EmDrive дает тягу из-за плохого экранирования / Хабр

В течение нескольких лет ученые ведут обсуждение «невозможного двигателя» EmDrive, который дает «лишнюю» тягу, которая берется как бы из ниоткуда. Его многократно проверяли, как обычные энтузиасты, так и ученые из НАСА. Каждый раз оказывалось, что двигатель хотя бы и очень малую тягу, но дает. И это каждый раз вызывало удивление и непонимание экспертов.

На днях стало известно о результатах проверки «невозможных» двигателей (не только EmDrive) со стороны ученых из Дрезденского технического университета. Результаты неутешительны для тех, кто уже собирался лететь на EmDrive к звездам. Ученые, проводившие эксперименты, уверены, что тяга возникает из-за плохого экранирования двигателя.

EmDrive был представлен широкой общественности в 1999 году Роджером Шойером. На Geektimes он неоднократно описывался. В частности, говорилось, что конструкция двигателя — это несколько элементов, включая несимметричный резонатор и магнетрон. Последний направляет на резонатор электромагнитное излучение, провоцируя появление стоячих электромагнитных волн. Из-за того, что конструкция несимметрична, волны создают разное давление на стенки двигателя и дают тягу.

Ранее утверждалось, что работа двигателя нарушает закон сохранения импульса. Два года назад НАСА опубликовало результаты исследования двигателя. Тогда ученые выяснили, что в случае подведения электрической мощности в 60 Вт двигатель дает тягу около 80 микроньютонов. После того, как столь авторитетная организация опубликовала такие результаты, с ними уже мало кто хотел спорить, хотя до этого момента большое количество ученых подвергали сомнению существование тяги.

Относительно недавно к хору голосов, ратующих за «двигатель нового типа» присоединились и китайцы, которые заявили, что EmDrive работает. Тем самым они подтвердили результаты опытов их коллег из НАСА. Сообщалось даже, что ученые из КНР решили испытать двигатель на орбите Земли.

Сейчас возможности двигателя решили изучить специалисты под руководством Мартина Таймара из Дрезденского университета. Они использовали для измерения тяги двигателей при помощи специализированной установки, разработанной более четырех лет назад и с тех пор непрерывно совершенствующейся. Это нечто вроде крутильных весов, которые были изобретены в конце XVIII века, их использовали для проверки и измерений законов Кулона и Ньютона. Правда, если в обычных крутильных весах использовалась нить, то в разработке немцев установлены чувствительные крутильные пружины, удерживающие камеру с двигателем. Смещение камеры измеряется при помощи лазерного интерферометра.

Точность устройства настолько высока, что оно позволяет зафиксировать силу тяги величиной в несколько микроньютонов. Для того, чтобы обеспечить чистоту экспериментов, ученые решили снизить до минимума влияние факторов, которые могли бы дать лишнюю тягу. Для этого двигатель поместили в условия почти полного вакуума, установили систему мониторинга микроклимата установки и защитили двигатель от наводок при помощи дополнительных экранов.

Несмотря на все принятые меры предосторожности двигатель продолжал работать, его тяга составила около 4 микроньютонов. Это даже несколько больше, чем показывали результаты нескольких других экспериментов. Но проблема в том, что были зафиксированы и смещения камеры. Хуже всего для стройной теории «невозможного двигателя» то, что тяга сохранялась даже в том случае, если электромагнитные колебания внутри подавлялись.

По мнению специалистов все это потому, что никакой неучтенной тяги нет, а проблема — с внешними факторами, пускай и малозаметными. Один из факторов — магнитное поле Земли. Выше уже говорилось, что несмотря дополнительную защиту двигателя экранами тяга все равно появлялась. Поэтому и был сделан вывод о тяге в качестве проявления воздействия магнитного поля Земли.

Кроме EmDrive испытывались и другие двигатели, включая двигатель Маха, который был предложен Джеймсом Вудвартом в 1990 году. Здесь для работы используются принцип, что инерционная масса тела возникает лишь за счет гравитационного взаимодействия со всеми телами Вселенной. Взаимодействие изменяется в том случае, если колеблются отдельные части тела, что позволяет колебаться и массе тела. Если подобрать изменения установив определенный порядок, можно добиться тяги. Тяга получилась тоже небольшой — что-то около 1,2 микроньютона. Но как оказалось величина тяги все равно зависела от угла поворота двигателя, что указывает на наличие внешних факторов, как и в случае с EmDrive.

Пока что доказательства «неработоспособности» двигателей являются лишь косвенными, но ученые работают над тем, чтобы ознакомить со своим трудом других коллег. Многие ученые и раньше высказывались в отношении работы EmDrive в том духе, что несмотря на то, что внешний фактор, который обеспечивает «лишнюю» тягу, пока не найден, вся конструкция не может нарушать законы физики. Речь идет либо о погрешности, либо о том самом неучтенном факторе. Единороги — не существуют, как бы нам того ни хотелось.

Двигатель EmDrive

Успешное освоение космоса постоянно требует от человечества изучения и открытия новых технологий, которые позволили бы иметь более мощное оборудование и создавать системы обеспечения жизни экипажа для дальнейших космических полетов. Одной из таких революционных технологий может стать гипотетический электромагнитный двигатель EmDrive, который до недавнего времени считался невозможным. Однако в 2016-м году NASA опубликовало результаты исследования и проведенных экспериментов двигателя, которые доказывают его работоспособность. Следующий шаг американского космического агентства в исследовании данного вопроса – проведение экспериментов над двигателем EmDrive в открытом космосе.

Но начнем по порядку

Содержание:

• 1 Принцип работы реактивного двигателя
• 2 Двигатель EmDrive – что это и как работает?
• 3 Результаты экспериментов
• 4 Применение

Принцип работы реактивного двигателя

Прежде всего, кратко рассмотрим принцип работы рядового двигателя ракеты. Есть три наиболее популярных типа ракетных двигателей:

• Химический – наиболее распространенный тип ракетного двигателя. Его принцип работы следующий: в зависимости от агрегатного состояния топлива (твердотопливный или жидкостный двигатель) тем или иным способом окислитель смешивается с горючим, образуя топливо. После химической реакции — топливо сгорает, оставляя после себя продукты сгорания — быстро расширяющийся разогретый газ. Струя этого газа и выходит из сопла ракеты, формируя так называемое «рабочее тело», представляющее собой ту самую «огненную» струю, которую мы часто наблюдаем, например, в телепередачах или фильмах.
• Ядерный – тип двигателя, в котором газ (например, водород или аммиак) нагревается в результате получения энергии от ядерных реакций (ядерный распад или синтез).
• Электрический – двигатель, в котором разогревание газа происходит за счет электрической энергии. Например, термический тип такого двигателя разогревает газ (рабочее тело) при помощи нагревательного элемента, в то время как статический тип – ускоряет движение частиц газа при помощи электростатического поля.

Сборка реактивного двигателя

Корпус такого двигателя обязан состоять из неплавящегося металла.

Независимо от выбора типа двигателя, для его работы потребуется внушительный запас топлива, которое делает космический корабль значительно тяжелее и требует большей мощности от того же двигателя.

Двигатель EmDrive – что это и как работает?

В 2001-м году британский инженер Роджер Шойер предложил новый тип электрического двигателя, принцип которого в корне отличается от принципа работы перечисленных выше двигателей.

Конструкция представляет собой закрытую металлическую камеру (резонатор) в форме усеченного конуса (нечто вроде ведра с крышкой), который имеет определенный коэффициент отражения микроволнового излучения. Подключенный к конусу магнетрон генерирует электромагнитное излучение в микроволновом диапазоне, которое поступает в резонатор и создает там так называемую стоячую волну. За счет резонанса энергия колебания микроволн возрастает.

Как известно, свет, или электромагнитное излучение, оказывает давление на поверхность. По причине сужения камеры в одну сторону, давление микроволн на меньшее основание усеченного конуса – меньше, чем давление на большее основание. Если рассматривать камеру как закрытую систему, то результатом описанного выше эффекта будет лишь нагрузка на материал камеры, причем на одну ее сторону – больше. Однако, создатель концепции двигателя EmDrive утверждает, что данная система является открытой по причине предельной скорости движения электромагнитного излучения («скорость света»).

Зоны тяги, создаваемые частицами

Физический принцип действия такого двигателя не ясен в полной мере. Роджер Шойер убежден, что объяснения данной технологии возможно в рамках всем известной ньютоновской механики. Вероятно, в силу наличия коэффициента отражения микроволнового излучения в камере, некоторая малая часть излучение выходит наружу, за пределы резонатора, что делает систему открытой. В то же время, выход излучения со стороны большего основания усеченного конуса происходит в большей степени по причине большей площади основания. Тогда выходящее микроволновое излучение будет аналогом рабочего тела, которое и создает тягу, движущую космический корабль в обратном направлении от излучаемых микроволн.

В то же время, исследователи НАСА предполагают, что истинна действия двигателя лежит намного глубже, в квантовой механике, в общей теории относительности, согласно которой система является открытой. Максимально упростив теорию, можно сказать, что частицы могут исчезать и рождаться в замкнутом контуре пространства-времени.

Схема двигателя EmDrive

Возможность реализации двигателя подобным методом оценивали несколько научно-исследовательских организаций, в том числе и НАСА.

Результаты экспериментов

В течение 15-ти лет было проведено множество экспериментов. И хотя результаты большинства из них подтверждали работоспособность концепции двигателя, мнение независимых экспертов отличалось от мнения экспериментаторов. Главной причиной опровержения результатов экспериментов является факт неверной постановки и осуществления эксперимента.

Наконец-то за исследования двигателя EmDrive взялось американское космическое агентство, которое обладает достаточными ресурсами для создания эксперимента, способного вынести окончательный вердикт. А именно — экспериментальная лаборатория НАСА – Eagleworks, где был сконструирован прототип двигателя EmDrive. Двигатель помещался в вакуум, где исключена какая-либо тепловая конвекция, и оказалось, что прототип действительно способен выдавать тягу. Согласно недавнему отчету НАСА, в лаборатории удалось получить тягу, имеющую коэффициент мощности 1,2±0,1 мН/кВт. Этот показатель пока значительно ниже, нежели мощность используемых сегодня ракетных двигателей, однако примерно в сто раз выше, чем мощность фотонных двигателей и солнечных парусов.

С выходом отчета об эксперименте, вероятно, эксперимент над двигателем в земных условиях окончен. Дальнейшие эксперименты над EmDrive НАСА планирует провести в космосе.

Применение

Принцип работы EmDrive

Наличие подобного двигателя в руках человечества значительно расширяет возможности освоения космоса. Начиная с относительно малого – EmDrive, установленный на МКС, значительно понизил бы запасы топлива на станции. Это позволило бы продлить срок эксплуатации станции, а также в разы сократить грузовые миссии по доставке топлива. Следовательно, сократиться финансирование миссий и поддержка работоспособности станции.

Если рассмотреть рядовой геостационарный спутник, на который будет установлен данный двигатель, то масса аппарата уменьшится более чем в два раза. Подобным образом наличие EmDrive скажется и на пилотируемом космическом корабле, который будет двигаться заметно быстрее.

Если еще поработать над мощностью двигателя, то согласно расчетам, потенциал EmDrive позволяет доставить на Луну шестерых астронавтов и некоторое оборудование, после чего – вернуться на Землю – примерно за 4 часа. Аналогично полет до Марса, с подобной технологией, займет пару-тройку месяцев. Полет же до Плутона займет около двух лет. К слову, станции New Horizons потребовалось на это – 9 лет.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 5488

Запись опубликована: 21.11.2016
Автор: Владимир Соловьев

Ученые проверили теорию постоянной тяги в двигателе EmDrive / НВ

• Новости
• Мнения
• Бизнес
• Life
• Радио
• Журнал

ПоддержатьПодписка

6 июня 2019, 20:00

Физики из Немецкого Технического Университета Дрездена проверили, действительно ли проект двигателя EmDrive может создавать тягу. Предыдущие эксперименты не могли точно установить работоспособность двигателя.

Путешествие в другую звездную систему является заветной мечтой любого исследователя космоса на Земле. Но, к сожалению, современные космические технологии позволяют нам изучать только окрестности нашей планеты.

Видео дня

Аппарату Voyager 2, к примеру, понадобилось более 40 лет, чтобы преодолеть всего 18 млрд км и выйти за пределы Солнечной системы. А теперь представьте, что ближайшая к нам звездная система — Альфа Центавра — находится на расстоянии в 40 трлн км или 4,3 световых года, что в 2,2 тыс. раз дальше, чем сумел пролететь Voyager 2.

Это, по космическим меркам смешное, расстояние является недостижимой целью для всего человечества. Несмотря на это, ученые по всему миру не оставляют попытки создать двигатель, который будет постоянно генерировать тягу и, в перспективе, сможет доставить человека или хотя бы земное оборудование на другую звезду.

Вечный двигатель

Одним из таких двигателей является EmDrive. Проект предложил британский инженер Роджер Шойер в 1999 году, вызвав тем самым много разногласий в научном сообществе. Дело в том, что установка Шойера не имеет рабочего тела, — в качестве движущей силы устройства используется магнетрон, который генерирует микроволны, и, по заявлениям автора, накапливает энергию колебаний в резонаторе, создавая тягу.

Фото: geektimes.com

Автор идеи заявлял, что суть двигателя в его асимметричной конструкции: дескать, электромагнитные волны производят разное давление на стены двигателя и создают тягу. Загвоздка в том, что заявленный «вечный двигатель» противоречит закону Ньютона о сохранении импульса.

Ученые проводили многочисленные эксперименты с проектом EmDrive и всегда добивались незначительной тяги в несколько микроньютонов, что может соответствовать погрешности измеряемых приборов из-за недостаточного экранирования двигателя и воздействия на него внешних сил.

В прошлом году физики Немецкого Технического Университета Дрездена провели исследование и подтвердили, что тяга в двигателе EmDrive создается из-за плохой внешней защиты резонатора и, как следствие, воздействия внешних сил на электромагнитные колебания внутри двигателя.

Тогда ученые не нашли конкретный внешний фактор, который создает тягу в EmDrive, но все равно пришли к выводу, что двигатель не может нарушать существующие законы физики. Таким образом, теория «невозможного двигателя» продолжила свое существование, хотя и большинство ученых относятся к этой истории скептически.

Конец сомнениям

Через год представители того же Немецкого Технического Университета Дрездена провели еще одно исследование, чтобы точно установить, работает ли двигатель EmDrive. Как пишет журнал WIRED, команда физиков под руководством Мартина Таймара разработали проект SpaceDrive, — «чрезвычайно чувствительный и невосприимчивый к вмешательству инструмент, который раз и навсегда положит конец дискуссии о EmDrive».

Таймар и физики из Дрездена создали точную копию двигателя EmDrive, с которым ученые NASA Пол Марч и Гарольд Уайт смогли достичь незначительной тяги пару лет назад. Конструкция двигателя представляет собой медный конус с обрезанным верхом, которая помещена в вакуумную камеру. Источник микроволнового сигнала находится за пределами камеры и передается с помощью кабелей на антенны внутри конуса.

Фото: TECHNISCHE UNIVERSITÄT DRESDEN

В отличие от своего прошлогоднего эксперимента, в этот раз для измерения тяги ученые использовали маятниковые весы, которые измеряют силу крутящего момента, приложенного к оси маятника. Чтобы точно измерить тягу ученые также применили лазерный интерферометр, который нивелирует физическое смещение маятниковых весов.

Авторы проекта SpaceDrive называют свое устройство самым чувствительным балансом тяги из когда-либо существовавших в мире.

Кроме этого, чтобы избежать воздействия на двигатель внешних неучтенных сил, ученые должны были создать специальный экран, который блокировал бы EmDrive от помех, вызванных магнитными полюсами Земли, сейсмическими колебаниями планеты и тепловым расширением из-за нагрева от микроволн.

С естественными земными источниками помех можно было справиться, но вот нагревание меди могло вызвать расширение конструкции и смещение центра тяжести двигателя, что снова привело бы к появлению тяги из-за внешнего воздействия. Чтобы устранить эту проблему, команда Мартина Таймара проводила эксперименты, изменяя положение двигателя в пространстве.

В итоге, после 55 проведенных экспериментов, физики все же зафиксировали тягу в 3,4 микроньютона, что соответствует результатам предыдущих исследований. Тем не менее, ученые не могут с точностью заявить, что нейтрализовали термальный источник воздействия, и, по всей видимости, именно это может вызывать минимальную тягу в двигателе.

Получившийся результат вновь оставляет надежды адептам EmDrive, которые объясняют противоречивую законам физики тягу в двигателе квантовой механикой или даже «магией единорогов, движущей нас сквозь космическое пространство», как выразился физик Крис Ли.

Мартин Таймар не собирается оставлять вопрос тяги EmDrive повисшим в воздухе, и, по его словам, они уже разрабатывают два других измерительных прибора, которые должны исключить любое внешнее воздействие, включая термальную погрешность.

Если физики действительно докажут, что сам по себе EmDrive не создает никакой тяги — научное сообщество лишится почти 20-летней загадки, которую пока никому не удалось решить. В другом случае — феномен этого двигателя может стать основой для величайших открытий.

Редактор: Константин Ценцура

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости

Про использование cookies

Продолжая просматривать NV.ua вы подтверждаете, что ознакомились с Правилами пользования сайтом и соглашаетесь на использование файлов cookies

Про файлы cookies

Em-Drive — эфирный двигатель, опровергающий законы физики

Технология EM-Drive

Спутник компании Cannae из шести юнитов CubeSat. Рендер: Cannae Inc.

Что такое Em-Drive — комментарий специалиста

Карим Аменович Хайдаров — кандидат технических наук

Em-Drive, ElectroMagnetic Drive, элетромагнитный движитель — это эфирный двигатель на основе магнетрона, который представляет собой загадку для физиков, пораженных релятивистской идеологией. Впервые разработка была представлена аэрокосмическим инженером Роджером Шоером (Roger Shawyer) в 2001 году, а суть технологии может быть описана, как «бестопливный ракетный двигатель», в том смысле, что для него не требуется горючего, рабочего тела, создающего традиционную реактивную тягу.

Отсутствие на борту больших объемов рабочего тела сделает космические корабли более легкими, их будет проще приводить в движение и, теоретически, их производство станет намного дешевле. Кроме того, такой двигатель позволит достигать неимоверно высоких скоростей: космонавты смогут добираться до внешних границ Солнечной системы всего лишь за считанные месяцы.

Китайские ученые заявили, что создали рабочую версию бестопливного двигателя EmDrive, чей принцип действия до сих пор остается неизвестным. Аппарат испытали на борту космической лаборатории «Тяньгун-2» и теперь собираются использовать на орбитальных спутниках.

Схема одного из рабочих прототипов EM-Drive

Em-Drive, ElectroMagnetic Drive, элетромагнитный движитель — это эфирный двигатель на основе магнетрона, который представляет собой загадку для физиков, пораженных релятивистской идеологией. Впервые разработка была представлена аэрокосмическим инженером Роджером Шоером (Roger Shawyer) в 2001 году, а суть технологии может быть описана, как «бестопливный ракетный двигатель», в том смысле, что для него не требуется горючего, рабочего тела, создающего традиционную реактивную тягу.

Отсутствие на борту больших объемов рабочего тела сделает космические корабли более легкими, их будет проще приводить в движение и, теоретически, их производство станет намного дешевле. Кроме того, такой двигатель позволит достигать неимоверно высоких скоростей: космонавты смогут добираться до внешних границ Солнечной системы всего лишь за считанные месяцы.

Все дело в том, что сама по себе концепция движения без реактивного выброса массы, если считать, что вакуум — это ничто, «не стыкуется» с законом сохранения импульса, который утверждает, что внутри замкнутой системы линейный и угловой моменты остаются постоянными величинами, вне зависимости от изменений, происходящих внутри этой системы. Проще говоря, если к телу не приложить внешнюю силу, то сдвинуть его с места невозможно.

Загадочный электромагнитный двигатель, который создает тягу безо всяких реактивных процессов, также нарушает и Третий (не менее фундаментальный) закон динамики: «На каждое действие всегда есть равное и противоположное противодействие». Так как же тогда «действие» (реактивное движение космического аппарата) происходит без «противодействия» (сжигания топлива и реактивного выброса масс) и как вообще такое возможно? Если система работает, это значит в ней задействованы силы или явления неизвестной природы или же наше понимание законов физики абсолютно ошибочно.

Принцип работы EM-Drive

Оставив на некоторое время релятивистскую «невозможность» технологии, давайте определимся, что она собой представляет. Итак, EM-Drive относится к категории машин, использующих в своей работе модель «СВЧ тягового полостного резонатора» (RF resonant cavity thruster). Такие устройства работают за счет магнетрона, испускающего микроволны в закрытую металлическую камеру в форме усеченного конуса, которые затем отражаются от ее задней стенки, передавая реактивную тягу аппарату. Опять же, выражаясь обычным языком, тело просто «отталкивается» от самого себя (как всё-таки глупы были люди, верившие Альберту Эйнштейну, а не Барону Мюнхгаузену, когда он рассказывал о том, как вытащил себя за волосы из болота).

Такой принцип движения в корне отличается от того, что используют современные космические корабли, сжигающие огромное количество топлива для производства энергии, подымающей в небо массивные аппараты. Одной из метафор, раскрывающих суть «невозможности» такой технологии, может также стать предположение, что сидящий в салоне незаведенного автомобиля водитель способен сдвинуть его с места — всего лишь надавив, как следует, на рулевое колесо.

Несмотря на то, что было проведено несколько успешных тестов экспериментальных прототипов – с очень небольшой, порядка нескольких грамм, тягой (вес мелкой монеты) – итоги ни одного из исследований не были опубликованы в каком-либо рецензируемом журнале, которые строго блокируют любые публикации, подрывающие релятивистские догматы. Это значит, что любые положительные результаты и описания технологии можно найти только в Интернете.

Роджер Шойер и его EM-Drive

Пока технология не получила соответствующего официального академического подтверждения, логично было бы предположить, что EM-Drive, на самом деле, не работает. Однако есть множество людей, которые опытным путем доказали, что «невозможный» электромагнитный двигатель все-таки работает:

EM-Drive Роджера Шойера

В 2001 году Шойер получил от британского правительства грант в размере 45 тыс. евро на тесты для EM-Drive. Он заявил, что в ходе испытаний была получена тяга силой 0,016 Н (~1,5 Г) и для этого потребовалось 850 Вт энергии, однако экспертные оценки релятивистов, естественно, опровергают этот результат. Причем цифры были настолько малы, что легко могли сойти за погрешность измерительной техники.

В 2008 году группа китайских ученых Северо-западного политехнического университета во главе с Ян Хуаном (Yang Juan), по их заявлению, подтвердила дееспособность технологии создания тяги за счет электромагнитного резонанса и позднее разработала свою собственную рабочую модель двигателя. С 2012 по 2014 год было проведено несколько удачных тестов, в которых удалось получить тягу силой 0,75Н при электрической мощности питания 2,5 Квт.

В 2014 году исследователи NASA протестировали свою модель EM-Drive, причем испытания проходили также и в условиях вакуума. И снова ученые отрапортовали об успешном эксперименте (они зафиксировали тягу в 0,0001Н) результаты которого, опять, не были подтверждены независимыми экспертами. В тоже время, другая группа ученых космического агентства весьма скептично отозвалась о работе коллег – однако, ни опровергнуть, ни подтвердить возможность технологии так и не смогла, призвав к проведению более глубоких исследований.

В 2015 году эта же группа NASA протестировала другую версию двигателя Cannae Drive (бывший Q-drive), созданную инженером-химиком Гвидо Фетта (Guido Fetta) и заявила о положительном результате. Практически в одно время с ними, немецкие ученые из Дрезденского технологического университета также опубликовали результаты, в которых предсказуемо подтвердили наличие «невозможной» тяги.

И уже в конце 2015, еще один эксперимент от НАСА, проведенный группой Eagleworks (космический центр имени Джонсона) окончательно подтвердил состоятельность технологии. Тестирование проводилось с учетом предыдущих ошибок и, тем не менее, результаты оказались положительными – двигатель EM-Drive производит тягу. В то же время, исследователи допускают, что обнаружились новые неучтенные факторы, одним из которых может быть тепловое расширение, ощутимо влияющее на устройство в условиях вакуума. Будет ли передана работа на рассмотрение экспертам или нет, ученые из Исследовательского центра Гленна, Кливленд, штат Огайо, Лаборатории реактивного движения НАСА и Лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса уверены, что продолжать эксперименты стоит.

Чем нам «светит» EM-DRIVE

Вообще научное сообщество очень осторожно воспринимает все, что связано с EM-Drive и с электромагнитными резонансно полостными двигателями в целом. Но с другой стороны, такое количество исследований вызывает несколько вопросов. Почему к технологии такой повышенный интерес и почему столько людей хотят ее протестировать? Что на самом деле может предложить двигатель с таким привлекательным концептом?

От разного рода атмосферных спутников и до более безопасных и эффективных автомобилей – такую широкую сферу применения пророчат новому устройству. Но главным, по-настоящему революционным последствием его внедрения являются невообразимые горизонты, которые открываются для космических путешествий.

Потенциально, корабль, оснащенный двигателем EM-Drive, способен добраться до Луны всего за несколько часов, до Марса – за 2-3 месяца и до Плутона – примерно за 2 года (для сравнения: на то, чтобы долететь до Плутона зонд New Horizons потратил более 9 лет). Это достаточно громкие заявления, однако, если выяснится, что технология имеет под собой реальное основание, эти цифры не будут настолько фантастическими. И это с учетом, того что нет нужды перевозить тонны горючего, производство космических аппаратов станет более простым, а сами они будут намного легче и значительно дешевле.

Для НАСА и подобных организаций, включая множество частных космических корпораций вроде SpaceX или Virgin Galactic легковесный и доступный корабль, способный быстро добираться до самых отдаленных уголков Солнечной системы, является вещью, о которой пока можно только мечтать. Тем не менее, для реализации технологии, науке еще придется потрудиться.

В то же время, Шойер твердо убежден, что для того, чтобы объяснить, как работает EM-Drive, не требуется никаких псевдонаучных или квантовых теорий. Наоборот, он уверен, что технология не выступает за рамки действующей модели механики. В подтверждение своих слов он написал несколько статей, одна из которых сейчас находится на рецензировании. Ожидается, что документ будет опубликован в этом году. Вместе с тем, его прошлые работы подверглись критике за некорректные и непоследовательные научные изыскания.

Несмотря на его настойчивые утверждения о том, что двигатель работает в пределах существующих законов физики, Шойер умудряется делать и несколько фантастичные предположения относительно EM-Drive. Например, он заявил, что новый двигатель работает за счет варп-поля и именно поэтому последние результаты NASA были успешными. Такие выводы привлекли массу внимания онлайн сообщества. Однако, опять-же, на сегодняшний день нет прозрачных и открытых подтверждающих данных, и для того чтобы технологию восприняла официальная наука нужно провести еще не одно глубокое исследование.

Колин Джонсон (Colin Johnston), сотрудник Планетария Арма, написал объемную статью, в которой раскритиковал EM-Drive и неубедительные результаты множества проведенных экспериментов. Кроме того, Кори С. Пауэлл (Corey S. Powell) из Discovery, вынес свой обвинительный вердикт для двигателей EM-Drive и Cannae Drive, точно также, как и для исследований NASA. Другая сановная обезьяна — профессор математики и физики Джон С. Баэз вообще назвал концепцию этой технологии «вздором» и его заключения отражают настроения многих так называемых ученых, на самом деле вздорных начетчиков, думающих, что если они всю жизнь зубрили релятивистский вздор, то стали учеными.

Двигатель EM-Drive был воспринят многими с воодушевлением, среди них – вебсайт NASASpaceFlight.com, где была размещена информация о последних экспериментах Eagleworks, и популярный журнал New Scientist, который написал положительный и оптимистический отзыв об электромагнитном двигателе, в котором, тем не менее, не забыл упомянуть о необходимости предоставления дополнительных фактов, обязательных для таких спорных вопросов. Кроме того, энтузиасты со всего мира принялись строить свои модели двигателей с тягой «неизвестного происхождения», одну из интересных рабочих версий, созданную в «гаражных» условиях, предложил румынский инженер Юлиан Берка (Iulian Berca).

Нужно понимать, что релятивистская физика (физика Эйнштейна и его апологетов) в принципе исключает появление какой-либо тяги в EM-Drive и ему подобных устройствах, так как начисто отрицает эфир, а если признает, то распишется в своем вековом мошенничестве, обмане человечества. Тем не менее, действительно доказанные рабочие варианты двигателей на электромагнитных волнах могут отрыть до сих пор невиданные возможности как для космического, так и наземного транспорта и перевернуть современную науку с ног на голову, а вернее снова поставить ее на ноги после столетия релятивистского шулерства.

О проекте EM-Drive несколько лет назад

На сайте computerra.ru 14 февраля 2013 года была опубликована статья обозревателя ИД Компьютерра Евгения Золотова «Провал как топливо успеха: почему китайцы поступают правильно, финансируя лженаучный двигатель?», в которой ещё тогда был сделан вывод:

«… китайцы наверняка придут к цели первыми, вне зависимости от того, заработает ли электромагнитный двигатель в космосе или останется неподвижным. В отличие от автора EmDrive, они работают в государственном вузе, на государственные деньги: коммунистическая Поднебесная хорошо выучила уроки бизнес-школы. Там не боятся ставить на рисковые проекты».

Ниже статья приводится в сокращённом виде.

«Что ни говори, а британскому инженеру-изобретателю Роджеру Шаеру повезло больше многих его коллег. Когда в начале нулевых он получил небольшой государственный грант на постройку прототипа инновационного ракетного двигателя, то едва ли мог представить, сколько кругов ада придётся пройти, прежде чем его идея будет всерьёз воспринята хоть кем-нибудь. Сегодня, больше десяти лет спустя, он по-прежнему ограничивается лабораторными опытами, но его упрямство разожгло интерес нескольких научных коллективов по миру и того и гляди привлечёт, наконец, какого-нибудь венчурного инвестора. Отсутствие которых — пожалуй, самая большая загадка в этой истории.

Проект Шаера, периодически, примерно раз в несколько лет, попадающий на первые страницы научно-популярной прессы, необычен, если не сказать экстравагантен. Суть вкратце такова. Отработав двадцать лет в европейском космическом гиганте Astrium, он основал собственное ООО «Satellite Propulsion Research» и при уже упоминавшейся денежной поддержке занялся фантастической темой: двигателем, создающим тягу без выброса рабочего вещества. Физически подкованный читатель после этих слов должен изобразить гримасу недоверия, поскольку вся физика, начиная от ньютоновской механики и заканчивая механикой квантовой, подобный фокус запрещает: чтобы образовалась тяга, нужно выбросить что-нибудь за пределы корабля, от чего-нибудь оттолкнуться. А уж отталкиваться от воды, земли, струи сгоревшего или ионизированного газа — дело десятое.

Шаер не стал утверждать, что законы физики ошибаются, — он предположил, что ошибаются учёные, их трактующие. И на выделенные деньги построил пару прототипов своего EmDrive (сокращение от «электромагнитный двигатель»). По его же собственным измерениям, прототипы развивали тягу в доли грамма (технические подробности см. в статье Андрея Василькова «Краткая история смелых проектов«).

EmDrive — это, грубо говоря, конусообразная микроволновая печь, за пределы которой также ничего не просачивается, но тяга в которой якобы создаётся по направлению к широкому концу за счёт некой несбалансированности электромагнитного излучения.

Всё, что требуется для работы такого движка, — это электричество. Тягу можно наращивать бесконечно, увеличив размеры и задействовав сверхпроводники. А применяться он может практически везде, начиная от космических кораблей и заканчивая левитирующими автомобилями. Заманчиво, что и говорить, но почему же тогда до сих пор не построен полномасштабный, практически полезный образец? Дело в том, что Шаер столкнулся с недоверием. Из научного сообщества его не поддержал почти никто. Критики объясняют возникающую тягу ошибками в расчётах и погрешностью при измерениях: мол, на стенде такой «двигатель» работать будет, но вот в космосе, где он не подвешен на шарнирах, а предоставлен сам себе, тяга окажется нулевой.

Так что же это? Заблуждение? Обман? Да очень может быть! Но чтобы понять и оценить всю прелесть ситуации, нужно взглянуть на неё не глазами учёного, а глазами инвестора. Наука на сомнительные проекты ставить не может. А вот венчурный капиталист не только может, но и должен! И Шаер, по-хорошему, должен был быть профинансирован уже после демонстрации первых положительных результатов».

Пришло время положить конец спорам

Анатолий Ализар. Автор материала «Двигатель EmDrive проверят в космосе».

Окончательную точку в спорах намерен поставить Гвидо Петта (Guido Fetta) — единомышленник Шойера и конструктор ещё одного гипотетического двигателя Cannae Drive, который работает на том же принципе: генерация микроволн и создание тяги в замкнутом контуре без выхлопа.

17 августа 2016 года Гвидо Петта объявил, что намерен запустить экспериментальный образец Cannae Drive на орбиту — и проверить его в действии. Гвидо Петта является исполнительным директором компании Cannae Inc. Сейчас компания Cannae Inc. лицензировала технологию электромагнитного двигателя фирме Theseus Space Inc., которая выведет на низкую околоземную орбиту спутник CubeSat.

Среди основателей компании Theseus Space — сама Cannae Inc., а также малоизвестные фирмы LAI International, AZ и SpaceQuest.

Дата запуска пока не объявлена. Возможно, энтузиастам удастся собрать деньги и построить экспериментальный аппарат в 2017 году.

Единственная задача этого спутника — испытания двигателя Cannae Drive в течение шести месяцев. Спутник попробует передвинуться с помощью электромагнитной тяги Cannae Drive.

Разработчики Cannae Drive заявляют, что их двигатель способен генерировать тягу до нескольких ньютонов и «более высоких уровней», что лучше всего подходит для использования в маленьких спутниках. Двигателю не требуется топлива, у него нет выхлопа.

Объём двигателя на спутнике CubeSat — не более 1,5 юнитов, то есть 10×10×15 см. Источник питания — менее 10 Вт. Сам спутник будет состоять из шести юнитов.

Спутник компании Cannae. Рендер: Cannae Inc.

Сразу после успешной демонстрации на орбите компания Theseus Space намерена предложить новый двигатель сторонним производителям для использования на других спутниках.

По расчётам Cannae, более массивная версия электромагнитного двигателя весом 3500 кг способна доставить груз массой 2000 кг на расстояние 0,1 светового года за 15 лет. Общая масса такого аппарата вместе с системами охлаждения и другими деталями составит 10 тонн.

Испытания электромагнитного двигателя Cannae с гелиевым охлаждением. Фото: Cannae

Если работоспособность двигателя подтвердится в результате надёжного повторяемого научного эксперимента, то учёным придётся найти объяснение этому феномену. Сам Роджер Шойер предполагает, что принцип работы двигателя основан на специальной теории относительности. Двигатель преобразовывает электричество в микроволновое излучение, которое испускается внутри закрытой конической полости, что приводит к тому, что микроволновые частицы прилагают к большей, плоской части поверхности полости, большее усилие, чем в более узком конце конуса, и тем самым создают тягу.

Шойер уверен, что такая система не противоречит закону сохранения импульса.

Гвидо Петта предлагает похожее объяснение в описании патента США № 20140013724, упоминая силу Лоренца — силу, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу.

Исследователи НАСА, которые испытывают EmDrive, предполагают, что тяга создаётся благодаря «квантовому вакууму виртуальной плазмы» частиц, которые появляются и исчезают в замкнутом контуре пространства-времени. То есть система на самом деле не изолированная, поэтому она не нарушает закон сохранения импульса благодаря эффектам квантовой физики.

Прототип EmDrive немецкого инженера Пола Коцылы

Разработка EmDrive в целом игнорируется научным сообществом, хотя некоторые эксперименты всё-таки проводятся. Например, в 2012 году группа китайских физиков опубликовала результаты измерений тяги электромагнитного двигателя, которая составила 70-720 мН при мощности микроволнового излучателя 80-2500 Вт, при ошибке измерений менее 12%. Это слегка превышает тягу ионного двигателя.

Энтузиасты уверены: если EmDrive работает, то в перспективе станет возможным создание не только эффективных космических двигателей, но и летающих автомобилей, а также кораблей, самолётов — любого транспорта на электромагнитной тяге.

Компания Cannae — не единственная, кто хочет проверить работу электромагнитного двигателя в космосе. Немецкий инженер Пол Коцыла (Paul Kocyla) сконструировал маленький карманный EmDrive, а сейчас собирает деньги в рамках краудфандинговой кампании. Чтобы запустить прототип в космос на мини-спутнике PocketQube, требуется 24 200 евро. За три месяца удалось собрать 585 евро.

Недавно научные работы Шойера были опубликованы в открытом доступе.

«По всему миру люди измеряли тягу. Одни строили двигатели у себя в гаражах, другие — в крупных организациях. Все они выдают тягу, тут нет великой тайны. Кто-то думает, что здесь некая чёрная магия, но это не так. Любой нормальный физик должен понять, как оно работает. Если кто не понимает, ему пора менять работу»

— категорично заявил британский инженер.

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Общая оценка материала: 5

Оценка незарегистрированных пользователей:

[Total: 56 Average: 5]

Двигатель ем драйв принцип работы.

EmDrive и другие невозможные двигатели. Принцип работы emdrive

Знаете ли Вы,

что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, «мысленный эксперимент» фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей «мысленных экспериментов» является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его «куклой» — фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, «мысленными экспериментами» привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие «фантики» от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что «мысленный эксперимент» весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: «Если факт не соответствует теории — измените факт» (В другом варианте » — Факт не соответствует теории? — Тем хуже для факта»).

Максимально, на что может претендовать «мысленный эксперимент» — это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Успешное освоение космоса постоянно требует от человечества изучения и открытия новых технологий, которые позволили бы иметь более мощное оборудование и создавать системы обеспечения жизни экипажа для дальнейших космических полетов. Одной из таких революционных технологий может стать гипотетический электромагнитный двигатель EmDrive, который до недавнего времени считался невозможным. Однако в 2016-м году NASA опубликовало результаты исследования и проведенных экспериментов двигателя, которые доказывают его работоспособность. Следующий шаг американского космического агентства в исследовании данного вопроса – проведение экспериментов над двигателем EmDrive в открытом космосе.

Но начнем по порядку

Прежде всего, кратко рассмотрим принцип работы рядового двигателя ракеты. Есть три наиболее популярных типа ракетных двигателей:

• Химический – наиболее распространенный тип ракетного двигателя. Его принцип работы следующий: в зависимости от агрегатного состояния топлива (твердотопливный или жидкостный двигатель) тем или иным способом окислитель смешивается с горючим, образуя топливо. После химической реакции — топливо сгорает, оставляя после себя продукты сгорания — быстро расширяющийся разогретый газ. Струя этого газа и выходит из сопла ракеты, формируя так называемое «рабочее тело», представляющее собой ту самую «огненную» струю, которую мы часто наблюдаем, например, в телепередачах или фильмах.
• Ядерный – тип двигателя, в котором газ (например, водород или аммиак) нагревается в результате получения энергии от ядерных реакций (ядерный распад или синтез).
• Электрический – двигатель, в котором разогревание газа происходит за счет электрической энергии. Например, термический тип такого двигателя разогревает газ (рабочее тело) при помощи нагревательного элемента, в то время как статический тип – ускоряет движение частиц газа при помощи электростатического поля.

Сборка реактивного двигателя

Корпус такого двигателя обязан состоять из неплавящегося металла.

Независимо от выбора типа двигателя, для его работы потребуется внушительный запас топлива, которое делает космический корабль значительно тяжелее и требует большей мощности от того же двигателя.

Двигатель EmDrive – что это и как работает?

В 2001-м году британский инженер Роджер Шойер предложил новый тип электрического двигателя, принцип которого в корне отличается от принципа работы перечисленных выше двигателей.

Конструкция представляет собой закрытую металлическую камеру (резонатор) в форме усеченного конуса (нечто вроде ведра с крышкой), который имеет определенный коэффициент отражения микроволнового излучения. Подключенный к конусу магнетрон генерирует электромагнитное излучение в микроволновом диапазоне, которое поступает в резонатор и создает там так называемую стоячую волну. За счет резонанса энергия колебания микроволн возрастает.

Как известно, свет, или электромагнитное излучение, оказывает давление на поверхность. По причине сужения камеры в одну сторону, давление микроволн на меньшее основание усеченного конуса – меньше, чем давление на большее основание. Если рассматривать камеру как закрытую систему, то результатом описанного выше эффекта будет лишь нагрузка на материал камеры, причем на одну ее сторону – больше. Однако, создатель концепции двигателя EmDrive утверждает, что данная система является открытой по причине предельной скорости движения электромагнитного излучения («скорость света»).

Физический принцип действия такого двигателя не ясен в полной мере. Роджер Шойер убежден, что объяснения данной технологии возможно в рамках всем известной ньютоновской механики. Вероятно, в силу наличия коэффициента отражения микроволнового излучения в камере, некоторая малая часть излучение выходит наружу, за пределы резонатора, что делает систему открытой. В то же время, выход излучения со стороны большего основания усеченного конуса происходит в большей степени по причине большей площади основания. Тогда выходящее микроволновое излучение будет аналогом рабочего тела, которое и создает тягу, движущую космический корабль в обратном направлении от излучаемых микроволн.

В то же время, исследователи НАСА предполагают, что истинна действия двигателя лежит намного глубже, в квантовой механике, в общей теории относительности, согласно которой система является открытой. Максимально упростив теорию, можно сказать, что частицы могут исчезать и рождаться в замкнутом контуре пространства-времени.

Возможность реализации двигателя подобным методом оценивали несколько научно-исследовательских организаций, в том числе и НАСА.

Результаты экспериментов

В течение 15-ти лет было проведено множество экспериментов. И хотя результаты большинства из них подтверждали работоспособность концепции двигателя, мнение независимых экспертов отличалось от мнения экспериментаторов. Главной причиной опровержения результатов экспериментов является факт неверной постановки и осуществления эксперимента.

Наконец-то за исследования двигателя EmDrive взялось американское космическое агентство, которое обладает достаточными ресурсами для создания эксперимента, способного вынести окончательный вердикт. А именно — экспериментальная лаборатория НАСА – Eagleworks, где был сконструирован прототип двигателя EmDrive. Двигатель помещался в вакуум, где исключена какая-либо тепловая конвекция, и оказалось, что прототип действительно способен выдавать тягу. Согласно недавнему отчету НАСА , в лаборатории удалось получить тягу, имеющую коэффициент мощности 1,2±0,1 мН/кВт. Этот показатель пока значительно ниже, нежели мощность используемых сегодня ракетных двигателей, однако примерно в сто раз выше, чем мощность фотонных двигателей и солнечных парусов.

С выходом отчета об эксперименте, вероятно, эксперимент над двигателем в земных условиях окончен. Дальнейшие эксперименты над EmDrive НАСА планирует провести в космосе.

Применение

Наличие подобного двигателя в руках человечества значительно расширяет возможности освоения космоса. Начиная с относительно малого – EmDrive, установленный на МКС, значительно понизил бы запасы топлива на станции. Это позволило бы продлить срок эксплуатации станции, а также в разы сократить грузовые миссии по доставке топлива. Следовательно, сократиться финансирование миссий и поддержка работоспособности станции.

Если рассмотреть рядовой геостационарный спутник, на который будет установлен данный двигатель, то масса аппарата уменьшится более чем в два раза. Подобным образом наличие EmDrive скажется и на пилотируемом космическом корабле, который будет двигаться заметно быстрее.

Если еще поработать над мощностью двигателя, то согласно расчетам, потенциал EmDrive позволяет доставить на шестерых астронавтов и некоторое оборудование, после чего – вернуться на Землю – примерно за 4 часа. Аналогично полет до Марса, с подобной технологией, займет пару-тройку месяцев. Полет же до Плутона займет около двух лет. К слову, станции New Horizons потребовалось на это – 9 лет.

Подводя итоги, следует отметить, что технология EmDrive способна значительно повысить скорость космических кораблей, сэкономить на эксплуатации аппаратов, а также топливе. Кроме того, данный двигатель позволяет человечеству осуществить те космические миссии, которые доселе были на границе возможного.

Спутник компании Cannae из шести юнитов CubeSat. Рендер: Cannae Inc.

Эксперты и энтузиасты с 2003 года спорят о возможности существования гипотетического «волшебного» электромагнитного двигателя EmDrive. Принцип его работы очень простой : магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, а факт наличия стоячей волны электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги. Так создаётся тяга в замкнутом контуре, то есть в системе, полностью изолированной от внешней среды
, без выхлопа.

С одной стороны, этот двигатель вроде бы нарушает закон сохранения импульса, на что указывают многие физики. С другой стороны, британский изобретатель Роджер Шойер (Roger Shawyer) свято верит в работоспособность своего EmDrive — и (см. несколько сотен страниц обсуждений на форуме NASASpaceFlight). Проведённые испытания на Земле (результаты 22 испытаний) как будто подтверждают работоспособность EmDrive.

Пришло время положить конец спорам.

Окончательную точку в спорах намерен поставить Гвидо Петта (Guido Fetta) — единомышленник Шойера и конструктор ещё одного гипотетического двигателя Cannae Drive, который работает на том же принципе: генерация микроволн и создание тяги в замкнутом контуре без выхлопа.

17 августа 2016 года Гвидо Петта объявил , что намерен запустить экспериментальный образец Cannae Drive на орбиту — и проверить его в действии. Гвидо Петта является исполнительным директором компании Cannae Inc. Сейчас компания Cannae Inc. лицензировала технологию электромагнитного двигателя фирме Theseus Space Inc., которая выведет на низкую околоземную орбиту спутник CubeSat .

Среди основателей компании Theseus Space — сама Cannae Inc., а также малоизвестные фирмы LAI International, AZ и SpaceQuest.

Дата запуска пока не объявлена. Возможно, энтузиастам удастся собрать деньги и построить экспериментальный аппарат в 2017 году.

Единственная задача этого спутника — испытания двигателя Cannae Drive в течение шести месяцев. Спутник попробует передвинуться с помощью электромагнитной тяги Cannae Drive.

Разработчики Cannae Drive заявляют, что их двигатель способен генерировать тягу до нескольких ньютонов и «более высоких уровней», что лучше всего подходит для использования в маленьких спутниках. Двигателю не требуется топлива, у него нет выхлопа.

Объём двигателя на спутнике CubeSat — не более 1,5 юнитов , то есть 10×10×15 см. Источник питания — менее 10 Вт. Сам спутник будет состоять из шести юнитов .

Спутник компании Cannae. Рендер: Cannae Inc.

Сразу после успешной демонстрации на орбите компания Theseus Space намерена предложить новый двигатель сторонним производителям для использования на других спутниках.

Энтузиасты уверены: если EmDrive работает, то в перспективе станет возможным создание не только эффективных космических двигателей, но и летающих автомобилей, а также кораблей, самолётов — любого транспорта на электромагнитной тяге.

Компания Cannae — не единственная, кто хочет проверить работу электромагнитного двигателя в космосе. Немецкий инженер Пол Коцыла (Paul Kocyla) сконструировал маленький карманный EmDrive , а сейчас собирает деньги в рамках краудфандинговой кампании. Чтобы запустить прототип в космос на мини-спутнике PocketQube , требуется 24 200 евро. За три месяца удалось собрать 585 евро.

Прототип EmDrive немецкого инженера Пола Коцылы

Недавно научные работы Шойера были опубликованы в открытом доступе . «По всему миру люди измеряли тягу. Одни строили двигатели у себя в гаражах, другие — в крупных организациях. Все они выдают тягу, тут нет великой тайны. Кто-то думает, что здесь некая чёрная магия, но это не так. Любой нормальный физик должен понять, как оно работает. Если кто не понимает, ему пора менять работу», — категорично британский инженер.

В прошлом году компания Volvo представила новое семейство 4-цилиндровых 2-литровых силовых агрегатов Drive-E . Линейка на данный момент включает два бензиновых мотора — Т5 мощнос­тью 245 л. с. и Т6, развивающий 306 л.с., а также дизель D4 с отдачей 181 л.с. В планах расширение этого ряда: мощность дизельных двигателей Drive-E будет составлять от 120 до 230 л.с., а бензиновых — от 140 до 306 л.с. (возможно, и более). Добиться этого будет несложно, применяя нагнетатели различной конст­рукции и производительнос­ти. Так, при одинаковом объеме бензиновых двигателей Т5 и Т6 первый снабжен турбонаддувом, а второй — комбинацией турбины и механического нагнетателя. Отсюда и разница в отдаче.

Что до нового турбодизеля Drive-E D4, то его изюминкой стала технология точного контроля впрыска топ­лива i-ART (intelligent Accuracy Refinement Technology). Главное ее отличие от распространенных сегодня систем Common Rail — в наличии индивидуальных датчиков давления и управляющих впрыском микроконтроллеров в каждой из четырех форсунок. Система i-ART, отслеживая давление в каждой форсунке, позволяет точнее дозировать подачу топлива в цилиндры двигателя. Это обеспечивает повышение экономичности и плавности работы мотора. Сокращению расхода топлива и вредных выб­росов способствует также повышенное до 2500 бар давление впрыска. К примеру, на модели Volvo XC70 с новым Drive-E D4 расход горючего составляет 4,9 л/100 км против 5,9 л/100 км с прежним дизелем.

Высокая экономичность, кстати, свойственна и бензиновым агрегатам линейки Drive-E. Так, у переднеприводного Volvo S60 с новым мотором Т5 расход бензина сократился с 8,6 л/100 км (с предыдущим Т5 — 249 л.с.) до 6,0 л/100 км в смешанном цикле, а на кроссовере XC60 тот же двигатель Drive-E Т5 выигрывает у предшественника (240 л.с.) почти два литра на сотню — 6,7 л/100 км против 8,5 л/100 км. Справедливости ради надо заметить, что существенный вклад в эту экономию вносит и новый 8-ступенчатый «автомат» Aisin.

В России новые моторы уже доступны. Правда, пока только два — на первых порах покупателям предлагают полноприводный универсал XC70 с дизелем D4 и модели S60, S80 и XC60 с бензиновым Т5 . Вместе с новыми силовыми агрегатами дебютировали также системы мониторинга полосы движения и помощи при параллельной парковке, а также электрический усилитель руля с тремя режимами настройки.

Всегда онлайн!

Мультимедийная система Sensus Connect — еще одна новинка, которая недавно появилась на российских моделях Volvo. Главная «фишка» — дос­туп к различным онлайн-сервисам и встроенный браузер для интернет-серфинга. Подключение к Всемирной паутине открывает, например, возможность слушать более 100 тыс. интернет-радиостанций с помощью сервиса TuneIn. Можно развернуть в автомобиле собственную точку доступа Wi-Fi, рассчитанную на подключение до восьми мобильных гаджетов. А можно, установив на смартфон специальное приложение, удаленно получать информацию о своем автомобиле. Карты в Sensus Navigation можно обновлять самостоятельно. В ближайшее время должна появиться возможность скачивать и устанавливать приложения. Ну а управление системой Sensus Connect организовано как посредством интерфейса на центральной консоли или на руле, так и с помощью голосового управления, что позволяет водителю не отвлекаться от дороги.

Евгений Золотов

Рассказ о «невозможном» двигателе EmDrive, стал одним из самых читаемых её материалов. И, конечно, я постоянно отслеживал тему, надеясь однажды написать продолжение. Но случай такой предоставился только на днях: солидным научным журналом опубликована статья группы сотрудников одной из лабораторий NASA, не просто испытавших движок, чтобы в очередной раз измерить возникающую тягу, но и предоставивших отчёт об испытаниях на суд независимых экспертов (то, что называется peer review), не выявивший серьёзных ошибок. А это значит, что возможность «невозможного» двигателя стала теперь ещё на порядок больше.

Если вы забыли или никогда не слышали, позвольте восстановить картину в общих чертах EmDrive, как его обычно называют, это по большому счёту обычная микроволновая печь, только выполненная не в форме куба, а в форме усечённого и, главное, закрытого с обеих сторон конуса. На узком конце крепится СВЧ-излучатель, включается, и — всё!

Топлива, которое выбрасывалость бы «за борт», здесь нет. Так что, согласно классической физике, а именно Закону сохранения импульса, тяга возникнуть не может. Однако изобретатели EmDrive (британский инженер Роджер Шаер и позже занявшиеся той же темой независимо другие личности) настаивают, что по разным причинам — из-за «квантовой несбалансированности» или ещё чего-нибудь в том же духе, что не учитывает современная физика — тяга таки имеет место быть и её, якобы, даже удалось измерить.

Заметьте, что Шаер и прочие вовсе не утверждают, что законы Ньютона неверны. Они лишь говорят, что наткнулись на эффект, который уточнит существующие законы. Это принципиально важный момент, который сильно помог «ЭМ-движителю» — обеспечив ему интерес со стороны серьёзных исследователей.

Отсюда начинается парадоксальная часть. С одной стороны, все здравомыслящие научно-популярные и научные ресурсы считают такой движок псевдонаучным. С другой — за него неожиданно взялись вполне серьёзные люди: сперва несколько научных групп из Китая, а потом и NASA. О китайцах с тех пор ничего не слышно, а вот американцы не потерялись: в США эта работа финансируется из кармана налогоплательщиков, поэтому результаты должны быть доступны всем.

И вот два года назад появляется первый, весьма обнадёживающий отчёт NASA: тяга действительно есть, хоть и по неизвестной причине. А на днях престижный Journal of Propulsion and Power публикует от сотрудников лаборатории NASA Eagleworks — в которой факт возникновения тяги снова подтверждается, причём в этот раз на чувствительном торсионном подвесе в вакууме (но по-прежнему на Земле). А ещё предлагается осторожное объяснение.

Объяснение — далеко не главная часть статьи, потому что является скорее догадкой, но именно оно наделало больше всего шуму. Дело в том, что привлечена существующая теория, которой буквально почти сотня лет: теория волны-пилота (Pilot wave). Её выдвинули ещё в 20-х годах прошлого века и потом несколько раз уточняли.

Боюсь, я объясню её лишь очень грубо (и буду признателен, если знатоки поправят!), но суть, в общем, в предположении, что мы вынуждены описывать квантовые процессы с помощью неудобных статистических методов лишь потому, что не замечаем некоей более низкоуровневой реальной динамики квантовых частиц — которые на самом деле движутся подобно макроскопическим телам, по вполне конкретным траекториям, определяемым свойствами вакуума. Здесь эта теория пригодилась, потому что позволяет объяснить вакуум как среду, поддерживающую колебания плотности: EmDrive передаёт вакууму импульс (отталкивается от него, словно от воды) и именно таким образом возникает тяга в замкнутой системе.

И тут следует подчеркнуть две важных вещи. Во-первых, теория волны-пилоты — не псевдонаучная выдумка, а одно из множества равновероятных объяснений квантовых процессов, которое удовлетворительно точно описывает наблюдаемые эффекты и подтверждается в том числе экспериментальными данными. И, во-вторых, сам факт публикации статьи NASA в таком издании как минимум снимает вопрос о корректности измерения тяги на подвесе (помнится, это был один из аргументов скептиков: мол, в настоящем космосе движок себя поведёт иначе). Попросту говоря, статью можно понимать так: в NASA не знают наверняка, почему тяга возникает, но знают, как её измерить — и простой читатель может на них в этом положиться.

Отсюда — новый простор для предположений. Опуская цифры, которым сейчас в общем-то придавать большого значения не следует (задачей была демонстрация существования эффекта, а поиск путей оптимизации — в списке на будущее), авторы работы констатируют: уже в текущем виде EmDrive хоть и на порядок менее эффективен классических ракетных движков, зато на два порядка эффективней других «безвыхлопных» движителей, как то солнечного паруса, разгона лазером, фотонного двигателя. Учитывая, что ограничение по скорости накладывается только скоростью света, а по мощности вообще никаких (ничто не мешает выстраивать такие двигатели буквально многокилометровыми батареями — хватило бы электричества, чтобы их запитать!), это делает EmDrive самым перспективным направлением для исследования и освоения Солнечной системы как минимум.

А значит, всё упирается теперь в генеральную проверку в космосе. Китайцы, напомню, уже намеревались такую провести. Провели ли и с какими результатами? Неизвестно. Однако в данном случае тишина заставляет скорее насторожиться, нежели разочароваться. Ведь ясно, что первый, кто подтвердит работу такого движка в космосе, а потом и первый, кто даст теоретическое обоснование, станут родоначальниками новой ветви физики и отцами неожиданных, непредсказуемых открытий и технологий!

Как хорошо сказал кто-то, представить, куда EmDrive приведёт нас, если окажется правдой, мы не в силах, поскольку стоим в самом начале пути. Как спектральные линии в конце концов привели к полупроводниковой революции, так и «невозможный двигатель» «отталкивающийся от вакуума», вовсе не обязательно должен стать лишь основой для ракетной техники будущего. Обязательно обнаружатся побочные эффекты, будут сделаны смежные открытия, поставлены новые вопросы: не каждый день, год и даже век удаётся уточнить или опровергнуть один из фундаментальных законов физики!

И как же приятно, что живём мы как раз в те дни, когда эта история пишется!

Военные США заказали себе гравицапу — так называемый EmDrive

Комсомольская правда

НаукаНаука: Клуб любознательных

Владимир ЛАГОВСКИЙ

19 сентября 2018 20:30

Пентагон выделил более миллиона долларов британским ученым — они будут мастерить космический двигатель, который парадоксальным образом создает тягу без отброса массы.

В Министерстве обороны США решили, что EmDrive можно построить.

DARPA ( Defense Advanced Research Projects Agency) — Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США выделило 1,3 миллиона долларов на так называемый EmDrive — электромагнитный двигатель, который создает тягу без отброса массы. У нас его называют «Гравицапа», вспоминая фантастический фильм «Кин-дза-дза», в котором подобное сверхъестественное устройство перемещало в космическом пространстве бродячих артистов — со скрипом, но без реактивных струй.

Мастерить EmDrive американские военные доверили британским ученым — конкретно физикам, которых возглавил доктор Майк Маккаллох (Michael McCulloch) из Плимутского университета (University of Plymouth).

EmDrive изобрел другой британский ученый — Роджер Шойер (Roger Shawyer). Еще в 2000 году он продемонстрировал его работающий прототип. Чем вызвал споры, которые не утихают до сих пор. Двигатель создавал тягу, что, по мнению традиционно мыслящих ученых, противоречит законам Ньютона — конкретно закону сохранения импульса. Поэтому еще одно название «гравицапы» — «невозможный двигатель».

Роджер Шойер — изобретатель EmDrive — рядом с одним из первых прототипов своего «невозможного» двигателя.

«Невозможный двигатель» похож на ведро, закрытое с двух сторон. Внутри — источник СВЧ-излучения. Его создает магнетрон — примерно такой же, который генерирует волны в бытовой микроволновке. И все. Включаешь «микроволновку» — возникает сила, которая действует по направлению к донышку большей площади.

Энтузиасты построили уже несколько «гравицап» и продолжают строить.

Два года назад «ведро» с магнетроном внутри спаяли в исследовательском центре НАСА (Johnson Space Center in Texas) — конкретно в лаборатории Eagleworks Laboratory (она же Advanced Propulsion Physics Laboratory ). В рецензируемом научном журнале Journal of Propulsion and Power были опубликованы результаты с описанием экспериментов и задокументированным «достижением» — тягой в 1,2 миллиньютона на киловатт. Немного. Но если верить специалистам, и такой хватит, что бы долететь до Марса за 10 недель, а до Луны — аж за 4 часа. Это в разы быстрее, чем на ракете с традиционными двигателями.

Испытания в НАСА: специалисты подтвердили наличие тяги.

Дальнейшие эксперименты в НАСА показали: EmDrive работает и в вакууме. То есть, двигатель и в самом деле можно использовать для привода космических аппаратов.

Визулизация НАСА: «ведро» каким-то образом концентрирует СВЧ-излучение на донышках.

Свои — успешные — эксперименты провели и китайцы — специалисты Китайской академии космических технологий (China Academy of Space Technology — CAST) и Китайского космического агентства (China’s Space Agency).

Похоже, что эти достижения и воодушевили DARPA, которое решило рискнуть миллионом долларов. И отнюдь не случайно военные доверили деньги Майку Маккаллоху. Он один из первых поверил в EmDrive и даже создал целую теорию — так называемой квантовой инерции (quantised inertia — QI), объясняющую, почему «невозможный двигатель» фурычит.

Маккаллох полагает, что тягу — эту самую инерцию — генерирут излучение, возникающее в пространстве за счет квантовых эффектов. По сути «ведро» с магнетроном материализует его — это самое излучение.

По словам ученого, которые приводит сайт Плимутского университета, квантовая инерция позволит совершить переворот в освоении космического пространства поскольку позволит отказаться от ракетного топлива. Ведь для полетов понадобится лишь электричество.

На такое, конечно же, миллиона не жалко.

Доктору Маккаллоху будут помогать испанские ученые (University of Alcala in Spain) и немецкие физики (Technische Universität Dresden in Germany). За 18 месяцев им предстоит создать математическую модель, основанную на теории квантовой инерции. Затем — построить действующую модель и испытать ее в испанских и немецких лабораториях.

Доктор Майк Маккаллох (справа) до своим немецким коллегой профессором Липпертом (Prof. Dr. Dr. Lippert).

Далее, если ученым будет сопутствовать успех, а квантовая инерция не окажется мифом, «гравицапу» проверят в космосе.

«Гравицапы» помчат от звезды до звезды.

ПРОГНОЗ

Долетим до Альфа Центавра

Расчеты свидетельствуют: даже слегка модернизированный EmDrivе — например, оснащенный сверхпроводящими магнитами, «потянет» с силой в 3 тонны на каждый киловатт подводимой электрической энергии. То есть, позволит создавать даже летающие автомобили — как фильме «Пятый элемент».

Космический корабль, оснащенный «гравицапами Шойера- Маккаллоха», сможет разогнаться до скорости в 10 процентов от скорости света. Это 30 тысяч километров в секунду — в тысячу раз быстрее, чем сейчас летают самые стремительные земные космические аппараты. Кто знает, вдруг именно EmDrivе сделает реальными межзвездные путешествия. Скажем, до Альфа-Центавра — ближайшей к нам системы — может будут добраться меньше, чем за 100 лет.

Если летать лишь в пределах Солнечной системы, то кораблям, оснащенным «невозможными» двигателями, и в самом деле не понадобится топливо. СВЧ-излучение можно будет генерировать за счет энергии от солнечных батарей. А для дальних экспедиций, конечно же, потребуются какие-нибудь мощные источники. Например, ядерные реакторы. Или термоядерные — когда-нибудь их же создадут.

О том, что ждет межзвездную экспедицию, читайте НАСА: похоже, что планета у ближайшей к Солнцу звезды обитаема

Возрастная категория сайта 18+

Сетевое издание (сайт) зарегистрировано Роскомнадзором, свидетельство Эл № ФС77-80505 от 15 марта 2021 г.

И.О. ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА — НОСОВА ОЛЕСЯ ВЯЧЕСЛАВОВНА.

Сообщения и комментарии читателей сайта размещаются без
предварительного редактирования. Редакция оставляет за собой
право удалить их с сайта или отредактировать, если указанные
сообщения и комментарии являются злоупотреблением свободой
массовой информации или нарушением иных требований закона.

АО «ИД «Комсомольская правда». ИНН: 7714037217 ОГРН: 1027739295781
127015, Москва, Новодмитровская д. 2Б, Тел. +7 (495) 777-02-82.

Исключительные права на материалы, размещённые на интернет-сайте
www.kp.ru, в соответствии с законодательством Российской
Федерации об охране результатов интеллектуальной деятельности
принадлежат АО «Издательский дом «Комсомольская правда», и не
подлежат использованию другими лицами в какой бы то ни было
форме без письменного разрешения правообладателя.

Приобретение авторских прав и связь с редакцией: [email protected]

Мифическая форма космического движения наконец-то получает настоящее испытание

С момента зарождения космической эры мечте о поездке в другую солнечную систему мешала «тирания ракетного уравнения», которое налагает жесткие ограничения на скорость и размер космического корабля, который мы запускаем в космос. Ученые подсчитали, что даже с самыми мощными на сегодняшний день ракетными двигателями потребуется 50 000 лет, чтобы добраться до нашего ближайшего межзвездного соседа, Альфы Центавра. Если люди когда-нибудь надеются увидеть инопланетный рассвет, время в пути должно будет значительно сократиться.

Из передовых концепций двигателей, которые теоретически могли бы осуществить это, немногие вызвали столько ажиотажа и споров, как EmDrive. Впервые описанный почти два десятилетия назад, EmDrive работает путем преобразования электричества в микроволны и направления этого электромагнитного излучения через коническую камеру. Теоретически микроволны могут воздействовать на стенки камеры, чтобы создать достаточную тягу для приведения в движение космического корабля, когда он окажется в космосе. Однако на данный момент EmDrive существует только в качестве лабораторного прототипа, и до сих пор неясно, способен ли он вообще создавать тягу. Если это так, силы, которые он генерирует, недостаточно сильны, чтобы их можно было заметить невооруженным глазом, не говоря уже о том, чтобы приводить в движение космический корабль.

Однако за последние несколько лет несколько исследовательских групп, в том числе одна из НАСА, утверждают, что им удалось создать тягу с помощью EmDrive. Если это правда, то это станет одним из крупнейших прорывов в истории освоения космоса. Проблема в том, что тяга, наблюдаемая в этих экспериментах, настолько мала, что трудно сказать, реальна ли она.

Technische Universität Dresden

Решение заключается в разработке инструмента, который может измерять эти мизерные величины тяги. Поэтому группа физиков из Немецкого технического университета в Дрездене решила создать устройство, которое удовлетворило бы эту потребность. Возглавляемый физиком Мартином Таймаром проект SpaceDrive направлен на создание инструмента, настолько чувствительного и невосприимчивого к помехам, что он раз и навсегда положит конец спорам. В октябре Таймар и его команда представили свой второй набор экспериментальных измерений EmDrive на Международном астронавтическом конгрессе, и их результаты будут опубликованы в Acta Astronautica в августе этого года. Основываясь на результатах этих экспериментов, Таймар говорит, что решение саги об EmDrive может появиться только через несколько месяцев.

Многие ученые и инженеры отвергают EmDrive, потому что он нарушает законы физики. Микроволны, давящие на стенки камеры EmDrive, похоже, создают тягу ex nihilo, которая противоречит закону сохранения импульса — все это действие и никакой реакции. Сторонники EmDrive, в свою очередь, апеллировали к интерпретациям квантовой механики, чтобы объяснить, как EmDrive может работать, не нарушая ньютоновской физики. «С теоретической точки зрения никто не воспринимает это всерьез, — говорит Таймар. Если EmDrive способен создавать тягу, как заявляют некоторые группы, он говорит, что они «понятия не имеют, откуда исходит эта тяга». Когда в науке возникает теоретический раскол такого масштаба, Таймар видит только один способ закрыть его: экспериментировать.

В конце 2016 года Таймар и еще 25 физиков собрались в Эстес-Парке, штат Колорадо, на первую конференцию, посвященную EmDrive и связанным с ним экзотическим двигательным установкам. Одна из самых захватывающих презентаций была сделана Полом Марчем, физиком из лаборатории NASA Eagleworks, где он и его коллега Гарольд Уайт тестировали различные прототипы EmDrive. Согласно презентации Марча и последующей статье, опубликованной в Journal of Propulsion and Power , он и Уайт наблюдали тягу в несколько десятков микроньютонов в своем прототипе EmDrive. (Для сравнения, один двигатель SpaceX Merlin производит около 845 000 ньютонов тяги на уровне моря.) Проблема для Гарольда и Уайта, однако, заключалась в том, что их экспериментальная установка допускала несколько источников помех, поэтому они не могли сказать, наверняка, было ли то, что они наблюдали, тягой.

Таймар и дрезденская группа использовали точную копию прототипа EmDrive, который Гарольд и Уайт использовали в своих испытаниях в НАСА. Он состоит из медного усеченного конуса — конуса с обрезанной вершиной, длиной чуть меньше фута. Эта конструкция восходит к инженеру Роджеру Шойеру, который впервые описал EmDrive в 2001 году. Во время испытаний конус EmDrive помещается в вакуумную камеру. Снаружи камеры устройство генерирует микроволновый сигнал, который по коаксиальным кабелям передается на антенны внутри конуса.

Дрезденская команда уже не в первый раз пытается измерить почти незаметную силу. Они построили аналогичные приспособления для работы с ионными двигателями, которые используются для точного позиционирования спутников в космосе. Эти микроньютоновские двигатели использовались в миссии LISA Pathfinder, которая нуждается в чрезвычайно точном позиционировании для обнаружения слабых явлений, таких как гравитационные волны. Но для изучения EmDrive и подобных безтопливных двигательных установок, по словам Таймара, требовалось наноньютоновое разрешение.

Их подход заключался в использовании крутильных весов, весов маятникового типа, которые измеряют величину крутящего момента, приложенного к оси маятника. Менее чувствительная версия этого баланса также использовалась командой НАСА, когда они думали, что их EmDrive создает тягу. Чтобы точно измерить небольшую силу, команда из Дрездена использовала лазерный интерферометр для измерения физического смещения весов баланса, создаваемого EmDrive. По словам Таймара, их торсионная шкала имеет разрешение в наноньютон и поддерживает двигатели весом в несколько фунтов, что делает ее самым чувствительным балансом тяги из существующих.

EmDrive, «невозможный» космический двигатель НАСА, действительно невозможен

Экспериментальная установка EmDrive в NASA Eagleworks, где они пытались изолировать и протестировать… [+] безреактивный двигатель. Они нашли небольшой положительный результат, но было неясно, связано ли это с новой физикой или просто с систематической ошибкой.

Одной из заветных мечтаний людей во всем мире является безграничная свободная энергия. Это способность делать невозможное: вытягивать энергию из самого пустого пространства; создать устройство, которое вращается все быстрее и быстрее без источника энергии; для ускорения ракеты без топлива или топлива. Однако законы физики всегда стояли на пути.

Несколько лет назад несколько изобретателей-отступников придумали еще одно воплощение этой идеи в виде устройства под названием EmDrive. Эта электромагнитная полость утверждала, что это двигатель, который не требует топлива и не выбрасывает выхлопные газы. Ему просто требовалась входная мощность, и он мог преобразовывать эту энергию в тягу. Это нарушило бы законы физики, но эксперименты показали, что это сработало.

До сих пор, пока команда под руководством Мартина Таймара не раскрыла, что на самом деле происходит за кулисами. Этот предполагаемый «невозможный» космический двигатель, как оказалось, на самом деле слишком хорош, чтобы быть правдой.

Многие энтузиасты предлагали использовать «невозможный космический двигатель» для межзвездных путешествий, но… [+] от наблюдаемой таинственной тяги до звездолета долгий путь.

Марк Радемейкер для NASA Eagleworks

Каждое действие имеет равное противодействие. Это один из самых фундаментальных законов физики, впервые сформулированный Ньютоном более 300 лет назад. Каждый эксперимент, который мы когда-либо проводили, подтверждал это правило; каждое сделанное измерение согласовывалось с ним. Каждый раз, когда один объект воздействует на другой, это означает, что есть равная и противоположная сила, приложенная вторым объектом к первому. Каждый раз, когда один объект меняет свой импульс во Вселенной, должен быть другой, который меняет свой импульс на равную и противоположную величину.

Вечный двигатель долгое время был священным Граалем мастеров и изобретателей, но он нарушает законы… [+] физики, в том числе 3-й закон Ньютона и законы термодинамики.

Norman Rockwell / Popular Science

Сама идея о том, что у вас может быть «безреактивный двигатель», эквивалентна вечному двигателю: нечто, явно нарушающее известные законы физики. Действие без равной и противоположной реакции — или, как иногда утверждают их сторонники, вообще без реакции — перевернуло бы огромное количество наших знаний о Вселенной. Тем не менее, это никогда не останавливало некоторых людей от попыток, поскольку попытки запатентовать устройства, нарушающие законы физики, предпринимаются постоянно. Многие области науки изобилуют ремесленниками, изобретателями и учеными, пытающимися сделать невозможное. EmDrive — последнее повальное увлечение в длинной череде этих претензий.

Устройство EmDrive, первоначально представленное компанией Роджера Шойера, SPR Limited.

СПР Лимитед

Несколько лет назад изобретатель по имени Роджер Шойер заявил, что изобрел рабочий прототип именно такого безреактивного двигателя. EmDrive, сокращенно от электромагнитного привода, утверждал, что, создав резонаторную полость, заполненную фотонами, где один конец полости уже, чем другой, вы создадите результирующую тягу даже без выхлопа. По словам Шойера и других, эти устройства действительно создавали небольшую, но не нулевую тягу без какой-либо заметной формы выхлопа.

Хотя верующих было много, научный ответ по умолчанию — скептический. Законы физики не так легко нарушить, а законы, которые были хорошо установлены при самых разных испытаниях и условиях, нарушить еще труднее. Когда коллаборация OPERA заявила об обнаружении нейтрино со скоростью, превышающей скорость света, в начале десятилетия, по умолчанию предполагалось, что в их эксперименте был изъян, а не в том, что теория относительности Эйнштейна вдруг оказалась неверной. Когда Понс и Флейшман объявили о холодном синтезе, по умолчанию предполагалось, что их система обнаружения и измерения ошибочна. И когда Шойер объявил об успехе EmDrive, можно было ожидать, что он обманывал себя.

Шойер со своим устройством. Тот ли это человек, который свергнет Ньютона, Клаузиуса, Больцмана и… [+] других титанов физики, законы которых стоят сотни лет? Или он был бы тем, кто в ошибке?

Роджер Шойер / Satellite Propulsion Research

Обмануть себя очень легко! Особенно, когда вы сами считаете, что изобрели что-то новое или революционное, вы очень хотите, чтобы дела шли в пользу того, что вы сделали новое открытие. Но именно поэтому требуется независимое подтверждение и проверка в качестве первого шага перед принятием новых, революционных идей. Как однажды сказал Ричард Фейнман:

Для успешной технологии реальность должна иметь приоритет над связями с общественностью, так как природу нельзя обмануть.

Людей легко обмануть. А вот саму Вселенную обмануть гораздо сложнее.

Умный трюк с проводкой мог легко «обмануть» токоизмерительное устройство, когда на самом деле внешний… [+] источник питал предполагаемый термоядерный генератор. Это пример устройства обмана, когда обман является преднамеренным, в отличие от самообмана, которым невольно занимаются многие другие исследователи.

Peter Thieberger, 2011

Однако тайна стала еще глубже в 2016 году, когда команда НАСА во главе с энтузиастом диких идей Гарольдом «Сонни» Уайтом построила свой собственный прототип, испытала его и обнаружила, что тяга действительно существует. что они не могли объяснить. Когда они включили питание устройства, они увидели дополнительную тягу и вообще не заметили какой-либо «реакции», чтобы сбалансировать это действие. Это означало бы, если бы это было правильно, насильственное ниспровержение законов физики, как мы их понимали. Когда вы смотрите на данные, которые команда собрала и опубликовала, кажется, что есть довольно четкая подпись, ну,  что-то .

Данные испытаний НАСА EmDrive действительно кажутся реальным эффектом, но действительно ли это связано с… [+] безотказным двигателем? Или может иметь место систематический эффект?

Х. Уайт и др., «Измерение импульсной тяги из закрытой радиочастотной полости в вакууме», AIAA 2016

Но является ли это свидетельством новой физики? Или все экспериментальные группы обманывали себя, включая команду Сонни Уайта? Согласно новой статье, опубликованной на этой неделе командой под руководством Мартина Таймара, был один эффект, который не учитывала ни одна из команд: магнитные поля, создаваемые электрическими проводами, питающими предполагаемый EmDrive.

Поверхностное магнитное поле активного EMdrive во время испытаний НАСА. Не отображаются… [+] внешние магнитные поля от проводов, земли и т.п.

Форумы космических полетов НАСА, через Криса Бергина

Электрические и магнитные поля и силы сложны именно потому, что электромагнитное поле невероятно мощное. Каждый раз, когда у вас есть движущийся электрический заряд, вы создаете ток, который сам по себе создает магнитное поле. Каждый раз, когда магнитное поле изменяется, оно индуцирует электрическое поле. Поскольку каждый атом состоит из положительных и отрицательных электрических зарядов, неизбежно, что почти все может иметь небольшое электромагнитное поле. Даже сама Земля благодаря механизмам в ядре нашей планеты имеет собственное внутреннее магнитное поле. И это становится во много раз хуже, когда вы смотрите на экспериментальные установки EmDrive и устройств, подобных EmDrive, и видите все токоведущие провода, ведущие к аппарату и обратно.

Экспериментальная установка EmDrive, использовавшаяся в испытаниях НАСА в 2016 году.

Команда Таймара впервые сделала настройку EmDrive, которая устранила эту потенциальную систематическую ошибку. Есть два класса ошибок, которые могут возникать в экспериментальной физике:

1. Статистические ошибки, когда есть неотъемлемая неопределенность или случайность того, что вы измеряете. Многочисленные последующие измерения приведут к усреднению этого типа ошибки.
2. Систематические ошибки, при которых результаты ваших экспериментов изначально предвзяты из-за того, как вы настроили свой эксперимент. Каждое измерение, которое вы делаете, будет смещено таким же образом.

Невидимой систематикой было разрешение OPERA для нейтрино со скоростью, превышающей скорость света, и ожидалось, что это будет разрешение и для EmDrive, поскольку другие возможные объяснения были крайне спекулятивными.

EMdrive в установке SPR Ltd. Обратите внимание на огромное количество проводов и петель проводов, печально известных… [+] создаваемыми ими магнитными полями, присущими этой установке.

Roger Shawyer / SPR Ltd.

Результаты Таймара точно соответствуют объяснению систематической ошибки: при правильно экранированном аппарате, без дополнительных электромагнитных полей, наводимых проводами, тяга не наблюдается ни при какой мощности. . Они пришли к выводу, что эти индуцированные электрическими проводами поля, явно присутствующие в других установках, являются вероятными виновниками наблюдаемой необъяснимой тяги:

Наши результаты показывают, что магнитное взаимодействие от недостаточно экранированных кабелей или двигателей является основным фактором, который необходимо учитывать при правильном измерении тяги в мкН для устройств этого типа.

Насколько нам известно, для ракет по-прежнему требуется топливо. EmDrive вовсе не бесшумный привод, и все законы физики должны работать. Короче, мы обманули себя.

Независимо от того, какой тип или конструкция ракеты когда-либо была предложена, топливо определенного типа всегда. .. [+] требуется для сохранения импульса. При правильном учете электрических и магнитных полей EmDrive больше не выглядит жизнеспособным вариантом.

NASA / MSFC

Наука никогда не кончается, и эта статья, какой бы убедительной она ни была, наверняка не станет последним словом в этой теме. Многие будут продолжать исследовать его, строить прототипы и искать сигнатуры тяги без какого-либо выхлопа: действие без реакции. Возможно, что при некоторых до сих пор неизвестных условиях закон действия-противодействия нарушается на каком-то уровне. Но EmDrive, вероятно, не так. Противодействие электромагнитным полям, создаваемым вашими собственными электрическими проводами, не является нарушением принципа действия-противодействия и не может питать космический корабль. EmDrive был объявлен «невозможным» космическим приводом, который казался слишком хорошим, чтобы быть правдой. Проверка требуется всегда, как и полное устранение систематических ошибок. Нас, людей, легко обмануть, но природу обмануть не так-то просто. Похоже, что вечный двигатель, каким он был всегда, до сих пор является нашей несбыточной мечтой.

Эта забытая теория может быть недостающей частью, объясняющей, как работает электромагнитный двигатель ‘ согласно одному из самых фундаментальных законов физики — третьему закону движения Ньютона.

Теперь группа физиков выдвинула альтернативное объяснение — оказывается, что ЭМ-привод может работать, не нарушая никаких научных законов, если принять во внимание странную и часто упускаемую из виду идею квантовой физики — теорию пилотной волны.

Для тех, кому нужно освежить в памяти, суть проблемы в том, что ЭМ, или электромагнитный, двигатель создает тягу без какого-либо топлива или топлива.

Это здорово, потому что это означает, что мы можем добраться до космоса с гораздо меньшей полезной нагрузкой — предполагается, что он может даже доставить нас на Марс в течение 72 дней.

Но это также и озадачивает, потому что, согласно третьему закону Ньютона, каждое действие должно иметь равное и противоположное противодействие. Таким образом, без выталкивания какого-либо топлива с одного конца двигатель не сможет создавать тягу в противоположном направлении.

Тем не менее, как показала рецензируемая статья НАСА в прошлом году, двигатель действительно создает тягу , по крайней мере, насколько мы можем сейчас судить. И относительно большая тяга при этом. Мы просто не знаем, как.

Итак, либо наше понимание физики неверно, либо мы упускаем из виду большую часть головоломки, когда речь заходит об электромагнитном приводе.

В новой статье, опубликованной в The Journal of Applied Physical Science International , приводится аргумент о том, что нам не хватает теории пилотной волны — несколько противоречивой альтернативной интерпретации квантовой механики.

Исследователи Хосе Крока и Паулу Кастро из Центра философии наук Лиссабонского университета в Португалии предполагают, что теория пилотной волны может не только объяснить загадочное поведение электромагнитного двигателя, но и сделать его еще более мощным.

«Мы обнаружили, что, применяя теорию пилотной волны к усеченной [или конусной] электромагнитной волне НАСА, мы можем объяснить ее тягу без какого-либо внешнего воздействия на систему, как того требует третий закон Ньютона», — сказал Кастро ScienceAlert по электронной почте. .

Так что же такое теория пилотной волны? В настоящее время большинство физиков придерживаются копенгагенской интерпретации квантовой механики, согласно которой частицы не имеют определенного местоположения до тех пор, пока их не наблюдают.

Теория волн-пилотов, с другой стороны, предполагает, что частицы всегда имеют точное положение, но для того, чтобы это было так, мир должен быть странным и в других отношениях — вот почему многие физики отвергли идея.

Но в последние годы теория пилотной волны становится все более популярной. В своей последней статье команда показала, что эту теорию можно немного изменить, чтобы применить к чему-то большему. Скажем, ЭМ-привод. И это может объяснить результаты, которые мы наблюдаем.

По сути, теория пилотной волны утверждает, что объект излучает волновое поле, а затем притягивается или притягивается к областям этого поля с более высокой интенсивностью или плотностью энергии. Таким образом, волновое поле фактически «управляет» объектом, отсюда и название.

С помощью моделирования команда показала, что достаточно сильное и асимметричное электромагнитное поле может действовать как пилотная волна. И это именно то, что генерирует привод EM.

Поскольку конус или усеченный конус электромагнитного привода асимметричен, он также будет генерировать асимметричное волновое поле. В результате стенки ЭМ привода будут двигаться в сторону областей с большей интенсивностью, создавая тягу.

Хотя это может звучать красиво, на самом деле это также было возможным решением, предложенным исследователями NASA Eagleworks в их основополагающей статье в прошлом году, где они впервые сообщили о тяге, создаваемой их устройством:

«[Вспомогательная физическая модель, используемая для получения силы на основе рабочих условий в тестовой статье, может быть классифицирована как нелокальная теория скрытых переменных или, для краткости, теория пилотной волны».

Чтобы было ясно, исследователи из Лиссабонского университета еще не проверяли свое предложение на реальном устройстве.

Они только показали, что, с точки зрения моделирования, пилотная волна может управлять электромагнитным двигателем. Но они также показали, как эту идею можно проверить в будущем.

«На данный момент самые строгие эмпирические доказательства исходят от поведения электромагнитного двигателя», — сказал Кастро ScienceAlert. «Однако мы также разработали эксперимент для обнаружения и модуляции субквантовых волн».

Важно отметить, что если гипотеза подтвердится, это будет означать, что ЭМ-накопитель будет , а не должны нарушать третий закон Ньютона. И команда надеется, что это может привести к серьезному восприятию устройства и более широкому его тестированию.

«ЭМ-привод — будущее космических двигателей», — сказали они. «[Хотя] он, возможно, найдет свое первоначальное применение в наноспутниках или нанодронах, по крайней мере, до того, как эффект можно будет распространить на более тяжелые машины».

Важно отметить, что если экспериментальная волна действительно объясняет тягу позади устройства, то это также может привести к тому, что двигательная установка станет еще более мощной в будущем, и это так же просто, как изменение формы.

«Мы видели, что эффект можно усилить, используя другую форму усеченного конуса, — сказал Кастро. «На самом деле ожидается, что экспоненциальная форма трубы увеличит тягу».

В настоящее время команда рассматривает возможность создания собственной экспериментальной установки для изучения явления и пригласила всех, кто интересуется проектом, связаться с ними.

Тем временем команда NASA Eagleworks продолжает испытания своего устройства. И есть также группы, желающие протестировать ЭМ-привод в космосе — или, по некоторым слухам, уже делающие это — что действительно раз и навсегда покажет, работает ли он.

Нам еще многое предстоит узнать о таинственном электромагнитном двигателе, и эта тема продолжает разделять научный мир. Но независимо от того, станет ли это будущим космических путешествий, по крайней мере, оно учит нас больше о физике, управляющей нашим миром.

Новое исследование опубликовано в The Journal of Applied Physical Science International.

Бумага EMdrive и то, что, по мнению первого изобретателя Роджера Шойера, происходит

Ключ к экспериментам с EMDrive — доказательство того, что двигатель реален и будет работать в космосе. Найдите способ с помощью теории или эксперимента увеличить эффект.

Если это реально и эффект можно увеличить, то, по крайней мере, космические путешествия преобразятся.

Вот информация из газеты Shawyer, FAQ с его веб-сайта и его видео. Роджер Шойер — изобретатель EMdrive.

* Не без реакции, но без двигателя
* Опыт Шойера связан с исследованиями в британской армии, а затем в космической отрасли
* Основные игроки в Великобритании, Китае и США проводят исследования EMDrive
* По крайней мере еще три страны (о которых Шойер знает ) работают серьезные программы и факультеты вузов и частные лица

Китайский Северо-Западный политехнический университет

В 2008 году группа китайских исследователей во главе с Хуаном Яном, профессором теории движения и техники аэронавтики и космонавтики в NWPU, заявила, что разработала действительную электромагнитную теорию, лежащую в основе микроволнового резонатора. подруливающее устройство. Демонстрационная версия привода была построена и испытана с резонаторами различной формы и при более высоких уровнях мощности в 2010 году. Максимальная тяга 720 мН была зарегистрирована при входной мощности 2500 Вт на стенде для испытаний аэрокосмических двигателей, который обычно используется для точных испытаний двигателей космических кораблей, таких как ионные приводы. По состоянию на 2015 год это, безусловно, самое серьезное испытание такого устройства на сегодняшний день — ни одна другая группа даже не объявила о планах проведения испытаний с аналогичными уровнями мощности.

Движущая сила NASA Eagleworks и немецких исследователей находится в диапазоне десятков микроньютонов.

В документе IAC13 была описана динамическая работа сверхпроводящего двигателя EmDrive второго поколения. Была разработана математическая модель, и в этой статье эта модель используется для расширения диапазона производительности технологии. Оцениваются три конструкции двигателя. Один используется в качестве подъемного двигателя для ракеты-носителя, другой в качестве орбитального двигателя для ракеты-носителя и третий в качестве основного двигателя для межзвездного зонда.

Двигатели основаны на сверхпроводящих полостях YBCO, а их рабочие характеристики прогнозируются на основе данных испытаний, полученных в ходе более ранних экспериментальных программ. Значения Q варьируются от 80 миллионов до 200 миллионов и обеспечивают высокие значения удельной силы в диапазоне ускорений от 0,4 м/с/с до 6 м/с/с.

Ракета-носитель представляет собой «полностью электрический» одноступенчатый космический самолет для вывода на орбиту (SSTO), в котором используется восьмикамерный подъемный двигатель с полностью карданным подвесом, работающий на частоте 900 МГц. Фиксированный орбитальный двигатель с частотой 1,5 ГГц обеспечивает горизонтальную составляющую скорости. Оба двигателя используют жидкостное водородное охлаждение с полными потерями. Электроэнергия обеспечивается топливными элементами, питаемыми газообразным водородом из системы охлаждения и жидким кислородом. 2-тонная полезная нагрузка, установленная снаружи, может быть доставлена ​​​​на низкую околоземную орбиту за 27 минут. Полная стартовая масса составляет 10 тонн, планер выполнен в стиле X37B, что позволяет осуществлять аэродинамическое торможение, заход на посадку и посадку в плане.

Полный потенциал двигателя EmDrive для полетов в дальний космос иллюстрируется работой межзвездного зонда. Многокамерный двигатель с фиксированной частотой 500 МГц охлаждается системой жидкого азота замкнутого цикла. Охлаждение осуществляется по двухступенчатому обратному циклу Брайтона. Электроэнергия обеспечивается ядерным генератором мощностью 200 кВт. 9-тонный космический корабль, включающий 1-тонную научную полезную нагрузку, достигнет конечной скорости 0,67с (где с — скорость света) и преодолеет расстояние 4 световых года за 10-летний период движения.

Работа, описанная в этом документе, привела к проектным исследованиям двух космических кораблей-демонстраторов. Ракета-носитель продемонстрирует долгожданный и недорогой доступ в космос, а также удовлетворит требованиям миссии предлагаемого DARPA космического самолета XS-1. Зонд позволит осуществить мечту о межзвездной миссии в течение следующих 20 лет.

У Шойера есть заметки о его динамических испытаниях. Он утверждает, что достиг тяги в 96 миллиньютонов при входной микроволновой мощности 334 Вт.

В. Является ли тяга, создаваемая EmDrive, бездействующей силой?
А. Нет, тяга является результатом реакции между концевыми пластинами волновода и распространяющейся в нем Электромагнитной волной.

В. Каким образом замкнутый волновод может создавать результирующую силу?
A. При скоростях распространения (более одной десятой скорости света) необходимо учитывать эффекты специальной теории относительности. Для электромагнитной волны и самого волновода необходимо использовать разные опорные плоскости. Таким образом, подруливающее устройство представляет собой открытую систему, в которой может создаваться результирующая сила.

В. Почему результирующая сила не уравновешивается осевой составляющей боковой силы?
A. Суммарная сила не уравновешивается осевой составляющей силы боковой стенки, поскольку существует сильно нелинейная зависимость между диаметром волновода и групповой скоростью. (например, при диаметре отсечки групповая скорость равна нулю, длина волновода бесконечна, но диаметр явно не равен нулю). боковая сила уменьшается до незначительного значения.

В. Противоречит ли теория EmDrive общепринятым законам физики или электромагнитной теории?
A. EmDrive не нарушает никаких известных законов физики. Основные законы, которые применяются в теории работы EmDrive, следующие:

Законы Ньютона применяются при выводе основного уравнения статической тяги (уравнение 11 в теоретической статье), а также было продемонстрировано, что они применимы к EmDrive. экспериментально.

Закон сохранения количества движения лежит в основе законов Ньютона и поэтому применим к EmDrive. Оно выполняется как теоретически, так и экспериментально.

Закон сохранения энергии лежит в основе уравнения динамической тяги, применимого к EmDrive при ускорении (см. уравнение 16 в теоретической статье).

Принципы электромагнитной теории используются для получения основных расчетных уравнений.

В. Почему EmDrive не нарушает закон сохранения импульса, когда работает в свободном пространстве?
A. EmDrive не может нарушить закон сохранения импульса. Импульс электромагнитной волны накапливается в резонаторе и при отражении передается торцевым стенкам. Импульс, полученный EmDrive, плюс импульс, потерянный электромагнитной волной, равен нулю. Направление и ускорение, которые измеряются при испытании EmDrive на динамическом испытательном стенде, соответствуют законам Ньютона и подтверждают, что закон сохранения импульса выполняется.

В. Является ли EmDrive разновидностью вечного двигателя?
A. EmDrive подчиняется закону сохранения энергии и поэтому не является вечным двигателем. Для ускорения EmDrive необходимо затратить энергию (см. уравнение 16 теоретической статьи). После отключения EmDrive законы Ньютона гарантируют, что движение будет постоянным, если на него не действует другая сила.

В. Почему тяга уменьшается по мере увеличения скорости корабля вдоль вектора тяги?
A. При ускорении космического корабля вдоль вектора тяги энергия теряется двигателем и приобретается космическим кораблем в виде дополнительной кинетической энергии. Эту энергию можно определить как тягу, умноженную на расстояние, на которое действует тяга. Для данного периода ускорения, чем выше средняя скорость, тем больше пройденное расстояние и, следовательно, тем выше потери энергии двигателем.
Эта потеря накопленной энергии резонатора приводит к уменьшению добротности и, следовательно, к уменьшению тяги.

Роджер Шойер — создатель технологии EmDrive (электромагнитная тяга). Это интервью было взято в мае 2015 года Ником Бризом.

Роджер Шойер изобрел Emdrive. НАСА тестирует EMdrive и Cannae drive и получает интересные результаты, которые Шойер представил в октябре 2014 года.

Есть интересные результаты в диапазоне 50-900 микроньютонов. Кажется, есть масштабирование с увеличением уровня мощности.

Шойер планирует увеличить сверхпроводящую версию EMdrive до 300 ньютонов на киловатт в сочетании с радиоизотопными термоэлектрическими генераторами или маломасштабными ядерными системами деления, чтобы достичь 200 киловатт для десятилетнего пролетного зонда Альфа Центавра. Зонд, достигающий около 60% скорости света и покрывающий 4 световых года за десять лет.

300 ньютонов на киловатт увеличили бы эффективность тяги в 300 раз.

NASA Eagleworks теперь вычисляет масштабирование до многих ньютонов, если EMdrive соответствует квантово-вакуумным теориям Сонни Уайта

NASA eagleworks подсчитало, что если сработает мощное усовершенствование магнетрона, они смогут достичь тяги в 2000 ньютонов и высоких уровней ньютонов на киловатт.

Сойер спроецировал межзвездный зонд

Разработка демонстрационного двигателя Шойерсом

Хотя экспериментальный двигатель подтвердил уравнение статической тяги, стало очевидно, что эта концепция не станет общепринятой, пока не будет продемонстрирован жизнеспособный двигатель. Соответственно, в DTI было представлено предложение по проектированию, изготовлению и испытанию полного демонстрационного двигателя. Грант на исследования и разработки был предоставлен в сентябре 2003 года, и работа началась с этапа анализа миссии.

Эта работа позволила оптимизировать спецификацию двигателя-демонстратора в соответствии с требованиями типичной миссии спутника связи. В отличие от экспериментального подруливающего устройства, двигатель должен был быть рассчитан на непрерывную работу, и для увеличения удельной тяги за счет увеличения расчетного коэффициента и добротности без нагрузки потребовались обширные конструкторские работы.

Двигатель был построен с расчетным коэффициентом 0,844 и имеет 45 000 для общего диаметра 280 мм. Микроволновый источник представляет собой магнетрон с водяным охлаждением и переменной выходной мощностью до 1,2 кВт.

Для получения прогнозируемой тяги двигатель должен поддерживать стабильный резонанс при таком высоком значении добротности. Основные проблемы проектирования включали тепловую компенсацию, управление настройкой и согласование с источником.

Двигатель был испытан на большом статическом испытательном стенде с использованием калиброванных композитных весов для измерения тяги в трех направлениях: вверх, вниз и по горизонтали. В общей сложности было проведено 134 испытательных пуска по полному диапазону рабочих характеристик с максимальной удельной тягой 214 мН/кВт.

Брайан Ванг

Брайан Ванг — футуролог и научный блоггер с миллионом читателей в месяц. Его блог Nextbigfuture.com занимает первое место среди блогов научных новостей. Он охватывает множество прорывных технологий и тенденций, включая космос, робототехнику, искусственный интеллект, медицину, антивозрастную биотехнологию и нанотехнологии.

Известный тем, что определяет передовые технологии, в настоящее время он является соучредителем стартапа и занимается сбором средств для перспективных компаний на ранней стадии. Он является руководителем отдела исследований по распределению инвестиций в глубокие технологии и инвестором-ангелом в Space Angels.

Часто выступая в корпорациях, он был спикером TEDx, спикером Singularity University и гостем многочисленных интервью для радио и подкастов. Он открыт для публичных выступлений и консультаций.

Все, что вам нужно знать о подруливающем устройстве EmDrive

Даже если вы не следите за разработками в области космических двигателей, вы, вероятно, слышали о EmDrive. Вы, наверное, видели заголовки, объявляющие, что это ключ к межзвездным путешествиям, и утверждают, что это резко сократит время путешествия по нашей Солнечной системе, делая наши мечты о людях, путешествующих по другим планетам, еще более реальными. Были даже утверждения, что эта весьма спорная технология является ключом к созданию варп-двигателей.

Это смелые утверждения, и, как однажды сказал великий космолог и астрофизик Карл Саган, «необычные утверждения требуют экстраординарных доказательств». Имея это в виду, мы подумали, что было бы полезно разобрать, что мы знаем о загадочном EmDrive, и действительно ли он является ключом к исследованию звезд человечеством.

Итак, без лишних слов, вот абсолютно все, что вам нужно знать о самом загадочном двигательном устройстве в мире.

Эта статья периодически обновляется в ответ на новости и события, касающиеся EM Drive и теорий, связанных с ним.

Новый просочившийся документ НАСА указывает на потенциально работающий EmDrive

Утечка документа НАСА, полученная International Business Times через сообщение пользователя на форумах NASA Spaceflight. Сообщение было первоначально удалено модераторами форума, однако с тех пор документ был опубликован и в настоящее время доступен для просмотра здесь. Документ якобы тот же самый, который обсуждался ранее в этом году (сообщается ниже). Информация в документе явно указывает на рабочую версию EmDrive, и, хотя она еще не опубликована, она все еще предназначена для публикации в научном журнале Института аэронавтики и астронавтики 9. 0011 Журнал движения и мощности AIAA .

Как обсуждается ниже, это огромный шаг вперед для EmDrive и для тех, кто верит в теоретическую технологию. Если документ о результатах НАСА действительно пройдет проверку и увидит свет — что кажется весьма вероятным — это будет благом для дальнейших исследований и разработок технологии EmDrive. Это открыло бы двери для дальнейших исследований и испытаний и, наконец, могло бы привести людей к быстрому и легкому космическому путешествию.

Статья EmDrive наконец-то принята на рецензирование

Первоначально в этой статье указывалось, что предыдущие исследования и документы по EmDrive либо не были представлены, либо прошли рецензирование. Однако эти дни остались в прошлом, учитывая статью NASA Eagleworks об испытании EmDrive, которая, как сообщается, прошла процесс рецензирования и вскоре будет опубликована Американским институтом аэронавтики и астронавтики в журнале AIAA Journal of Propulsion and Power .

Это важный шаг для EmDrive, так как он придает легитимность технологии и проведенным до сих пор тестам, открывая двери для других групп, чтобы повторить тесты. Это также позволит другим группам посвятить больше ресурсов раскрытию того, почему и как это работает, и тому, как итерировать двигатель, чтобы сделать его жизнеспособной формой движения. Таким образом, хотя одна рецензируемая статья не сможет внезапно обеспечить человеческую расу межпланетными путешествиями, это первый шаг к тому, чтобы в конечном итоге реализовать это возможное будущее.

Что такое EmDrive?

Проще говоря, EmDrive — это загадка. Впервые разработанная в 2001 году аэрокосмическим инженером Роджером Шойером, эту технологию можно охарактеризовать как безтопливную силовую установку, то есть двигатель не использует топливо для реакции. Устранение потребности в топливе делает корабль значительно легче и, следовательно, его легче перемещать (и теоретически дешевле в производстве). Кроме того, гипотетический двигатель способен развивать чрезвычайно высокие скорости — мы говорим о потенциальной доставке людей к внешним пределам Солнечной системы за считанные месяцы.

Мы говорим о потенциальной доставке людей к внешним пределам Солнечной системы в течение нескольких месяцев.

Проблема в том, что вся концепция безреактивного привода несовместима с ньютоновским законом сохранения импульса, который утверждает, что в замкнутой системе линейный и угловой импульс остаются постоянными независимо от любых изменений, происходящих в указанной системе. Проще говоря: пока не будет приложена внешняя сила, объект не будет двигаться.

Безреактивные приводы названы так потому, что им не хватает «реакции», определенной в третьем законе Ньютона: «На каждое действие есть равная и противоположная реакция». Но это противоречит нашему нынешнему фундаментальному пониманию физики: действие (движение корабля), происходящее без противодействия (воспламенения топлива и выброса массы), должно быть невозможным. Если такое произойдет, это будет означать, что имеет место пока еще неопределенное явление — или наше понимание физики совершенно неверно.

Как «работает» EmDrive?

Оставив в стороне потенциально разрушающие физику невероятные возможности технологии, давайте простыми словами объясним, как работает предлагаемый привод. EmDrive — это так называемый двигатель с резонансным резонаторным двигателем RF, , и он является одной из нескольких гипотетических машин, использующих эту модель. Эти конструкции работают за счет того, что магнетрон выталкивает микроволны в закрытый усеченный конус, затем упирается в короткий конец конуса и продвигает аппарат вперед.

Это отличается от формы движения, используемой в настоящее время космическими кораблями, которые сжигают большое количество топлива, чтобы выбросить огромное количество энергии и массы, чтобы запустить корабль в воздух. Часто используемая метафора неэффективности этого состоит в том, чтобы сравнить частицы, давящие на корпус и создающие тягу, с актом сидения в машине и нажатием на руль, чтобы машина двигалась вперед.

Несмотря на то, что были проведены испытания экспериментальных версий привода — с низкими энергозатратами, приводящими к тяге в несколько микроньютонов (примерно столько же силы, сколько вес пенни) — первая рецензируемая статья была принята только недавно, и ни один из результатов других тестов никогда не публиковался в рецензируемом журнале. Возможно, некоторые положительные результаты по тяге были вызваны помехами или неучтенной ошибкой испытательного оборудования. Тот факт, что статья NASA Eagleworks, как сообщается, была принята экспертами и будет опубликована в  9Тем не менее, 0011 AIAA Journal of Propulsion and Power  придает этим утверждениям некоторую легитимность.

Несмотря на то, что до публикации в Eagleworks было много скептицизма в отношении EmDrive, важно отметить, что было несколько человек, испытавших привод и сообщивших о достижении тяги.

• В 2001 году Шойер получил от британского правительства грант в размере 45 000 фунтов стерлингов на тестирование EmDrive. Сообщается, что его испытание достигло силы 0,016 ньютона и потребовало 850 ватт мощности, но никакая экспертная проверка испытаний не подтвердила это. Однако стоит отметить, что это число было достаточно низким, чтобы потенциально считаться экспериментальной ошибкой.
• В 2008 году Ян Цзюань и группа китайских исследователей из Северо-Западного политехнического университета предположительно подтвердили теорию, лежащую в основе ВЧ-резонаторных двигателей, и впоследствии построили свою собственную версию в 2010 году, несколько раз протестировав двигатель с 2012 по 2014 год. Результаты испытаний якобы были положительная, достигающая тяги до 750 мН (миллиньютонов) и требующая мощности 2500 Вт.
• В 2014 году исследователи НАСА протестировали собственную версию EmDrive, в том числе в жестком вакууме. И снова группа сообщила об упоре (около 1/1000 заявлений Шойера), и снова данные никогда не публиковались в рецензируемых источниках. Другие группы НАСА скептически относятся к утверждениям исследователей, но в их статье четко указано, что эти выводы не подтверждают и не опровергают привод, а вместо этого призывают к дальнейшим испытаниям.
• В 2015 году та же группа НАСА испытала версию Cannae Drive инженера-химика Гвидо Фетты (урожденная Q Drive) и сообщила о положительной чистой тяге. Точно так же исследовательская группа из Дрезденского технологического университета также протестировала двигатель, снова сообщив о тяге, как прогнозируемой, так и неожиданной.
• Еще одно испытание, проведенное исследовательской группой НАСА Eagleworks в конце 2015 года, по-видимому, подтвердило надежность EmDrive. В ходе теста были исправлены ошибки, допущенные в предыдущих тестах, и, что удивительно, привод достиг тяги. Однако группа еще не представила свои выводы для экспертной оценки. Вполне возможно, что другие непредвиденные ошибки в эксперименте могли вызвать тягу (наиболее вероятным из них является то, что вакуум был скомпрометирован, в результате чего тепло расширяло воздух в тестовой среде и приводило в движение привод). Независимо от того, будут ли результаты в конечном итоге опубликованы или нет, необходимо провести дополнительные тесты. Это именно то, что намерены сделать Исследовательский центр Гленна в Кливленде, штат Огайо, Лаборатория реактивного движения НАСА и Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. Для сторонников EmDrive, кажется, есть некоторая надежда.

В середине 2016 года новая теория была выдвинута физиком Майклом МакКаллохом, исследователем из Плимутского университета в Соединенном Королевстве, которая может предложить объяснение тяги, наблюдаемой в ходе испытаний. Теория Маккаллоха имеет дело с инерцией и чем-то, что называется эффектом Унру — концепцией, предсказанной теорией относительности, которая заставляет Вселенную казаться тем горячее, чем больше вы ускоряетесь, с наблюдаемым теплом относительно ускорения.

Новая теория МакКаллоха имеет дело с неподтвержденной концепцией излучения Унру, которая предполагает, что частицы формируются из космического вакуума как прямой результат наблюдаемого нагрева Вселенной из-за ускорения. Эта теоретическая концепция в значительной степени соответствует нашему нынешнему пониманию Вселенной и предсказывает результаты инерции, которые мы наблюдаем в настоящее время, хотя и с одним заметным исключением: небольшое ускорение в масштабе примерно того, что наблюдалось при тестировании ЭМ-двигателя.

Это ускорение происходит из-за частиц излучения Унру, длина волны которых увеличивается по мере уменьшения ускорения. Частицы Унру с разными длинами волн должны были бы поместиться на обоих концах конуса ЭМ-привода, и по мере того, как они отскакивали бы внутри конуса, их инерция также изменялась бы, что в конечном итоге приводило к тяге.

Теорию Маккаллоха, по общему признанию, немного сложно изложить в лаконичных терминах неспециалиста. Если вам любопытно и вы хотите углубиться в изучение теории, вы можете прочитать всю статью Маккаллоха, в которой обсуждается его теория, здесь. Дело здесь в том, что, если Эффект Унру и Излучение Унру подтвердятся, это предлагает вполне правдоподобное объяснение для кажущихся до сих пор невозможными наблюдений за тягой ЭД. Это потребует дальнейших исследований и экспериментов и даст силовой установке еще больше возможностей для испытаний.

Последствия работы EmDrive

Легко увидеть, как многие в научном сообществе настороженно относятся к двигателям EmDrive и РЧ-резонаторам в целом. Но, с другой стороны, обилие исследований поднимает несколько вопросов: почему существует такой интерес к технологии и почему так много людей хотят ее протестировать? Какие именно претензии к приводу делают его такой привлекательной идеей? В то время как все, от спутников, контролирующих температуру атмосферы, до более безопасных и эффективных автомобилей, было представлено как потенциальные приложения для привода, реальная привлекательность технологии — и стимул для ее создания в первую очередь — это последствия для космических путешествий. .

Космический корабль

, оснащенный безреактивным двигателем, потенциально может добраться до Луны всего за несколько часов, до Марса за два-три месяца и до Плутона за два года. Это чрезвычайно смелые заявления, но если EmDrive действительно окажется законной технологией, они могут быть не такими уж диковинными. И без необходимости упаковывать несколько тонн топлива, космические корабли становятся дешевле, проще в производстве и намного легче.

Для НАСА и других подобных организаций, включая многочисленные частные космические корпорации, такие как SpaceX, легкие и доступные космические корабли, способные быстро перемещаться в отдаленные уголки космоса, являются чем-то вроде единорога. Тем не менее, чтобы это стало реальностью, наука должна собраться.

Шойер непреклонен в том, что нет необходимости в лженауке или квантовых теориях, чтобы объяснить, как работает EmDrive. Вместо этого он считает, что современные модели ньютоновской физики предлагают объяснение, и написал статьи по этому вопросу, одна из которых в настоящее время проходит рецензирование (отдельно от статьи Eagleworks). Он ожидает, что статья будет опубликована где-то в этом году. Хотя в прошлом другие ученые критиковали Шойера за некорректную и непоследовательную науку, если статья действительно будет опубликована, она может начать узаконивать EmDrive и стимулировать дополнительные испытания и исследования.

Космический корабль

, оснащенный безреактивным двигателем, потенциально может добраться до Луны всего за несколько часов.

Несмотря на то, что он настаивал на том, что привод ведет себя в рамках законов физики, это не помешало ему делать смелые заявления относительно EmDrive. Шойер официально заявил, что этот новый двигатель создает варп-пузыри, которые позволяют ему двигаться, утверждая, что именно так, вероятно, были достигнуты результаты испытаний НАСА. Утверждения, подобные этим, вызвали большой интерес в Интернете, но не имеют четких подтверждающих данных и (по крайней мере) потребуют обширных проверок и обсуждений, чтобы быть серьезно воспринятыми научным сообществом, большинство из которых по-прежнему скептически относятся к утверждениям Шойера. Надеемся, что с этой новой рецензируемой статьей будет проведено больше тестов EmDrive, которые помогут понять, как эта штука работает.

Колин Джонстон из Планетария Армы написал обширную критику EmDrive и неубедительных результатов многочисленных тестов. Точно так же Кори С. Пауэлл из Discovery написал свое собственное обвинение как в отношении EmDrive Шойера, так и в отношении Cannae Drive Фетты, а также недавнего энтузиазма по поводу находок НАСА. Оба указывают на необходимость большей осмотрительности при сообщении о таких случаях. Профессор и физик-математик Джон С. Баэз выразил свое истощение по поводу упорства концептуальной технологии в дебатах и ​​дискуссиях, назвав само понятие безреакционного привода «чепухой». Его страстное увольнение перекликается с мнением многих других.

EmDrive Шойера был встречен с энтузиазмом в других местах, в том числе на веб-сайте NASASpaceFlight.com, где впервые была опубликована информация о последних испытаниях Eagleworks, и в популярном журнале New Scientist, который опубликовал положительную и оптимистичную статью об EmDrive. (Позже редакция сделала заявление, что, несмотря на непреходящее волнение по поводу этой идеи, им следовало проявить больше такта, когда писали о спорной теме.)

Документ

NASA Eagleworks открывает двери для лучшего понимания технологии и ее дальнейшего совершенствования. Демонстрируемый, работающий EmDrive может открыть захватывающие возможности как для космических, так и для земных путешествий, не говоря уже о том, чтобы поставить под сомнение все наше понимание физики.

Рекомендации редакции

• «Бросающий вызов физике» EmDrive действительно работает, заявляет НАСА в рецензируемой статье.

• Утечка документа НАСА предполагает, что «невозможный» двигатель Emdrive действительно работает

• Насколько велика Вселенная? Попытка ответить на один из самых сложных вопросов астрономии

• Двигатель НАСА EmDrive только что сделал важный шаг вперед

• Никогда не говори никогда: «невозможный» электромагнитный привод НАСА показал многообещающие результаты испытаний, проведенных немецкими учеными

ТЕСТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА НАСА ПОКАЗЫВАЕТ РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ «WRAP DRIVE» – НАРУШАЕТ ЛИ EM DRIVE ЗАКОНЫ ФИЗИКИ ИСААКА НЬЮТОНА?

ПАТРИК ФРАЙ

ЭМ-привод НАСА, или EmDrive, снова был протестирован Eagleworks, и на этот раз ЭМ-привод второго поколения показал еще лучшие результаты. Часто ошибочно называемый «варп-двигателем НАСА», двигатель Cannae, который не так быстр, как скорость света, все еще умудряется нарушать законы физики Исаака Ньютона, по-видимому, создавая тягу из ниоткуда. Самое приятное то, что электромагнитный привод может сократить время пилотируемой миссии на Марс.

В соответствующем отчете Inquisitr сообщается, что НАСА планирует терраформировать Марс, а команда Mars One уже говорила о желании иметь марсианских детей.

Создание космического корабля с электромагнитным приводом для путешествия на Марс
НАСА в восторге от возможностей использования EmDrive в работающем космическом корабле. В частности, для полезного ЭМ-привода для космических путешествий потребуется атомная электростанция мощностью от 1,0 МВт (мегаватт-электрическая) до 100 МВт. Технология, необходимая для строительства такой космической атомной электростанции, существует с 19 века.80-х годов, а ВМС США уже производят реакторы мощностью 220 МВт для ядерных ракет МБР.

Гарольд Уайт, руководитель исследовательской группы в Eagleworks, предсказывает, что пилотируемая миссия на Марс внутри 2-мегаваттного космического корабля с ядерной электрической силовой установкой может добраться до Марса в течение 70 дней, при условии, что ЭД-двигатель НАСА сможет обеспечить тягу/мощность 0,4 Ньютон/кВт. Чтобы представить это достижение в перспективе, старому оборудованию Аполлона потребовалось три дня, чтобы добраться до Луны.

НАСА публикует свой план колонизации Марса

Вот как мы будем колонизировать Марс, согласно плану НАСА
НАСА публикует свой план колонизации Марса
Начало спора
Концепция ЭД-двигателя НАСА была встречена научным сообществом с большим скептицизмом. Отчасти причина, по которой во многих отчетах упоминается варп-двигатель НАСА, связана с некоторыми более ранними испытаниями. Когда лазеры были запущены в резонансную камеру EmDrive, было обнаружено, что некоторые лучи движутся со скоростью, превышающей скорость света. Таким образом, некоторые думали, что НАСА могло случайно создать варп-поле или варп-пузырь.

В ответ на идею создания варп-двигателя НАСА космическое агентство выступило с заявлением.

«Несмотря на то, что концептуальные исследования новых методов движения, проведенные группой из Космического центра НАСА имени Джонсона в Хьюстоне, попали в заголовки газет, это небольшое усилие еще не принесло ощутимых результатов. НАСА не работает над технологией «варп-двигателя».

На самом деле, ЭМ-двигатель больше похож на безреактивный двигатель, чем на варп-двигатель. Он использует более мощную вакуумную трубку, называемую магнетроном, для направления микроволн на короткий конец усеченного конуса внутри резонансной камеры, но даже это базовое описание считается спорным, поскольку оно, по-видимому, нарушает закон сохранения импульса Исаака Ньютона. Поскольку тяга ЭД-привода не работает под действием какой-либо известной силы, некоторые полагают, что тягу создают неучтённые явления, или что концепция двигателя с резонансной камерой ошибочна.

Электромагнитный привод EmDrive может открыть перед НАСА совершенно новые миры исследований

Двигатель EmDrive не использует топливо для создания тяги в космическом вакууме
Электромагнитный привод EmDrive может открыть перед НАСА совершенно новые миры исследований
Физика электромагнитного привода
Каннский двигатель — это версия концепции электромагнитного привода НАСА, и они считают, что он «потенциально демонстрирует взаимодействие с квантово-вакуумной виртуальной плазмой». Это объяснение ужасно похоже на тарабарщину из «Звездного пути», но попытка объяснить виртуальные частицы выходит далеко за рамки этой статьи.

Короче говоря, виртуальные частицы возникают из-за флуктуаций в квантовом вакууме, который является точкой с самой низкой возможной энергией в квантовом состоянии. Затем эти виртуальные частицы ионизируются микроволнами, и, таким образом, ЭМ-двигатель работает аналогично ионному приводу, за исключением того, что ему не требуется ионизированное топливо.

Тем не менее, это объяснение неубедительно для некоторых ученых, так как предполагается, что квантовый вакуум не может быть ионизирован. Чтобы создать тягу и подчиняться закону сохранения импульса, должно быть что-то, на что можно «толкать», а квантовый вакуум предположительно не обеспечивает такой возможности. Квантовый вакуум тоже не плазма.

Однако британский ученый Роджер Шойер, изобретатель электромагнитного привода, утверждает, что его устройство не имеет претензий к сэру Исааку Ньютону.

«Проще говоря, электричество преобразуется в микроволны внутри полости, которые давят на внутреннюю часть устройства, заставляя двигатель ускоряться в противоположном направлении», — сказал он.

Предложенный НАСА варп-корабль может доставить нас к Альфе Центавра всего за две недели

Предложенный НАСА варп-корабль поразительно похож на вымышленный «Энтерпрайз-9».0213 Предложенный НАСА варп-корабль может доставить нас к Альфе Центавра всего за две недели
Эксперименты с EmDrive
Инженеры из NASA Eagleworks Laboratories пытались выяснить, реальны ли результаты тяги ЭМ-двигателя в течение многих лет. Ранее в 2015 году ученые НАСА исключили один из основных источников ошибки, показав, что двигатель EmDrive работает в вакууме.

Теория Шойера также была подтверждена другими странами. В прошлом году китайские ученые независимо друг от друга доказали теорию EmDrive, сконструировав аналогичный двигатель, который мог генерировать 720 мН (миллиньютонов) тяги, используя 2,5 кВт энергии. В июле 2015 года исследователи из Германии представили собственные измерения тяги другого экспериментального EmDrive.

Недавно Пол Марч, один из людей, работающих над EmDrive НАСА, опубликовал неофициальную информацию на форуме NASA Spaceflight. Одним из потенциальных источников тяги является сила Лоренца, когда два взаимодействующих магнитных поля применяют комбинацию электрической и магнитной силы в одной точке. Причина, по которой сила Лоренца может быть проблемой, заключается в том, что магнитное поле, создаваемое Землей, может взаимодействовать с полем ЭД-двигателя, что сделает необъяснимую тягу бесполезной в глубоком космосе.

Марч сказал, что недавние обновления EM Drive могут решить эти проблемы.

«Я скажу вам, что мы впервые построили и установили магнитный демпфер с закрытой поверхностью 2-го поколения, который уменьшил рассеянные магнитные поля в вакуумной камере по крайней мере на порядок и любые взаимодействия сил Лоренца, которые он мог вызвать. Я также изменил схему заземляющего провода маятника крутящего момента и одноточечное расположение заземления, чтобы свести к минимуму взаимодействие тока контура заземления с оставшимися рассеянными магнитными полями и несбалансированными [постоянными] токами от ВЧ-усилителя, когда он включен… Наконец, мы переделали тестовую статью о медной усеченной вершине ».

Объяснение инженера НАСА более подробно, но, вкратце, он говорит, что они уменьшили взаимодействие силы Лоренца до уровня менее одного микроньютона (мкН), однако они по-прежнему наблюдают более 100 мкН силы/тяги, создаваемой всего лишь 80 Вт мощность (имейте в виду, что их входная мощность для этого эксперимента намного меньше по сравнению с китайским экспериментом). Чтобы представить действие силы Лоренца в перспективе, скажем, что она размером с комара, опирающегося своим весом на поверхность.

Был второстепенный вопрос, который Марш затрагивает в своем длинном объяснении. Другим потенциальным источником загрязнения, вызывающим тягу, может быть тепловое расширение, которое становится еще большей проблемой в вакууме или открытом космосе из-за изоляции.

«Эти новые сигнатуры положительной и отрицательной тяги все еще загрязнены термически индуцированными смещениями базовой линии центра тяжести (cg) TP при нулевой тяге, вызванными расширением медного усеченного и алюминиевого ВЧ-усилителя и его радиатора при нагреве ВЧ. , даже несмотря на то, что эти медные и алюминиевые смещения ЦГ теперь борются друг с другом… Сейчас мы работаем над новым интегрированным монтажным устройством подсистемы испытательного изделия с новой подсистемой управления температурным режимом с фазовым переходом, которая должна смягчить эту проблему смещения базовой линии ЦГ, вызванную тепловым воздействием, один раз и один раз.