Tudo o que você precisa saber sobre o propulsor EmDrive

Mesmo que você não acompanhe os desenvolvimentos na tecnologia de propulsão espacial, provavelmente já ouviu falar do EmDrive. Você provavelmente já viu manchetes declarando isso a chave para viagens interestelares, e afirma que reduzirá drasticamente o tempo de viagem em nosso sistema solar, tornando nossos sonhos de pessoas caminhando em outros planetas ainda mais realidade. Houve até alegações de que esta tecnologia altamente controversa é a chave para a criação de motores de dobra.

Estas são afirmações ousadas e, como disse uma vez o grande cosmólogo e astrofísico Carl Sagan, “afirmações extraordinárias requerem provas extraordinárias”. Com isso em mente, pensamos que seria útil analisar o que sabemos sobre o enigmático EmDrive e se ele é, de fato, a chave para a humanidade explorar o estrelas.

Então, sem mais delongas, aqui está absolutamente tudo o que você precisa saber sobre o dispositivo de propulsão mais intrigante do mundo.

Este artigo é atualizado periodicamente em resposta às notícias e desenvolvimentos relacionados ao EM Drive e às teorias que o cercam.

Um novo artigo vazado da NASA aponta para o EmDrive potencialmente funcional

Um artigo vazado da NASA obtido pelo International Business Times por meio de uma postagem de um usuário nos fóruns do NASA Spaceflight. A postagem foi originalmente excluída pelos moderadores do fórum, no entanto, o documento já foi postado e permanece atualmente visível aqui. O artigo é aparentemente o mesmo que foi discutido no início do ano (relatado abaixo). As informações no artigo apontam claramente para uma versão funcional do EmDrive e, embora ainda não seja possível a ser publicado, ainda está previsto para funcionar no Centro Científico do Instituto de Aeronáutica e Astronáutica. Diário, Jornal AIAA de Propulsão e Potência.

Conforme discutido abaixo, este é um grande avanço para o EmDrive e para aqueles que acreditam na tecnologia teórica. Se o artigo sobre as descobertas da NASA de fato for aprovado e vir a luz do dia – o que parece muito provável – será uma bênção para futuras pesquisas e desenvolvimento da tecnologia EmDrive. Isto abriria a porta para estudos e testes contínuos e poderia finalmente colocar os humanos no caminho de viagens espaciais rápidas e leves.

Um artigo do EmDrive foi finalmente aceito pela revisão por pares

Originalmente, este artigo apontava que estudos e artigos anteriores sobre o EmDrive não foram submetidos ou foram aprovados na revisão por pares. Esses dias estão no passado, no entanto, dado um artigo da NASA Eagleworks sobre o teste EmDrive que supostamente passou no processo de revisão por pares e será publicado em breve pelo Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica. Jornal AIAA de Propulsão e Potência.

Este é um passo importante para o EmDrive, pois agrega legitimidade à tecnologia e aos testes realizados até o momento, abrindo a porta para outros grupos replicarem os testes. Isto também permitirá que outros grupos dediquem mais recursos para descobrir por que e como funciona, e como iterar no impulso para torná-lo uma forma viável de propulsão. Portanto, embora um único artigo revisado por pares não vá equipar repentinamente a raça humana com viagens interplanetárias, é o primeiro passo para eventualmente concretizar esse futuro possível.

O que é o EmDrive?

Simplificando, o EmDrive é um enigma. Projetada pela primeira vez em 2001 pelo engenheiro aeroespacial Roger Shawyer, a tecnologia pode ser resumida como um sistema de propulsão sem propulsor, o que significa que o motor não usa combustível para causar uma reação. Eliminar a necessidade de combustível torna a embarcação substancialmente mais leve e, portanto, mais fácil de transportar (e mais barata de fabricar, teoricamente). Além disso, o impulso hipotético é capaz de atingir velocidades extremamente altas – estamos falando de potencialmente levar os humanos aos confins do sistema solar em questão de meses.

A questão é que todo o conceito de impulso sem reação é inconsistente com a conservação do momento de Newton, que afirma que dentro de um sistema fechado, o momento linear e angular permanecem constantes, independentemente de quaisquer mudanças que ocorram dentro do referido sistema. sistema. Mais claramente: a menos que uma força externa seja aplicada, um objeto não se moverá.

Os impulsos sem reação são assim chamados porque não possuem a “reação” definida na terceira lei de Newton: “Para cada ação há uma reação igual e oposta”. Mas isso vai contra a nossa atual compreensão fundamental da física: uma ação (propulsão de uma nave) que ocorre sem uma reação (ignição de combustível e expulsão de massa) deveria ser impossível. Para que tal coisa ocorresse, significaria que um fenômeno ainda indefinido está ocorrendo – ou que nossa compreensão da física está completamente errada.

Como “funciona” o EmDrive?

Deixando de lado as improbabilidades da tecnologia que podem quebrar a física, vamos detalhar em termos simples como a unidade proposta funciona. O EmDrive é o que chamamos de Propulsor de cavidade ressonante RF, e é uma das várias máquinas hipotéticas que utilizam este modelo. Esses projetos funcionam fazendo com que um magnetron empurre as micro-ondas para dentro de um cone truncado fechado, em seguida, empurre a extremidade curta do cone e impulsione a nave para frente.

Isto contrasta com a forma de propulsão usada atualmente pelas naves espaciais, que queimam grandes quantidades de combustível para expelir uma enorme quantidade de energia e massa para lançar a nave no ar. Uma metáfora frequentemente usada para a ineficácia disto é comparar as partículas que empurram contra o invólucro e produção de impulso ao ato de sentar em um carro e empurrar o volante para movê-lo avançar.

Embora tenham sido feitos testes em versões experimentais do drive - com entradas de baixa energia resultando em alguns micronewtons de empuxo (quase tanta força quanto o peso de um centavo) — O primeiro artigo revisado por pares só foi aceito recentemente, e nenhuma das descobertas de outros testes foi publicada em um artigo revisado por pares Diário. É possível que alguns resultados positivos de empuxo tenham sido causados ​​por interferência ou erro não explicado no equipamento de teste. O fato de o artigo da NASA Eagleworks ter sido aceito pela revisão por pares e ser publicado em Jornal AIAA de Propulsão e Potência acrescenta um pouco de legitimidade a essas reivindicações, no entanto.

Embora tenha havido muito ceticismo em relação ao EmDrive antes do artigo da Eagleworks, é importante observar que várias pessoas testaram a unidade e relataram ter alcançado impulso.

• Em 2001, Shawyer recebeu uma doação de £ 45.000 do governo britânico para testar o EmDrive. Seu teste supostamente atingiu 0,016 Newtons de força e exigiu 850 watts de potência, mas nenhuma revisão dos testes por pares verificou isso. É importante notar, entretanto, que esse número era baixo o suficiente para ser potencialmente um erro experimental.
• Em 2008, Yang Juan e uma equipe de pesquisadores chineses da Universidade Politécnica do Noroeste supostamente verificaram a teoria por trás dos propulsores de cavidade ressonante de RF e, posteriormente, construíram sua própria versão em 2010, testando a unidadevárias vezes de 2012 a 2014. Os resultados dos testes foram supostamente positivos, alcançando até 750 mN (milinewtons) de empuxo e exigindo 2.500 watts de potência.
• Em 2014, pesquisadores da NASA testaram sua própria versão de um EmDrive, inclusive em vácuo. Mais uma vez, o grupo relatou impulso (cerca de 1/1.000 das afirmações de Shawyer) e, mais uma vez, os dados nunca foram publicados através de fontes revisadas por pares. Outros grupos da NASA são cépticos em relação às afirmações dos investigadores, mas no seu artigo é claramente afirmado que estas descobertas não confirmam nem refutam o impulso, apelando, em vez disso, a mais testes.
• Em 2015, o mesmo grupo da NASA testou uma versão do Cannae Drive do engenheiro químico Guido Fetta (née Q Drive), e impulso líquido positivo relatado. Da mesma forma, um grupo de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Dresden também testou o drive, novamente impulso de relatório, previsto e inesperado.
• Mais um teste realizado por um grupo de pesquisa da NASA, Eagleworks, no final de 2015 aparentemente confirmou a validade do EmDrive. O teste corrigiu erros que ocorreram nos testes anteriores e, surpreendentemente, o drive alcançou impulso. No entanto, o grupo ainda não apresentou as suas conclusões para revisão por pares. É possível que outros erros imprevistos no experimento possam ter causado impulso (o mais provável dos quais é que o vácuo foi comprometido, fazendo com que o calor expandisse o ar dentro do ambiente de teste e movesse o dirigir). Quer as descobertas sejam publicadas ou não, mais testes precisam ser feitos. Isso é exatamente o que o Centro de Pesquisa Glenn em Cleveland, Ohio, o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e o Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins pretendem fazer. Para os crentes do EmDrive, parece haver alguma esperança.

Em meados de 2016, uma nova teoria foi apresentada pelo físico Michael McCulloch, pesquisador da Universidade de Plymouth, no Reino Unido, que pode oferecer uma explicação para o impulso observado nos testes. A teoria de McCulloch trata da inércia e de algo chamado efeito Unruh – um conceito previsto pela relatividade, o que faz o universo parecer mais quente quanto mais você acelera, com o calor observado em relação ao aceleração.

A nova teoria de McCulloch trata do conceito não confirmado de radiação Unruh, que infere que as partículas se formam a partir do vácuo do espaço como resultado direto do aquecimento observado do universo devido a aceleração. Este conceito teórico enquadra-se amplamente na nossa compreensão atual do universo e prevê os resultados da inércia que atualmente observar, embora com uma exceção notável: pequenas acelerações na escala do que foi observado durante o teste do EM Dirigir.

Esta aceleração resulta das partículas de radiação Unruh, cujos comprimentos de onda aumentam à medida que a aceleração diminui. Partículas Unruh em diferentes comprimentos de onda teriam que caber em cada extremidade do cone do EM Drive, e como eles saltam dentro do cone, sua inércia também mudaria, o que acabaria resultando em impulso.

A teoria de McCulloch é, reconhecidamente, um pouco difícil de traduzir em termos sucintos para leigos. Se você estiver curioso e quiser se aprofundar na leitura da teoria, você pode ler Todo o artigo de McCulloch discutindo sua teoria aqui. A questão aqui é que, caso o Efeito Unruh e a Radiação Unruh sejam confirmados, ele oferece uma explicação inteiramente plausível para as observações de impulso aparentemente até então impossíveis do EM Drive. Isto exigirá mais pesquisas e experimentações e dará ao sistema de propulsão ainda mais impulso para testes.

Implicações de um EmDrive funcional

É fácil ver quantos na comunidade científica estão cautelosos com os impulsos da cavidade ressonante EmDrive e RF. Mas, por outro lado, a riqueza dos estudos levanta algumas questões: Por que existe tanto interesse na tecnologia e por que tantas pessoas desejam testá-la? Quais são exatamente as afirmações feitas sobre o impulso que o tornam uma ideia tão atraente? Embora tudo, desde satélites que controlam a temperatura atmosférica até automóveis mais seguros e eficientes, tenha sido apontado como potencial aplicações para a unidade, a verdadeira atração da tecnologia - e o ímpeto para sua criação em primeiro lugar - são as implicações para o espaço viagem.

Uma espaçonave equipada com um motor sem reação poderia chegar à Lua em apenas algumas horas, a Marte em dois a três meses e a Plutão em dois anos. Estas são afirmações extremamente ousadas, mas se o EmDrive se revelar uma tecnologia legítima, podem não ser tão estranhas. E sem necessidade de embalar várias toneladas de combustível, as naves espaciais tornam-se mais baratas e fáceis de produzir, e muito mais leves.

Para a NASA e outras organizações semelhantes, incluindo as numerosas corporações espaciais privadas como a SpaceX, espaçonaves leves e acessíveis, que podem viajar rapidamente para partes remotas do espaço, são uma espécie de unicórnio. Ainda assim, para que isso se torne realidade, a ciência tem que fazer sentido.

Shawyer está convencido de que não há necessidade de pseudociência ou teorias quânticas para explicar como o EmDrive funciona. Em vez disso, ele acredita que os modelos atuais da física newtoniana oferecem uma explicação, e escreveu artigos sobre o assunto, um dos quais está atualmente sendo revisado por pares (separado do Eagleworks papel). Ele espera que o artigo seja publicado ainda este ano. Embora no passado Shawyer tenha sido criticado por outros cientistas por sua ciência incorreta e inconsistente, se o artigo for realmente publicado, poderá começar a legitimar o EmDrive e estimular mais testes e pesquisar.

Apesar de sua insistência em que o drive se comporte dentro das leis da física, isso não o impediu de fazer afirmações ousadas em relação ao EmDrive. Shawyer declarou oficialmente que esta nova unidade produziu bolhas de dobra que permitem que a unidade se mova, alegando que foi assim que os resultados dos testes da NASA provavelmente foram alcançados. Afirmações como estas têm suscitado muito interesse online, mas não têm dados de apoio claros e irão (no mínimo) exigir extensos testes e debates para serem levados a sério pela comunidade científica - a maioria dos quais permanece cética em relação As reivindicações de Shawyer. Esperançosamente, com este novo artigo revisado por pares, mais testes do EmDrive serão realizados, ajudando a elucidar como isso funciona.

Colin Johnston do Planetário Armagh escreveu uma extensa crítica do EmDrive e os resultados inconclusivos de numerosos testes. Da mesma forma, Corey S. Powell da descoberta escreveu sua própria acusação do EmDrive de Shawyer e do Cannae Drive de Fetta, bem como o recente fervor pelas descobertas da NASA. Ambos apontam a necessidade de maior discrição ao relatar tais casos. O professor e físico matemático John C. Baez expressou seu esgotamento com a persistência da tecnologia conceitual em debates e discussões, chamando toda a noção de impulso sem reação de “bobagem.” Sua demissão apaixonada ecoa os sentimentos de muitos outros.

O EmDrive de Shawyer foi recebido com entusiasmo em outros lugares, incluindo o site NASASpaceFlight. com — onde foram publicadas pela primeira vez informações sobre os testes mais recentes da Eagleworks — e a popular revista New Scientist, que publicou um artigo favorável e otimista sobre o EmDrive. (Os editores emitiram posteriormente uma declaração de que, apesar do entusiasmo persistente com a ideia, deveriam ter mostrou mais tato ao escrever sobre o assunto controverso.)

O artigo da NASA Eagleworks abre a porta para uma melhor compreensão da tecnologia e para um maior refinamento da mesma. Um EmDrive funcional e demonstrável poderia abrir possibilidades emocionantes para viagens espaciais e terrestres - sem mencionar que colocaria em questão toda a nossa compreensão da física.