Навіть якщо ви не встигаєте за розвитком технологій космічного двигуна, ви все одно, напевно, чули про EmDrive. Ви, напевно, бачили заголовки, які заявляли про це ключ до міжзоряних подорожей, і стверджує, що це різко скоротить час подорожі нашою Сонячною системою, що зробить наші мрії про людей, які ходять по інших планетах, ще більшою реальністю. Були навіть заяви, що ця дуже суперечлива технологія є ключем до створення варп-приводів.
Це сміливі твердження, і, як одного разу сказав видатний космолог і астрофізик Карл Саган, «надзвичайні твердження вимагають надзвичайних доказів». З цим З огляду на це, ми подумали, що буде корисно розібратися в тому, що ми знаємо про загадковий EmDrive, і чи є він насправді ключем до дослідження людством зірки.
Рекомендовані відео
Отже, без зайвих слів, ось абсолютно все, що вам потрібно знати про найзагадковіший у світі двигун.
Ця стаття періодично оновлюється у відповідь на новини та розробки щодо EM Drive та теорій, що його оточують.
Нова стаття NASA, яка просочилася, вказує на потенційно робочий EmDrive
Стаття NASA, що просочилася, отримала International Business Times через допис користувача на форумах NASA Spaceflight. Повідомлення спочатку було видалено модераторами форуму, однак згодом документ було опубліковано та наразі залишається доступним для перегляду тут. Документ нібито той самий, що обговорювався на початку року (про це повідомляється нижче). Інформація в газеті чітко вказує на робочу версію EmDrive, і поки це не так опубліковано, його ще планують запустити в науковому інституті повітроплавання і космонавтики журнал, AIAA Journal of Propulsion and Power.
Як зазначено нижче, це величезний крок вперед для EmDrive та для тих, хто вірить у теоретичну технологію. Якщо документ про висновки NASA справді пройде перевірку та побачить світло — що здається дуже ймовірним — це стане благом для подальших досліджень і розвитку технології EmDrive. Це відкриє двері для продовження досліджень і випробувань і, нарешті, може поставити людей на шлях швидких, легких космічних подорожей.
Стаття EmDrive нарешті була прийнята експертною оцінкою
Спочатку в цій статті вказувалося, що попередні дослідження та документи щодо EmDrive або не були представлені, або пройшли рецензування. Однак ті дні в минулому, враховуючи статтю NASA Eagleworks про тестування EmDrive, яка як повідомляється, пройшов процес рецензування і незабаром буде опубліковано Американським інститутом аеронавтики та астронавтики AIAA Journal of Propulsion and Power.
Це важливий крок для EmDrive, оскільки він додає легітимності технології та тестам, проведеним до цього часу, відкриваючи двері для інших груп повторити тести. Це також дозволить іншим групам виділити більше ресурсів, щоб розкрити, чому і як це працює, а також як повторити диск, щоб зробити його життєздатною формою руху. Отже, хоча одна рецензована стаття не раптово забезпечить людську расу міжпланетними подорожами, це перший крок до остаточного усвідомлення цього можливого майбутнього.
Що таке EmDrive?
Простіше кажучи, EmDrive – це головоломка. Цю технологію, вперше розроблену в 2001 році аерокосмічним інженером Роджером Шоуєром, можна описати як безпаливну рухову систему, тобто двигун не використовує паливо, щоб викликати реакцію. Усунення потреби в паливі робить судно значно легшим і, отже, легшим у пересуванні (і теоретично дешевшим у виготовленні). Крім того, гіпотетичний привід здатний розвивати надзвичайно високу швидкість — ми говоримо про те, що люди потенційно можуть дістатися до далеких куточків Сонячної системи за лічені місяці.
Ми говоримо про потенційне переміщення людей у зовнішні межі Сонячної системи за лічені місяці.
Справа в тому, що вся концепція безреакційного потягу несумісна з Ньютоновим принципом збереження імпульсу, який стверджує що в замкнутій системі лінійний і кутовий моменти залишаються постійними незалежно від будь-яких змін, які відбуваються в них система. Простіше кажучи: об’єкт не рухатиметься, якщо не буде застосована зовнішня сила.
Безреакційні приводи називаються такими, тому що їм не вистачає «реакції», визначеної в третьому законі Ньютона: «На кожну дію існує рівна й протилежна реакція». Але це йде проти нашого нинішнього фундаментального розуміння фізики: дія (рух корабля), що відбувається без реакції (займання палива та викид маси), має бути неможливо. Якщо таке станеться, це означатиме, що має місце ще невизначене явище — або наше розуміння фізики абсолютно неправильне.
Як «працює» EmDrive?
Відкинувши потенційно руйнівну фізику неймовірності технології, давайте розберемо простими словами, як працює запропонований диск. EmDrive – це те, що називається an Радіочастотний двигун з резонансною порожниною, і є однією з кількох гіпотетичних машин, які використовують цю модель. Ці конструкції працюють так, що магнетрон штовхає мікрохвилі в замкнутий зрізаний конус, потім натискає на короткий кінець конуса та рухає судно вперед.
Це відрізняється від форми двигуна, який використовують нині космічні кораблі, які спалюють велику кількість палива, щоб викинути величезну кількість енергії та маси для підняття корабля в повітря. Часто вживана метафора неефективності цього полягає в тому, щоб порівняти частинки, що штовхаються проти огородження та створення тяги до акту сидіння в автомобілі та штовхання керма, щоб рухати автомобіль вперед.
Хоча випробування проводилися на експериментальних версіях приводу — з низьким споживанням енергії, що призводить до кількох мікроньютонів тяги (приблизно стільки ж сили, скільки вага пенні) — Першу рецензовану статтю було прийнято лише нещодавно, і жоден із результатів інших тестів ніколи не був опублікований у рецензованій журнал. Можливо, деякі позитивні результати тяги могли бути спричинені перешкодами або неврахованою помилкою тестового обладнання. Той факт, що стаття NASA Eagleworks, як повідомляється, була прийнята експертною оцінкою та буде опублікована в AIAA Journal of Propulsion and Power однак додає чимало легітимності цим претензіям.
Хоча до публікації Eagleworks було багато скепсису щодо EmDrive, це Важливо відзначити, що було кілька людей, які тестували диск і повідомляли про досягнення тяга.
- У 2001 році Шоєр отримав грант у 45 000 фунтів стерлінгів від британського уряду на тестування EmDrive. Повідомляється, що його випробування досягло 0,016 Ньютона сили і вимагало 850 Вт потужності, але жодна експертна перевірка випробувань не підтвердила це. Варто зауважити, однак, що це число було досить низьким, що потенційно було експериментальною помилкою.
- У 2008 році Ян Хуань і команда китайських дослідників у Північно-Західному політехнічному університеті нібито перевірили теорію, що лежить в основі радіочастотних двигунів з резонансним резонатором, і згодом побудували їх власну версію в 2010 році, тестування приводукілька разів з 2012 по 2014 рік. Результати випробувань були нібито позитивними, досягаючи 750 мН (міліньютон) тяги та вимагаючи 2500 Вт потужності.
- У 2014 році дослідники NASA випробували власну версію EmDrive, в тому числі у жорсткому вакуумі. Знову група повідомила про поштовх (приблизно 1/1000 тверджень Шоєра), і знову дані ніколи не були опубліковані через рецензовані джерела. Інші групи NASA скептично ставляться до заяв дослідників, але в їхній статті чітко зазначено, що ці висновки не підтверджують і не спростовують привід, натомість вимагаючи подальших тестів.
- У 2015 році та сама група NASA випробувала версію Cannae Drive інженера-хіміка Гвідо Фетта (уроджена Q Drive), і повідомляється про позитивну чисту тягу. Подібним чином дослідницька група Дрезденського технологічного університету також знову перевірила диск звітна тяга, як передбачуваних, так і несподіваних.
- Ще один тест дослідницької групи NASA Eagleworks наприкінці 2015 року начебто підтвердив дійсність EmDrive. Тест виправив помилки, які виникли під час попередніх тестів, і, на диво, привід досяг тяги. Однак група ще не подала свої висновки на експертну перевірку. Цілком можливо, що інші непередбачені помилки в експерименті можуть спричинити поштовх (найімовірніша з яких полягає в тому, що вакуум був порушений, в результаті чого тепло розширювало повітря всередині тестового середовища та переміщувало диск). Незалежно від того, чи будуть результати остаточно опубліковані чи ні, необхідно провести додаткові тести. Це саме те, що мають намір зробити дослідницький центр Гленна в Клівленді, штат Огайо, лабораторія реактивного руху НАСА та лабораторія прикладної фізики Університету Джона Гопкінса. Для прихильників EmDrive, здається, є певна надія.
У середині 2016 року фізик Майкл МакКаллох, дослідник з Плімутського університету у Сполученому Королівстві, висунув нову теорію, яка може запропонувати пояснення тяги, що спостерігається під час випробувань. Теорія МакКаллоха стосується інерції та так званого ефекту Унру — концепції, передбаченої теорією відносності, через що всесвіт виглядає гарячішим, чим більше ви прискорюєтеся, а тепло спостерігається відносно прискорення.
Нова теорія МакКаллоха має справу з непідтвердженою концепцією випромінювання Унру, яка передбачає, що частинки утворюються з космічного вакууму як прямий результат спостережуваного нагрівання Всесвіту через прискорення. Ця теоретична концепція значною мірою вписується в наше поточне розуміння Всесвіту та передбачає результати інерції, які ми зараз спостерігати, хоча й за одним помітним винятком: невеликі прискорення в масштабі приблизно того, що спостерігалося під час тестування ЕМ Драйв.
Це прискорення виникає в результаті частинок випромінювання Унру, довжина хвилі яких збільшується зі зменшенням прискорення. Частинки Unruh з різною довжиною хвилі мали б підходити до обох кінців конуса EM Drive, і як вони підстрибують всередині конуса, їх інерція також зміниться, що в кінцевому підсумку призведе до тяга.
Теорію МакКаллоха, правда, трохи складно втілити в стислі терміни неспеціаліста. Якщо вам цікаво і ви хочете заглибитися в подальше читання теорії, ви можете прочитати Уся стаття МакКалоха, в якій обговорюється його теорія, тут. Справа в тому, що, якщо ефект Унру та випромінювання Унру будуть підтверджені, це запропонує цілком правдоподібне пояснення для спостережень тяги електромагнітним приводом, які раніше здавалися неможливими. Це вимагатиме подальших досліджень та експериментів, а також надасть силовій системі ще більше імпульсу для тестування.
Наслідки роботи EmDrive
Легко зрозуміти, скільки в науковому співтоваристві насторожено ставляться до EmDrive та радіочастотних резонансних поштовхів. Але з іншого боку, велика кількість досліджень викликає кілька запитань: чому такий інтерес до технології та чому так багато людей хочуть її випробувати? Що саме робиться про привід, що робить його такою привабливою ідеєю? Хоча все, починаючи від супутників, що контролюють атмосферну температуру, і закінчуючи безпечнішими та ефективнішими автомобілями, розглядалося як потенційні додатки для приводу, справжня привабливість технології — і поштовх до її створення в першу чергу — це наслідки для космосу подорожі.
Космічний корабель, оснащений безреакційним приводом, потенційно міг би дістатися до Місяця всього за кілька годин, до Марса — за два-три місяці, а до Плутона — за два роки. Це надзвичайно сміливі заяви, але якщо EmDrive справді виявиться законною технологією, вони можуть бути не такими дивовижними. І без необхідності пакувати паливо вартістю кілька тонн, космічні кораблі стають дешевшими, легшими у виробництві та набагато легшими.
Для NASA та інших подібних організацій, включаючи численні приватні космічні корпорації, такі як SpaceX, легкий, доступний космічний корабель, який може швидко подорожувати у віддалені частини космосу, є чимось на зразок єдиноріг. І все ж, щоб це стало реальністю, наука має довести підсумки.
Шоєр твердо переконаний, що немає потреби в псевдонауці чи квантових теоріях, щоб пояснити, як працює EmDrive. Натомість він вважає, що поточні моделі фізики Ньютона пропонують пояснення, і написав статті на цю тему, одна з яких зараз проходить рецензування (окремо від Eagleworks папір). Він очікує, що документ буде опубліковано цього року. Хоча в минулому інші вчені критикували Шоєра за неправильну та непослідовну науку, якщо стаття справді буде опублікована, вона може почати легітимізувати EmDrive та стимулювати додаткові тестування дослідження.
Космічний корабель, оснащений безреакційним приводом, потенційно може долетіти до Місяця всього за кілька годин.
Незважаючи на те, що він наполягав на тому, що диск поводиться згідно із законами фізики, це не завадило йому робити сміливі заяви щодо EmDrive. Шоуєр офіційно заявив, що цей новий накопичувач створив викривлені бульбашки, які дозволяють приводу рухатися, стверджуючи, що саме так, ймовірно, були досягнуті результати випробувань NASA. Такі твердження викликали великий інтерес в Інтернеті, але не мають чітких підтверджуючих даних і вимагатимуть (щонайменше) широке тестування та дебати, щоб наукове співтовариство сприйняло його серйозно, більшість із яких скептично ставиться до Претензії Шоєра. Сподіваємося, що з цією новою рецензованою статтею буде проведено більше тестів EmDrive, які допоможуть з’ясувати, як ця штука працює.
Колін Джонстон з планетарію Арма написав розгорнуту критику EmDrive та непереконливі результати численних тестів. Так само Корі С. Пауелл з Discovery написав власний обвинувальний акт як EmDrive Шоєра, так і Cannae Drive Фетти, а також нещодавнє захоплення відкриттями НАСА. Обидва вказують на необхідність більшої обережності, повідомляючи про такі випадки. Професор і фізик-математик Джон К. Баез висловив своє виснаження наполегливістю концептуальної технології в дебатах і дискусіях, назвавши все поняття безреакційним потягом "дурниця.” Його пристрасне звільнення перегукується з настроями багатьох інших.
EmDrive від Shawyer був зустрінутий з ентузіазмом в інших місцях, включаючи веб-сайт NASASpaceFlight.com — де вперше була опублікована інформація про останні випробування Eagleworks — і популярний журнал New Scientist, який опублікував схвальну та оптимістичну статтю на EmDrive. (Пізніше редактори оприлюднили заяву, що, незважаючи на постійне хвилювання цією ідеєю, вони мали це зробити проявив більше такту коли пишеш на спірну тему.)
Стаття NASA Eagleworks відкриває двері для кращого розуміння технології та її подальшого вдосконалення. Наочний робочий EmDrive може відкрити захоплюючі можливості як для космічних, так і для наземних подорожей — не кажучи вже про те, щоб поставити під сумнів все наше розуміння фізики.
