Wszystko, co musisz wiedzieć o sterze strumieniowym EmDrive

Nawet jeśli nie nadążasz za rozwojem technologii napędu kosmicznego, prawdopodobnie słyszałeś o EmDrive. Prawdopodobnie widziałeś nagłówki, które to ogłaszały klucz do podróży międzygwiezdnychi twierdzi, że drastycznie skróci to czas podróży przez nasz Układ Słoneczny, dzięki czemu nasze marzenia o ludziach spacerujących po innych planetach staną się jeszcze bardziej rzeczywistością. Pojawiły się nawet twierdzenia, że ​​ta wysoce kontrowersyjna technologia jest kluczem do tworzenia napędów warp.

Są to śmiałe twierdzenia i, jak powiedział kiedyś wielki kosmolog i astrofizyk Carl Sagan, „niezwykłe twierdzenia wymagają nadzwyczajnych dowodów”. Z tym mając na uwadze, pomyśleliśmy, że pomocne będzie rozbicie tego, co wiemy o enigmatycznym EmDrive i czy rzeczywiście jest on kluczem do odkrywania przez ludzkość gwiazdy.

Zatem bez zbędnych ceregieli, oto absolutnie wszystko, co musisz wiedzieć o najbardziej zagadkowym urządzeniu napędowym na świecie.

Artykuł ten jest okresowo aktualizowany w odpowiedzi na wiadomości i rozwój sytuacji dotyczący napędu EM i teorii z nim związanych.

Nowy, wyciekły dokument NASA wskazuje na potencjalnie działający EmDrive

Wyciekły artykuł NASA uzyskany przez International Business Times poprzez post użytkownika na forach NASA Spaceflight. Post został pierwotnie usunięty przez moderatorów forum, jednak dokument został już opublikowany i nadal można go przeglądać Tutaj. Artykuł jest rzekomo tym samym, który był omawiany wcześniej w tym roku (przedstawiony poniżej). Informacje zawarte w artykule wyraźnie wskazują na działającą wersję EmDrive i choć jeszcze jej nie ma zostanie opublikowana, ma nadal funkcjonować w jednostce naukowej Instytutu Aeronautyki i Astronautyki dziennik, AIAA Journal of napędu i mocy.

Jak omówiono poniżej, jest to ogromny krok naprzód dla EmDrive i dla tych, którzy wierzą w teoretyczną technologię. Jeśli artykuł na temat odkryć NASA rzeczywiście przejdzie pomyślnie i ujrzy światło dzienne – co wydaje się bardzo prawdopodobne – będzie to dobrodziejstwo dla dalszych badań i rozwoju technologii EmDrive. Otworzyłoby to drzwi do dalszych badań i testów i mogłoby w końcu skierować ludzi na drogę do szybkich i lekkich podróży kosmicznych.

Artykuł dotyczący EmDrive został ostatecznie zaakceptowany w drodze recenzji naukowej

Pierwotnie w tym artykule wskazano, że poprzednie badania i artykuły dotyczące EmDrive albo nie zostały przesłane, albo przeszły recenzję. Te dni należą jednak do przeszłości, biorąc pod uwagę artykuł NASA Eagleworks na temat testu EmDrive, który to potwierdził podobno przeszło proces wzajemnej oceny i wkrótce zostanie opublikowany przez Amerykański Instytut Aeronautyki i Astronautyki AIAA Journal of napędu i mocy.

Jest to ważny krok dla EmDrive, ponieważ uprawomocnia technologię i przeprowadzone dotychczas testy, otwierając drzwi innym grupom do powtórzenia testów. Umożliwi to także innym grupom poświęcenie większej ilości zasobów na odkrycie, dlaczego i jak to działa oraz jak iterować po napędzie, aby stał się realną formą napędu. Tak więc, chociaż pojedynczy recenzowany artykuł nie zapewni nagle ludzkości możliwości podróży międzyplanetarnych, jest to pierwszy krok w kierunku ostatecznego uświadomienia sobie takiej możliwej przyszłości.

Co to jest EmDrive?

Krótko mówiąc, EmDrive to zagadka. Technologię tę, opracowaną po raz pierwszy w 2001 roku przez inżyniera lotnictwa i kosmonautyki Rogera Shawyera, można podsumować jako układ napędowy bez paliwa, co oznacza, że ​​silnik nie zużywa paliwa do wywołania reakcji. Eliminacja zapotrzebowania na paliwo sprawia, że ​​jednostka jest znacznie lżejsza, a zatem łatwiejsza w transporcie (i teoretycznie tańsza w wykonaniu). Ponadto hipotetyczny napęd jest w stanie osiągnąć niezwykle duże prędkości – mówimy o potencjalnym dotarciu ludzi do zewnętrznych krańców Układu Słonecznego w ciągu kilku miesięcy.

Problem w tym, że cała koncepcja napędu bezreakcyjnego jest niezgodna z zasadą zachowania pędu Newtona, która stwierdza że w układzie zamkniętym pęd liniowy i pęd pozostają stałe niezależnie od jakichkolwiek zmian zachodzących w tym układzie system. Mówiąc jaśniej: jeśli nie zostanie zastosowana siła zewnętrzna, obiekt nie poruszy się.

Napędy bezreakcyjne zostały tak nazwane, ponieważ brakuje im „reakcji” określonej w trzecim prawie Newtona: „Na każde działanie istnieje równa i przeciwna reakcja”. Ale to idzie sprzeczne z naszym obecnym podstawowym rozumieniem fizyki: działanie (napęd statku) zachodzące bez reakcji (zapłon paliwa i wydalenie masy) powinno być niemożliwe. Aby coś takiego miało miejsce, oznaczałoby to, że ma miejsce nieokreślone jeszcze zjawisko – lub nasze rozumienie fizyki jest całkowicie błędne.

Jak „działa” EmDrive?

Pomijając potencjalnie naruszające fizykę nieprawdopodobieństwa tej technologii, przyjrzyjmy się prostym zasadom działania proponowanego napędu. EmDrive to tzw Pędnik rezonansowy RF, i jest jedną z kilku hipotetycznych maszyn korzystających z tego modelu. Projekty te działają w ten sposób, że magnetron wpycha mikrofale do zamkniętego ściętego stożka, a następnie dociska krótki koniec stożka i napędza statek do przodu.

Kontrastuje to z formą wykorzystania prądu napędowego przez statki kosmiczne, które spalają duże ilości paliwa, aby wyrzucić ogromną ilość energii i masy, aby wystrzelić statek w powietrze. Często używaną metaforą nieskuteczności tego jest porównanie cząstek napierających na obudowę i wytwarzanie ciągu umożliwiającego siedzenie w samochodzie i naciskanie kierownicy w celu poruszania samochodem do przodu.

Chociaż przeprowadzono testy na eksperymentalnych wersjach napędu — przy niskim poborze energii, co skutkuje ciągiem rzędu kilku mikroniutonów (siła mniej więcej równa ciężarowi grosza) — pierwszy recenzowany artykuł został zaakceptowany dopiero niedawno, a żadne wyniki innych testów nie zostały nigdy opublikowane w recenzowanym czasopiśmie dziennik. Możliwe, że pozytywne wyniki ciągu mogły być spowodowane zakłóceniami lub niewykrytym błędem sprzętu testowego. Fakt, że artykuł NASA Eagleworks został podobno zaakceptowany przez recenzentów i zostanie opublikowany w AIAA Journal of napędu i mocy dodaje jednak sporo legitymizacji tym twierdzeniom.

Chociaż przed publikacją Eagleworks istniało wiele sceptycyzmu co do EmDrive, to prawda Należy zauważyć, że było wiele osób, które przetestowały tę popęd i zgłosiły, że je osiągnęły pchnięcie.

• W 2001 roku Shawyer otrzymał od rządu brytyjskiego dotację w wysokości 45 000 funtów na przetestowanie EmDrive. Według doniesień jego test osiągnął siłę 0,016 niutona i wymagał mocy 850 watów, ale żadna recenzja testów tego nie potwierdziła. Warto jednak zauważyć, że liczba ta była na tyle niska, że ​​był to potencjalnie błąd eksperymentalny.
• W 2008 roku Yang Juan i zespół chińskich badaczy z Northwestern Polytechnical University rzekomo zweryfikowali teorię silników wnękowych rezonansowych RF, a następnie w 2010 roku zbudowali własną wersję, testowanie napęduwiele razy od 2012 do 2014 roku. Wyniki testów były rzekomo pozytywne, osiągnęły ciąg aż do 750 mN (miliniutonów) i wymagały mocy 2500 watów.
• W 2014 roku badacze z NASA przetestowali własną wersję EmDrive, m.in. w twardej próżni. Po raz kolejny grupa zgłosiła siłę ciągu (około 1/1000 twierdzeń Shawyera) i po raz kolejny dane nigdy nie zostały opublikowane w recenzowanych źródłach. Inne grupy NASA są sceptyczne wobec twierdzeń badaczy, ale w ich artykule wyraźnie stwierdza się, że odkrycia te nie potwierdzają ani nie zaprzeczają popędowi, zamiast tego wzywają do dalszych testów.
• W 2015 roku ta sama grupa NASA przetestowała wersję Cannae Drive (z domu Q Drive) inżyniera chemika Guido Fetty i zgłosił dodatni ciąg netto. W podobny sposób grupa badawcza z Politechniki Drezdeńskiej również ponownie przetestowała ten napęd raportowanie ciągu, zarówno przewidywane, jak i nieoczekiwane.
• Kolejny test przeprowadzony przez grupę badawczą NASA Eagleworks pod koniec 2015 roku pozornie potwierdziły ważność EmDrive. Test poprawił błędy, które wystąpiły w poprzednich testach i, co zaskakujące, napęd osiągnął ciąg. Grupa nie przedstawiła jednak jeszcze swoich ustaleń do wzajemnej oceny. Możliwe, że inne nieprzewidziane błędy w eksperymencie mogły spowodować pchnięcie (z których najbardziej prawdopodobny jest: jest to, że próżnia została naruszona, co spowodowało rozprężenie powietrza w środowisku testowym i przemieszczenie go prowadzić). Niezależnie od tego, czy ustalenia zostaną ostatecznie opublikowane, czy nie, należy przeprowadzić więcej testów. Właśnie to zamierzają zrobić Glenn Research Center w Cleveland w stanie Ohio, Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA i Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Wydaje się, że dla wyznawców EmDrive jest pewna nadzieja.

W połowie 2016 roku fizyk Michael McCulloch, badacz z Uniwersytetu w Plymouth w Wielkiej Brytanii, przedstawił nową teorię, która może wyjaśnić ciąg obserwowany w testach. Teoria McCullocha zajmuje się bezwładnością i czymś, co nazywa się efektem Unruha – koncepcją przewidzianą przez teorię względności, co sprawia, że ​​wszechświat wydaje się gorętszy, im bardziej przyspieszasz, a ciepło jest obserwowane w stosunku do przyśpieszenie.

Nowa teoria McCullocha zajmuje się niepotwierdzoną koncepcją promieniowania Unruha, z której wynika, że ​​cząstki powstają z próżni kosmicznej w bezpośrednim wyniku obserwowanego nagrzewania się Wszechświata z powodu przyśpieszenie. Ta teoretyczna koncepcja w dużej mierze pasuje do naszego obecnego rozumienia Wszechświata i przewiduje skutki bezwładności, jakie mamy obecnie zaobserwuj, choć z jednym godnym uwagi wyjątkiem: małe przyspieszenia w skali mniej więcej tej, którą zaobserwowano podczas testowania EM Prowadzić.

Przyspieszenie to wynika z działania cząstek promieniowania Unruha, których długość fali wzrasta wraz ze spadkiem przyspieszenia. Cząsteczki Unruha o różnych długościach fal musiałyby zmieścić się na obu końcach stożka napędu EM odbijają się wewnątrz stożka, ich bezwładność również ulegnie zmianie, co ostatecznie doprowadzi do pchnięcie.

Trzeba przyznać, że teoria McCullocha jest nieco trudna do przedstawienia w zwięzły i laicki sposób. Jeśli jesteś ciekawy i chcesz zagłębić się w dalszą lekturę teorii, możesz przeczytać Cały artykuł McCullocha omawiający jego teorię tutaj. Chodzi o to, że jeśli efekt Unruha i promieniowanie Unruha zostaną potwierdzone, będzie to całkowicie wiarygodne wyjaśnienie pozornie niemożliwych dotychczas obserwacji ciągu EM Drive. Będzie to wymagało dalszych badań i eksperymentów, a także nada układowi napędowemu jeszcze większy impet do testowania.

Implikacje działającego EmDrive

Łatwo zobaczyć, jak wielu członków społeczności naukowej obawia się łącznie pchnięć wnęki rezonansowej EmDrive i RF. Z drugiej jednak strony bogactwo badań rodzi kilka pytań: dlaczego istnieje takie zainteresowanie tą technologią i dlaczego tak wiele osób chce ją przetestować? Jakie dokładnie są opinie na temat napędu, które czynią go tak atrakcyjnym pomysłem? Choć wszystko, począwszy od satelitów kontrolujących temperaturę atmosfery, po bezpieczniejsze i wydajniejsze samochody, uznano za potencjalne zastosowaniach napędu, prawdziwym atutem tej technologii – a przede wszystkim impulsem do jej powstania – są implikacje dla przestrzeni kosmicznej podróż.

Statek kosmiczny wyposażony w napęd bezreakcyjny mógłby potencjalnie dotrzeć na Księżyc w ciągu zaledwie kilku godzin, na Marsa w ciągu dwóch do trzech miesięcy, a do Plutona w ciągu dwóch lat. Są to niezwykle odważne twierdzenia, ale jeśli EmDrive okaże się legalną technologią, być może nie będą aż tak dziwaczne. Bez konieczności pakowania kilku ton paliwa statki kosmiczne stają się tańsze i łatwiejsze w produkcji, a także znacznie lżejsze.

Dla NASA i innych tego typu organizacji, w tym licznych prywatnych korporacji kosmicznych, takich jak SpaceX, lekkie i niedrogie statki kosmiczne, które mogą szybko podróżować do odległych części kosmosu, to coś w rodzaju: jednorożec. Jednak aby stało się to rzeczywistością, nauka musi się sumować.

Shawyer stanowczo twierdzi, że nie ma potrzeby stosowania pseudonauki ani teorii kwantowych, aby wyjaśnić, jak działa EmDrive. Zamiast tego wierzy, że obecne modele fizyki Newtona oferują wyjaśnienie i napisał artykuły na ten temat, z których jeden jest obecnie recenzowany (niezależnie od Eagleworks papier). Ma nadzieję, że publikacja ukaże się jeszcze w tym roku. Chociaż w przeszłości Shawyer był krytykowany przez innych naukowców za nieprawidłowe i niespójne nauki, jeśli artykuł rzeczywiście zostanie opublikowany, może zacząć legitymizować EmDrive i pobudzić do dalszych testów i badania.

Pomimo jego upierania się, że dysk zachowuje się zgodnie z prawami fizyki, nie przeszkodziło mu to w formułowaniu odważnych twierdzeń na temat EmDrive. Shawyer oświadczył, że nowy napęd wytwarzał bąbelki warp, które umożliwiają napędowi poruszanie się, twierdząc, że w ten sposób prawdopodobnie osiągnięto wyniki testów NASA. Twierdzenia takie jak te spotkały się z dużym zainteresowaniem w Internecie, ale nie mają jasnych danych potwierdzających i będą (przynajmniej) wymagały szeroko zakrojone testy i debaty, aby społeczność naukowa – z której większość pozostaje sceptyczna – mogła być traktowana poważnie Twierdzenia Shawyera. Mamy nadzieję, że dzięki temu nowemu recenzowanemu artykułowi zostanie przeprowadzonych więcej testów EmDrive, które pomogą wyjaśnić, jak to działa.

Colin Johnston z Planetarium Armagh napisał obszerną krytykę EmDrive i niejednoznacznymi wynikami licznych testów. Podobnie Corey S. Powell odkrycia napisał własny akt oskarżenia zarówno EmDrive Shawyera, jak i Cannae Drive Fetta, a także niedawny zapał wokół odkryć NASA. Obydwaj wskazują na potrzebę większej dyskrecji przy zgłaszaniu takich przypadków. Profesor i fizyk matematyczny, John C. Baez wyraził swoje wyczerpanie uporem technologii konceptualnej w debatach i dyskusjach, nazywając całą koncepcję bezreakcyjnego napędu „bujda.” Jego żarliwe zwolnienie jest echem uczuć wielu innych osób.

EmDrive firmy Shawyer spotkał się z entuzjazmem w innych miejscach, w tym na stronie internetowej NASASpaceFlight.com — gdzie po raz pierwszy ukazała się informacja o najnowszych testach Eagleworks — oraz popularne czasopismo New Scientist, które opublikowało przychylny i optymistyczny artykuł na temat EmDrive. (Redaktorzy wydali później oświadczenie, że pomimo ciągłego podekscytowania pomysłem powinni to zrobić wykazał więcej taktu pisząc na kontrowersyjny temat.)

Artykuł NASA Eagleworks otwiera drzwi do lepszego zrozumienia tej technologii i jej dalszego udoskonalenia. Możliwy do wykazania, działający EmDrive mógłby otworzyć ekscytujące możliwości zarówno w podróżach kosmicznych, jak i naziemnych – nie wspominając o zakwestionowaniu całego naszego zrozumienia fizyki.