselerasjon.
McCullochs nye teori omhandler det ubekreftede konseptet Unruh-stråling, som utleder at partikler dannes ut av rommets vakuum som et direkte resultat av den observerte oppvarmingen av universet pga akselerasjon. Dette teoretiske konseptet passer i stor grad inn i vår nåværende forståelse av universet og forutsier resultatene av treghet vi for tiden observer, om enn med ett bemerkelsesverdig unntak: små akselerasjoner på skalaen omtrent det som er observert under testing av EM Kjøre.
Denne akselerasjonen kommer som et resultat av Unruh-strålingspartikler, hvis bølgelengder øker når akselerasjonen avtar. Unruh-partikler ved forskjellige bølgelengder må passe i hver ende av EM Drives kjegle, og som de spretter rundt inne i kjeglen, deres treghet vil også endre seg, noe som til slutt vil resultere i fremstøt.
McCullochs teori er riktignok litt vanskelig å sette sammen i kortfattede lekmannstermer. Hvis du er nysgjerrig og vil fordype deg i videre lesing om teorien, kan du lese Hele McCullochs papir diskuterer teorien hans her. Poenget her er at dersom Unruh-effekten og Unruh-strålingen skulle bekreftes, gir det en helt plausibel forklaring på EM Drives tilsynelatende umulige skyve-observasjoner. Dette vil kreve ytterligere forskning og eksperimentering, og gir fremdriftssystemet enda mer fart for testing.
Implikasjoner av en fungerende EmDrive
Det er lett å se hvor mange i det vitenskapelige miljøet som er på vakt mot EmDrive og RF-resonanshulrom. Men på den annen side reiser rikdommen av studier noen spørsmål: Hvorfor er det en slik interesse for teknologien, og hvorfor ønsker så mange å teste den? Hva er egentlig påstandene om stasjonen som gjør det til en så attraktiv idé? Mens alt fra atmosfæriske temperaturkontrollerende satellitter, til tryggere og mer effektive biler har blitt trommet opp som potensial applikasjoner for stasjonen, det virkelige trekkplasteret til teknologien - og drivkraften for etableringen av den i utgangspunktet - er implikasjonene for verdensrommet reise.
Romfartøy utstyrt med en reaksjonsfri drift kan potensielt komme til månen på bare noen få timer, Mars om to til tre måneder og Pluto innen to år. Dette er ekstremt dristige påstander, men hvis EmDrive viser seg å være en legitim teknologi, er de kanskje ikke så merkelige. Og uten behov for å pakke flere tonn med drivstoff, blir romfartøyer billigere og enklere å produsere, og langt lettere.
For NASA og andre slike organisasjoner, inkludert de mange private romselskapene som SpaceX, lette, rimelige romfartøyer som kan reise raskt til fjerntliggende deler av verdensrommet er noe av en Enhjørning. Likevel, for at det skal bli en realitet, må vitenskapen gå opp.
Shawyer er fast på at det ikke er behov for pseudovitenskap eller kvanteteorier for å forklare hvordan EmDrive fungerer. I stedet mener han at dagens modeller for newtonsk fysikk gir en forklaring, og har skrevet artikler om emnet, hvorav en for tiden er under fagfellevurdering (atskilt fra Eagleworks papir). Han forventer at avisen vil bli publisert en gang i år. Mens Shawyer tidligere har blitt kritisert av andre forskere for ukorrekt og inkonsekvent vitenskap, hvis papiret blir faktisk publisert, det kan begynne å legitimere EmDrive og anspore til mer testing og forskning.
Romfartøy utstyrt med en reaksjonsløs drift kan potensielt komme til Månen på bare noen få timer.
Til tross for hans insistering på at stasjonen oppfører seg innenfor fysikkens lover, har det ikke hindret ham i å komme med dristige påstander angående EmDrive. Shawyer har gått på posten og sagt at denne nye stasjonen produserte varpbobler som lar stasjonen bevege seg, og hevdet at dette er hvordan NASAs testresultater sannsynligvis ble oppnådd. Påstander som disse har fått stor interesse på nettet, men har ingen klare støttedata og vil (i det minste) kreve omfattende testing og debatt for å bli tatt på alvor av det vitenskapelige miljøet - hvorav de fleste fortsatt er skeptiske til Shawyers påstander. Forhåpentligvis, med dette nye fagfellevurderte papiret, vil flere EmDrive-tester bli utført, som hjelper til med å belyse akkurat hvordan denne tingen fungerer.
Colin Johnston fra Armagh Planetarium skrev en omfattende kritikk av EmDrive og de usikre funnene fra en rekke tester. På samme måte har Corey S. Powell fra Discovery skrev sin egen tiltale av både Shawyers EmDrive og Fetta's Cannae Drive, samt den nylige gløden over NASAs funn. Begge peker på behovet for større skjønn ved rapportering om slike tilfeller. Professor og matematisk fysiker, John C. Baez uttrykte sin utmattelse over den konseptuelle teknologiens utholdenhet i debatter og diskusjoner, og kalte hele forestillingen om en reaksjonsløs drift "baloney." Hans lidenskapelige oppsigelse gjenspeiler følelsene til mange andre.
Shawyers EmDrive har blitt møtt med entusiasme andre steder, inkludert nettstedet NASASpaceFlight.com - hvor informasjon om de siste Eagleworks-testene først ble lagt ut - og det populære tidsskriftet New Scientist, som publiserte en gunstig og optimistisk artikkel på EmDrive. (Redaktørene ga senere ut en uttalelse som de burde ha, til tross for vedvarende begeistring over ideen vist mer takt når du skriver om det kontroversielle emnet.)
NASA Eagleworks papir åpner døren for bedre forståelse av teknologien, og for ytterligere foredling av den. Et påviselig, fungerende EmDrive kan åpne for spennende muligheter for både romfart og terrestrisk reise – for ikke å snakke om å sette spørsmålstegn ved hele vår forståelse av fysikk.
