Космический корабль с двигателем эм драйв. EM Drive от NASA – гиперпространственный двигатель. Секретный двигатель – оружие наса для скоростных путешествий

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.

Экология познания.Наука и техника: EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ тягового полостного резонатора», 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.

Даже если вы не интересуетесь двигательными установками для космических аппаратов, вам наверняка приходилось слышать об устройстве EmDrive. Упоминание о двигателе часто встречается в заголовках, описывающих его как революционную технологию, способную перевернуть представления о межзвёздных путешествиях, критически сократить время полетов между планетами как внутри Солнечной системы, так и за ее пределами и воплотить в жизнь давние мечты человечества о доступном космосе.

Это достаточно громкие и амбициозные заявления и в свое время, комментируя подобные вещи, великий астрофизик и космолог, пионер в области экзобиологии Карл Саган (Carl Sagan) сказал, что «экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств». Руководствуясь этим мы и попытаемся объяснить, что же на самом деле представляет собой этот нашумевший EmDrive, и действительно ли он является ключевой технологией, которая позволит людям покорить далекие звезды.

Итак, все что вам нужно знать о «невозможном» двигателе мы попытались изложить в одной непродолжительной статье, поехали.

ЧТО ТАКОЕ EMDRIVE?

EmDrive – это двигатель-загадка. 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, в традиционном представлении. Отсутствие на борту больших объемов топлива сделает космические корабли более легкими, их будет проще приводить в движение и, теоритически, их производство станет намного дешевле. Кроме того, гипотетический двигатель позволит достигать неимоверно высоких скоростей: астронавты 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 «не стыкуется» с ньютоновским 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 Ньютона: «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 EMDRIVE

Оставив на некоторое время физическую «невозможность» технологии, давайте определимся, что она собой представляет. Итак, EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ 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, не верившие 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 небольшим, порядка нескольких десятков мкН, выделением энергии (вес мелкой монеты) – итоги ни одного из исследований не были опубликованы в каком-либо рецензируемом журнале. Это значит, что к любым положительным результатом нужно относится с долей здорового скептицизма, который допускает, что зафиксированная тяга могла быть неучтенной силой или ошибкой аппаратуры.

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

В 2001
году Шойер получил от британского правительства грант в размере £45 000 на тесты для EmDrive. Он заявил, что в ходе испытаний была получена тяга силой 0,016 Н и для этого потребовалось 850 Вт энергии, однако не одна экспертная оценка не подтвердила 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 750 миллиньютон при затраченных на это 2500 ватт энергии.

В 2014
году исследователи NASA протестировали свою модель EmDrive, причем испытания проходили также и в условиях вакуума. И снова ученые отрапортовали об успешном эксперименте (они зафиксировали тягу в 100 мкН) 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 оположительном 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 EmDrive 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» EMDRIVE

Вообще научное сообщество очень осторожно воспринимает все, что связано с EmDrive 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 эффективныхавтомобилей – 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 EmDrive, 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 EmDrive, не требуется никаких псевдонаучных или квантовых теорий. Наоборот, он уверен, что технология не выступает за рамки действующей модели ньютоновской 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 EmDrive. 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 , в которой раскритиковал EmDrive и неубедительные результаты множества проведенных экспериментов. Кроме того, Кори С. Пауэлл (Corey S. Powell) из Discovery, вынес свой для двигателей EmDrive и Cannae Drive, точно также, как и для исследований NASA. Профессор математики и физики Джон С. Баэз вообще назвал концепцию этой технологии «вздором» и его заключения отражают настроения многих ученых.

Двигатель EmDrive был воспринят многими с воодушевлением, среди них – вебсайтNASASpaceFlight.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).

Прежде чем делать однозначные выводы, важно помнить о том, что физика в принципе исключает появление какой-либо тяги в EmDrive и ему подобных устройствах. Тем не менее, действительно доказанные рабочие варианты двигателей на электромагнитных волнах могут отрыть до сих пор невиданные возможности как для космического, так и наземноготранспорта и перевернуть современную науку с ног на голову. А пока большинство ученых склонны относить EmDrive к категории научной фантастики. опубликовано

Путешествия со скоростью света могут стать возможны благодаря случайному открытию , но исследователи предупреждают: пока не стоит радоваться возможному путешествию к звезде Альфа Центавра длиной в одну неделю. Технология нового двигателя, которая ранее казалась невозможной, в третий раз успешно прошла тестирование.

Физики-любители и профессионалы обсудили результаты эксперимента онлайн, хотя пока не давала официальных комментариев.

Применение такого двигателя не ограничится путешествиями на скорости, превышающей скорость света. Технология уберет необходимость использования ракетного топлива на , которое сейчас нужно для периодического ускорения, сохраняющего траекторию движения МКС по орбите. Замена традиционной системы ракетного топлива на обычном геостационарном спутнике уменьшим массу объекта, запускаемого в космос, с 3 до 1,3 тонны и таким образом существенно снизит финансовые затраты.

Проводимые эксперименты пока очень далеки от реального применения на космических аппаратах, но однажды очередная технология «Звёздного пути» может стать неотъемлемой частью нашей жизни.

Независимые испытания двигателя с неизвестным принципом работы EmDrive, вроде бы подтвердившие существование его «аномальной» тяги, в очередной раз закончились крайне критическими отзывами со стороны научного сообщества. Дошло до того, что некоторые физики-теоретики предлагают вообще не рассматривать результаты эксперимента, потому что у них «нет внятного теоретического объяснения». «Лента.ру» решила разобраться и с тем, почему так получается, и с тем, какие еще необычные средства передвижения в космосе человечество придумало за свою историю.

Межзвездные путешествия при нынешнем состоянии технологий невозможны — говорит сама физика с ее законом сохранения импульса. Перефразируя известного персонажа, чтобы разогнать что-нибудь нужное, сперва следует выбросить в противоположном направлении что-нибудь ненужное — вроде ракетного топлива, которого не накопишь на путешествие за границы Солнечной системы.

Чтобы выйти из этого тупика, энтузиасты освоения космоса периодически анонсируют устройства вроде двигателя EmDrive — которые, как нам обещают, не нуждаются в выбросе топлива, чтобы набирать скорость. На вид гипотетический двигатель представляет собой ведро с магнетроном (генератором микроволн, как в СВЧ-печи) внутри. По утверждению изобретателей, раз микроволны не выходят из ведра, значит выброса чего-либо материального не происходит, при этом само «ведро» создает тягу, фиксируемую в экспериментах с 2002 года и по сей день. Причем один такой опыт проделали в НАСА, другой совсем недавно провел Мартин Таджмар (Martin Tajmar), глава немецкого Института аэрокосмического инжиниринга при Техническом университете в Дрездене. Оба учреждения трудно назвать прибежищем научных фриков — быть может, за аномальной тягой EmDrive что-то есть?

Их оппонентов, впрочем, это не смущает. Одни, как Шон Кэролл (Sean Carroll) из Калифорнийского технологического института, просто характеризует EmDrive словами , которые невозможно повторить в русскоязычных СМИ. Те, кто сдержаннее, высказывают ту же мысль иначе: EmDrive нарушает закон сохранения импульса . А Эрик Дэвис (Eric W. Davis) из Института продвинутых исследований в Остине (США) добавляет: даже если бы тяга действительно создавалась, но как в испытаниях обнаруживалась бы лишь десятками микроньютонов, то профессионалам, работающим в аэрокосмической отрасли, «вообще неинтересны новые методы передвижения, […] порождающие тягу измеряемую лишь в микроньютонах» — слишком уж она невелика.

Здесь следует отметить, что последнее утверждение довольно рискованно. По данным упомянутых экспериментов НАСА, зарегистрированная тяга составила 0,4 ньютона на киловатт — и несмотря на то, что эта цифра действительно ничтожна, двигатель с такими параметрами доставил бы New Horizons к Плутону за полтора года, вместо десятилетия, потребовавшегося на практике. Иными словами, для действительно дальних перелетов ситуация крайне далека от «незаинтересованности».

Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German

Сложнее вопрос о том, работает ли EmDrive на самом деле, или в экспериментах «регистрируется» несуществующая тяга. Мартин Таджмар — известный «разрушитель мифов», экспериментатор, поставивший несколько «аномальных» экспериментов, найдя источники их аномалий в трудно обнаруживаемых ошибках измерения. В этот раз он привлек крутильные весы и проводил сам эксперимент в глубоком вакууме, чтобы исключить влияние конвекции воздуха. Все это не помогло убрать аномальную тягу.

Однако оппоненты не утратили своего скепсиса. Тот факт, что тяга не исчезала сразу после выключения EmDrive, может указывать на то, что речь идет о каком-то тепловом эффекте, влияющем на показания регистрирующих приборов. Следует отметить, что Таджмар в своей работе детально описывает предпринятые меры по теплозащите и магнитному экранированию, которых его критики (являющиеся физиками-теоретиками) почему-то не замечают.

Более всего смущает тезис Эрика Дэвиса о том, что работа Таджмара «не будет принята рецензируемыми журналами», только потому, что она не предлагает теоретического механизма, который мог бы объяснять наблюдавшуюся аномальную тягу. Очевидно, Дэвис в курсе того, как в XIX веке Майкельсон и Морли в American Journal of Science описание эксперимента, также не предложив никакого внятного теоретического механизма, который мог бы объяснить его. Если бы тогда журнал стоял на позициях Дэвиса, результаты важнейшего эксперимента, вызвавшего кризис теории эфира и в конечном счете возникновение теории относительности, просто не были бы опубликованы. Эксперименты по бета-распаду в 1914-1930 годах формально и вовсе нарушали закон сохранения энергии, но трудно представить себе, как кто-то из физиков той поры говорит: «данные об этом не попадут в рецензируемые журналы, потому что не объяснены теоретически».

Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German

Повторимся: отсутствие теоретического объяснения тяги EmDrive действительно означает, что, скорее всего, он не работает — по крайней мере, не работает так, как это описывает его создатель Роджер Шойер (Roger Shawyer). Но и позиция Дэвиса, сводящаяся к утверждению «не стоит тратить время на эксперименты, если у них нет теоретического объяснения», несомненно, необычна для ученого.

Впрочем, не только EmDrive пытается перевести космические полеты на принципиально новые рельсы. В конце концов, самый быстрый из запущенных людьми аппаратов «Гелиос-2 » с трудом преодолел рубеж в 70 километров в секунду. С такой скоростью полет к звездам займет тысячи лет, что лишает его практического смысла.

Первая серьезная попытка превысить скорость химических ракет была предпринята в американском проекте «Орион» еще в 1950-х. В его рамках предлагалось подрывать небольшие водородные бомбы метрах в ста за кормовой амортизирующей плитой космического корабля. Плиту для этого покрывали тонким слоем графитовой смазки, после взрыва испарявшейся, но не дававшей кораблю перегреться. Мы не случайно написали «покрывали»: помимо расчетов, проводились и опыты по такому взрыво-импульсному полету, хотя и с помощью обычной взрывчатки:

Ключевая проблема «Ориона» очевидна: при взлете он должен был вызвать радиоактивные осадки. Конечно, его можно было собирать в космосе и отправлять лишь в дальние путешествия. По расчетам, сделанным Фрименом Дайсоном в 1960-х, беспилотный «Орион» мог достигнуть Альфа Центавра за 133 года — вот только стоил бы он несколько сот миллиардов долларов.

После сворачивания «Ориона» у ученых в США и СССР возникла другая мысль: использовать вместо термоядерных взрывов обычный ядерный реактор, нагревающий водород до 2-3 тысяч градусов. Самый эффективный двигатель такого типа, советский РД-0410 прошел испытания в Казахстане и в принципе позволял сравнительно чистый ядерный старт космического корабля с Земли. Поскольку из урана можно извлечь значительно больше энергии, чем из химтоплива, в теории такие средства разгона позволяли совершить пилотируемый полет к Марсу («Марс-94»)

Возникла и конкурирующая концепция – так называемой «ядерной лампочки ». В ней активная зона реактора закрывалась кварцевой оболочкой, через которую излучение нагревало газ в рабочей зоне двигателя до 25 тысяч градусов. При такой температуре активная зона реактора излучает в ультрафиолете, для которого кварц прозрачен, что исключало его перегрев. Нагреваемый газ, увлекаемый генерируемым вихрем, в свою очередь не должен был дать перегреться оболочке двигателя. Повышение рабочей температуры на порядок резко улучшало все параметры двигателя — но при СССР дальше проработки концепции дело не ушло, а после он и вовсе потерял какие-либо перспективы на финансирование.

Изображение: NASA

Тем не менее, ядерная лампочка выглядит весьма реалистичным проектом, позволяющим добиться высоких скоростей для массивных космических кораблей на базе уже существующих технологий. Увы, ее тяга хороша для быстрых межпланетных путешествий, но слабовата для межзвездных перелетов.

150 лет тому назад, после описания Максвеллом природы света, Жюль Верн предположил, что для межзвездных путешествий лучше всего подойдет парус, отражающий свет — тогда вместо топлива корабль будут разгонять фотоны. По прибытии в систему ближайшей звезды тот же парус затормозит его, так же без топлива.

Технически проект ограничен одним фактором: корабль со скоростью, близкой к световой, должен иметь паруса в десятки квадратных километров, массой не более 0,1 грамма на квадратный метр, что чрезвычайно трудно реализовать на практике.

Но еще в 1970-х годах был предложен так называемый лазерный парус : отражатель куда меньших размеров, разгоняемый лазерным излучателем с околоземной орбиты. Многие годы лазеры требуемой мощности просто не удавалось построить. Однако несколько лет назад Филип Лубин (Philip Lubin) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) предложил вместо них создать группы из множества более мелких излучателей, действующих по принципу фазированной антенной решетки, с итоговой мощностью, ограниченной лишь их числом. В рамках его концепта DESTAR-6 разгон космического зонда массой 10 тонн до околосветовой скорости может быть осуществлен в пределах Солнечной системы — до 30 астрономических единиц от Солнца (дальше проблемы с фокусировкой лазеров не дадут разгонять корабль).

Иллюстрация: Philip M. Lubin

Конечно, DESTAR-6 должна быть огромной группировкой. Каждый из ее элементов по проекту Лубина должен питаться от солнечных батарей, из-за чего общие размеры такой группы — тысяча на тысячу километров. При сегодняшних ценах вывода грузов на орбиту, это те же сотни миллиардов долларов, что и для проектов типа «Ориона».

Поэтому летом 2015 года Лубин предложил использовать зонды минимальной массы: полупроводниковые пластины больших размеров, на которых предлагается расположить все необходимые зонду электронные и оптические компоненты. Их будет достаточно, чтобы делать снимки в оптическом диапазоне, обрабатывать и отправлять их на Землю, используя для этого энергию солнечных батарей с лицевой поверхности пластин. Толщина пластин может быть такой же, как у современных кремниевых подложек — менее миллиметра. Уменьшив массу зонда до десятка килограмм, можно будет доставить зонд к Альфа Центавра всего за 20 лет (0,2 скорости света). Размеры разгоняющей группировки спутников с лазерами на борту при этом могут быть уменьшены до 33 на 33 километра. Конечно, снимки на нем не смогут быть идеальными, да и затормозиться там зонду не удастся, из-за чего первая миссия к звездам будет напоминать пролет New Horizons возле Плутона. Впрочем, на фоне наших нынешних знаний о системе Альфа Центавра и это было бы манной небесной.

Все предложенные выше варианты требуют как минимум десятков лет ожидания. Нет ли более быстрого способа? В первой половине 90-х годов этот вопрос пришел в голову мексиканскому физику Мигелю Алькуберре (Miguel Alcubierre). Если окажется возможным получить отрицательную массу/энергию, ее можно использовать для создания «пузыря», сжимающего пространство прямо перед собой и расширяющего его позади себя, предположил ученый. Идея была чисто теоретической и даже фантастической. Даже при существовании отрицательной энергии, перемещение пузыря диаметром в 200 метров потребует энергии, эквивалентной массе Юпитера. Однако в последние несколько лет были предложены модификации его идеи, в которой «пузырь» , сравнивая параметры двух половин расщепленного лазерного луча, одну из которых он подвергает воздействию, теоретически способному искривлять пространство. В 2013 году в таком эксперименте были получены признаки искривления пространства — причем безо всякой материи с отрицательной массой. Увы, результаты не были окончательными: слишком много помех действует на интерферометр, чувствительность которого требуется существенно повысить.

И кстати об EmDrive: чтобы найти объяснение аномальной тяге, создаваемой «ведром», группа Уайта провела эксперимент с резонирующей полостью EmDrive, пропуская через нее лазерный луч своего интерферометра. Исследователи заявили, что луч в ряде случаев определенно проходил через полость за разное время. Сам Уайт склонен трактовать это как признак того, что по каким-то причинам внутри полости существуют слабые искривления пространства, что может быть как-то связано с аномальной тягой EmDrive.

Любой двигатель, к разработке которого не предпринимают никаких шагов, является невозможным. Первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания поехал еще в 1807 году, однако отсутствие интереса к изобретению (и целому ряду ему подобных), привело к тому, что большинство населения Земли считает изобретателем автомобиля то ли Форда, то ли Даймлера. Сходная история случилась с паровым двигателем и турбиной, все компоненты которых были изготовлены еще во времена Римской империи. Если мы будем считать межзвездные путешествия невозможными, они несомненно останутся таковыми.

И все же надежда есть. Достаточно безопасные ядерные ракетные двигатели испытывались еще десятилетия назад, они, как и технологии лазерного паруса, вполне реальны уже сегодня — было бы желание за них взяться. Возможно, нам повезет и физики откроют новые явления, которые позволят повторить историю открытия ядерной энергии. Когда Эйнштейн в 1934 году сообщал миру, что «нет ни малейших признаков, что атомную энергию когда-либо удастся использовать», Лео Силлард как раз разрабатывал концепцию цепной ядерной реакции, а до запуска основанного на ней атомного реактора оставалось всего восемь лет.

. Используемый в ней

магнетрон

генерирует

микроволны

, энергия их колебаний накапливается в

резонаторе

высокой

добротности

, и, по заявлениям автора, излучение преобразуется в тягу.
На первый взгляд это обычный фотонный двигатель.
Так как присутствует элетромагнитное излучение смотрим рисунок с переводом.

Известно, что электромагнитная волна это также и поток корпускул фотонов, различной энергии. Хуже всего поглощаются и отражаются фотоны рентгеновского спектра. Тут же явно задействованы не фотоны рентгеновского спектра, так что отражение и переотражение фотонов невидимого спектра тут присутствует. Но как утверждается получаемая тяга не вписывается в рамки «фотонной теории». Она существенно выше расчетной. При этом часть исследователей вообще отрицают «фотонную теорию».То есть яко бы налицо «нескомпенсированная сила». И мы имеем дело с нарушением закона сохранения импульса. В предложенной статье будет изложено особое мнение касательно природы данной дополнительной силы.

И
НЕРТНОСТЬ

(

инерция

) (от лат. iners, род. падеж inertis — бездеятельный) в механике — свойство материальных тел,проявляющееся в том, что тело сохраняет неизменным состояние своего движения или покоя по отношениюк т. н.
инерциальной системе

отсчёта, когда внеш. воздействия на тело (силы) отсутствуют или взаимноуравновешиваются. Если же на тело действует неуравновеш. система сил, то свойство И. сказывается в том,что изменение

состояния

покоя или движения тела, т. е. изменение скоростей его точек, происходитпостепенно, а не мгновенно; при этом

движение

изменяется тем медленнее, чем больше И. тела. Мерой И.тела является его

масса

.
Вот Масса и является в формуле для вычисления ускорения через силу знаменателем (a=F/M) — из чистой физики,
Суть идеи.

Возможно изменяется именно масса тела. То есть по факту мы имеем дело с «технологией нулевого веса» или точнее массы.
Что бы понять суть данной технологии давайте вникнем в предложенную формулу.. До включения ЭМГ двигатель имеет массу например100 грам. А как только он включился масса стала иной. А в формуле отминусовать это изменение забыли. Так как теоретически «технологии нулевого веса или массы» существуют только на страницах фантастических книг.. Естественно, поверить в такой эффект как нестабильная масса очень сложно. Что же верьте в то, что нарушается «закон сохранения импульса».
То есть по факту физики столкнулись не с «нескомпенсированной силой», а с измененеим массы двигателя.
Скажем так для чистоты эксперимента, что бы доказать, что масса у ЭМГ двигателя действительно уменьшается его нужно тестить не просто в вакууме, а еще и подвесив на очень чувствительных весах.

Во всех же опытах никто взвесит сей девайс во время его работы не додумался. Простая диаграмма составленная по результатам опыта, сильно бы помогла.

Великий Ньютон учил, что если мы видим какое-то автономное движение то причина в реактивной силе. Если мы видим силу наблюдаем некую автономную ускоряющую силу то это сила реактивная.
И только реактивная. Смотрите так называемый закон реактивного движения: А = F / M
А — ускорение материальной точки;
F — равнодействующая всех сил, приложенных к материальной точке;
m — масса материальной точки.
Если масса стабильна, то обнаруженная сила действительно нескомпенсированная.

Опыты с массой.

Итак известны опыты которые показывают, что масса при определенных
Условиях оказывается непостоянной.
1.
Опыты Мирошниченко.

Ссылаюсь на опыты доктора технических наук Мстислава Мирошникова. «Беспокойная масса покоя». (ТМ. 1988.1). Тот же Мирошников показал, что вес запаянных колб с дистиллированной водой внутри в диапазоне температур от 20 — 100 С отличается. Замеры веса проводились во избежание побочных эффектов в вакуумной камере. Именно он подтвердил существование эффекта уменьшения веса под воздействием тепловых пульсаций или же Броуновского движения. Мирошников также описывает эффект изменения веса и давления в вибрирующих механических системах.
2.
Генератор Нуль-веса А.П. Щеголева

Так, известен опыт с нагреванием стального шара, осуществленный А.П. Щеголевым . Центральная область стального шара (r = 50 мм), установленного на точные весы, нагревалась лучом лазера через отверсвтие, просверленное до центра шара. Во время работы лазера, нагревавшего стальной шар, вес шара стал меньше первоначального на 200 мг. При остывании шара его вес восстанавливался. В контрольном опыте с этим же шаром, нагретым в электропечи и перенесенным на весы для остывания, изменения веса зафиксировано не было. Объясняется изменение веса стального шара появлением потока энергии, направленного от центра к поверхности шара: поток тепловой энергии уменьшал гравитационный поток к центр
у шара. В результате наложения противоположных потоков энергии вес стального шара уменьшался».
Конечно этот опыт нужно проводить в вакууме. Так как горячий воздух обтекает шар на подобии того как огонь «обтекает» головку заженной спички и этот восходящий поток вполне может облегчать вес шара увлекая
его вверх за счет взаимодействия нижней и боковых поверхностей шара с восходящими потоками теплого воздуха. Но Мирошниченко как раз и проводил опыты с колбами в вакууме.
3. Опыты Кунявского -Шабетникова.

Так оказывается эффект уменьшения веса наблюдается также при электрических пульсациях. Работы инженера из Москвы Юрия Кунянского . По сообщениям автора, в опытах проводники под воздействием постоянного электромагнитного поля «обезвешивались» в вакууме на 0,3 — 0,4%, что в пересчёте на «тягу» проектируемого «антигравитационного двигателя» составляло 4 г. «Тяга», прямо скажем, не большая, но вдохновлённый первыми успехами Кунянский считал, что если ещё поднажать с силой тока, то эту цифру можно было бы поднять до планки в 3 — 5% от общего веса «гравиталёта».
Также явление снижения веса проводника в гравитационном поле Земли при прохождении через него постоянного электрического тока пропорциональное силе тока обнаружено также В.Шабетниковым. .
Что общего?

Давайте проанализируем, что объединяет все эти опыты, в том числе и EM driver?
Начнем с опытов с колбами в вакууме. Да все тела в вакууме начинают интенсивно излучать, ИК -волны, или фотоны теплового спектра. известно, что теплоотдача излучением в вакууме пропорциональна площади поверхности и, по закону Стефана — Больцмана, четвертой степени ее температуры.
Шар излучает ик волны. Колбы излучают ик волны. И в том, числе и провода в опытах с электрическим током тоже излучают ИК-волны. А при повышении силы тока нагрев и интенсивность излучения только увеличиаеться. И ЭМГ двигатель тоже греется. Вот и вся причина, все эти девайсы начинают излучать ИК-волны. А тела излучающие ИК-волны обладают нестабильной массой. Вот и вам и технология «нулевой массы». Чем больше ЭМ — двигатель будет греться и излучать ИК-волны тем
меньше его масса, а значит согласно формуле (a=F/M)
Мы будем иметь аномально высокую тягу которая будет не укладыватся в расчеты если мы не будем учитывать уменьшение массы ЭМ-двигателя. При излучении им ИК волн.
Эпилог.

То есть можно обобщить, что никакой «нескомпенсированной силы» ЕМ двигатель не дает. Ученые просто столкнулись с «эффектом обнуления массы».
Вызванной интенсивным излучением ИК-волн
Мы имеем дело с зачатками «технологий нулевой массы», а закон сохранения импульса остается неизменно нерушимым.Еще в 50-е годы даже направление было такое — приборы-измерители мощности СВЧ на базе пандеромоторики — «шторка» из кварца, которая «отклонялась» потоком СВЧ. Это сейчас принят калориметрический (по нагреву нагрузки) способ измерения мощности, а тогда — даже приборы такие со шторками создавались. Все новое хорошо забытое старое. Скажем так надо трубу в которую поступает СВЧ излучение покрыть кварцем и тяга станет еще ощутимей.
Литература

1. Quantum Vacuum Fluctuations Harnessed in a Propellant-less Engine Tested by NASA
http://peswiki.com/index.php/Directory:Emdrive_%28Electromagnetic_Space_Drive%29
2..shtml

Космический корабль с двигателем эм драйв. Двигатель Em-Drive проверят в космосе

Независимо от того, что произойдет дальше, Роджер Шоер может гордиться. Нельзя узнать, будет ли его революционный двигатель EM Drive воплощен в жизнь, но его идея уже не выглядит такой абсурдной, как это было в прошлом. Несмотря на десятилетия скептицизма и отрицания, технология Шоера наконец-то начинает восприниматься учеными. Вопрос лишь в том, куда исследователи зайдут с ней.

Нарастающая популярность EM Drive была вызвана отчетами НАСА, которые подтверждают, что двигатель может произвести некоторое количество надежной тяги. Но в тоже время космическое агентство дистанцируется от результатов. В более свежем докладе говорится, что испытания проводились в вакуумной камере, отвечая критикам, которые отмечали несостоятельность тестов двигателя в условиях атмосферы.
Главной особенностью EM Drive является то, что этот двигатель реактивной тяги якобы не требует топлива. Это означает, что набор из нескольких EM Drive может питаться от солнечных батарей и производить небольшое бесконечное ускорение, тем самым, решая многие из наиболее сложных проблем далеких космических полетов. Исследователь Eagleworks Гарольд Уайт предсказывает, что пилотируемый космический корабль может добраться до Марса всего за 70 дней, используя всего 0,4 ньютона / кВт, что приблизительно в 10 раз энергоэффективней современного ионного двигателя.

Но его бестопливная природа противоречит закону сохранения импульса, так как он будет производить фронтальную силу без равной ей противоположной по направлению силы. Таким образом, EM Drive представляется своего рода вечным двигателем.
Маловероятно, что Шоер построил первый в мире двигатель, опровергающий фундаментальные законы физики, но вполне возможно, что EM Drive сохраняет импульс с помощью какого-то неизвестного нам процесса. Наиболее часто упоминаемым является процесс поляризации вакуума, в котором подразумевается создание короткоживущих частиц в космическом вакууме, которые EM Drive превращает в плазму и выбрасывает в определенном направлении. Если эта идея верна, то двигатель все еще использует некий вариант топлива, таким образом, оставаясь в рамках физических законов вселенной.

Также возможно, что EM Drive является своего рода прообразом двигателя варп-двигателя из Стар Трека — его электрическое поле сжимает пространство в передней части привода и расширяет сзади. НАСА Eagleworks испытывали его с лазерными импульсами, и выявили, что двигатель вызывает искажение лазера. Это могло быть из-за искажения пространства и времени, но данные исследования проводились в атмосфере, а не в вакууме. Далее исследователи могут начать эксперименты с интерферометром в вакууме, чтобы исключить возможность того, что воздух вызывает наблюдаемые лазерные дифракции.

В данный момент до практического применения EM Drive еще очень далеко, хотя такие эксперименты показывают, что его принцип работает. Двигатель все еще является предметом научной полемики, но то, что для тестирования ускорителя привлекаются серьезные ученые из высших инстанций, доказывает, что EM Drive не такой уж безнадежный, как многие утверждают.

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.

Экология познания.Наука и техника: EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ тягового полостного резонатора», 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.

Даже если вы не интересуетесь двигательными установками для космических аппаратов, вам наверняка приходилось слышать об устройстве EmDrive. Упоминание о двигателе часто встречается в заголовках, описывающих его как революционную технологию, способную перевернуть представления о межзвёздных путешествиях, критически сократить время полетов между планетами как внутри Солнечной системы, так и за ее пределами и воплотить в жизнь давние мечты человечества о доступном космосе.

Это достаточно громкие и амбициозные заявления и в свое время, комментируя подобные вещи, великий астрофизик и космолог, пионер в области экзобиологии Карл Саган (Carl Sagan) сказал, что «экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств». Руководствуясь этим мы и попытаемся объяснить, что же на самом деле представляет собой этот нашумевший EmDrive, и действительно ли он является ключевой технологией, которая позволит людям покорить далекие звезды.

Итак, все что вам нужно знать о «невозможном» двигателе мы попытались изложить в одной непродолжительной статье, поехали.

ЧТО ТАКОЕ EMDRIVE?

EmDrive – это двигатель-загадка. 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, в традиционном представлении. Отсутствие на борту больших объемов топлива сделает космические корабли более легкими, их будет проще приводить в движение и, теоритически, их производство станет намного дешевле. Кроме того, гипотетический двигатель позволит достигать неимоверно высоких скоростей: астронавты 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 «не стыкуется» с ньютоновским 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 Ньютона: «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 EMDRIVE

Оставив на некоторое время физическую «невозможность» технологии, давайте определимся, что она собой представляет. Итак, EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ 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, не верившие 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 небольшим, порядка нескольких десятков мкН, выделением энергии (вес мелкой монеты) – итоги ни одного из исследований не были опубликованы в каком-либо рецензируемом журнале. Это значит, что к любым положительным результатом нужно относится с долей здорового скептицизма, который допускает, что зафиксированная тяга могла быть неучтенной силой или ошибкой аппаратуры.

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

В 2001
году Шойер получил от британского правительства грант в размере £45 000 на тесты для EmDrive. Он заявил, что в ходе испытаний была получена тяга силой 0,016 Н и для этого потребовалось 850 Вт энергии, однако не одна экспертная оценка не подтвердила 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 750 миллиньютон при затраченных на это 2500 ватт энергии.

В 2014
году исследователи NASA протестировали свою модель EmDrive, причем испытания проходили также и в условиях вакуума. И снова ученые отрапортовали об успешном эксперименте (они зафиксировали тягу в 100 мкН) 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 оположительном 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 EmDrive 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» EMDRIVE

Вообще научное сообщество очень осторожно воспринимает все, что связано с EmDrive 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 эффективныхавтомобилей – 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 EmDrive, 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 EmDrive, не требуется никаких псевдонаучных или квантовых теорий. Наоборот, он уверен, что технология не выступает за рамки действующей модели ньютоновской 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 EmDrive. 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 , в которой раскритиковал EmDrive и неубедительные результаты множества проведенных экспериментов. Кроме того, Кори С. Пауэлл (Corey S. Powell) из Discovery, вынес свой для двигателей EmDrive и Cannae Drive, точно также, как и для исследований NASA. Профессор математики и физики Джон С. Баэз вообще назвал концепцию этой технологии «вздором» и его заключения отражают настроения многих ученых.

Двигатель EmDrive был воспринят многими с воодушевлением, среди них – вебсайтNASASpaceFlight.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).

Прежде чем делать однозначные выводы, важно помнить о том, что физика в принципе исключает появление какой-либо тяги в EmDrive и ему подобных устройствах. Тем не менее, действительно доказанные рабочие варианты двигателей на электромагнитных волнах могут отрыть до сих пор невиданные возможности как для космического, так и наземноготранспорта и перевернуть современную науку с ног на голову. А пока большинство ученых склонны относить EmDrive к категории научной фантастики. опубликовано

В научном журнале Американского института аэронавтики и космонавтики вышла статья, посвященная странному и спорному устройству — двигателю EmDrive. По мнению ряда физиков, эта конструкция в принципе не может работать. Это нарушало бы фундаментальный закон природы, сохранение импульса. Другие пытаются найти разумное объяснение того, почему EmDrive все-таки работает, или хотя бы надежные доказательства его работоспособности. Их привлекает зыбкая, но грандиозная цель — двигатель, способный превращать электричество в тягу без топлива или реактивной струи. Или же — окончательное закрытие многолетнего спора.

Научная публикация может стать важным шагом в истории «невозможного» двигателя. Несмотря на наличие десятков экспериментальных проверок, их результаты не были опубликованы в рецензируемых журналах. Этому мешает отсутствие теоретических основ, объясняющих работу EmDrive. К тому же многие эксперименты нельзя назвать «чистыми» — есть множество факторов, которые могут создать видимость работы двигателя. О них мы еще поговорим, а начнем с других вопросов.

Что это такое?

Это гипотетический двигатель, предложенный британским изобретателем Роджером Шойером. Питаясь электричеством, он (по утверждению Шойера и его не слишком многочисленных сторонников) создает слабую тягу без использования рабочего тела. На этот странный факт указывают и некоторые другие эксперименты. Однако вопиющее нарушение закона сохранения импульса заставляет с особой тщательностью подходить к таким заявлениям — и многие эксперты указывают на ошибки в постановке опытов, которые могли создать иллюзию слабой, но существующей тяги.

Устроен чудо-двигатель просто, собрать его может любой энтузиаст, осиливший управление паяльником. Он состоит из двух основных деталей: магнетрона и резонатора. Магнетрон — это вакуумная трубка, используемая для генерации излучения в обычной микроволновке. Она состоит из полого цилиндра-анода и центрального волоска-катода. Под действием напряжения с катода вылетают электроны и начинают двигаться по сложным траекториям внутри цилиндра, испуская микроволны. По волноводу они передаются от магнетрона в резонатор, похожий на медное ведро, закрытое крышкой. Как утверждает изобретатель двигателя Роджер Шойер, тут-то и начинается самое интересное.

По словам Шойера, главная фишка EmDrive — это форма резонатора. Изобретатель предполагает, что из-за разницы в диаметре передней и задней стенок (как у дна ведра и его крышки) на них действуют разные по величине силы, вызванные стоячей электромагнитной волной в резонаторе. Их равнодействующая и толкает двигатель вперед, создавая тягу, которая направлена в сторону «дна». Впоследствии, после нескольких спорящих с этой идеей сообщений, Шойер уточнил, что реальный механизм несколько сложнее и может быть связан с проявлением эффектов специальной теории относительности (СТО).

Что с ним не так?

В самом деле, если взглянуть на первое объяснение механизма работы двигателя, то окажется, что оно напоминает историю барона Мюнхгаузена, вытащившего себя и коня из болота за волосы. EmDrive — замкнутая система, которая ничего не выбрасывает в окружающее пространство. Такой объект не может увеличивать свой импульс без внешних воздействий, как и Мюнхгаузен не мог увеличить свой, как бы сильно он ни тянул. Сторонники двигателя парируют эти аргументы тем, что можно допустить отталкивание резонатора от вакуумного состояния или же привлечь к объяснению СТО. Однако физики неоднократно отмечали грубость таких оценок или отсутствие в них физического смысла.

Но все-таки суть заявлений Шойера состояла не столько в теоретических описаниях, сколько в том, что он якобы зафиксировал реальную тягу от двигателя. На своем сайте исследователь указывает величину тяги примерно в 200−230 мН/кВт — больше, чем у ионных двигателей, которые толкают космические аппараты, выбрасывая ускоренные в электрическом поле заряженные частицы.

Решив, что объяснять эту тягу — дело теоретиков, несколько групп экспериментаторов проверили EmDrive в своих лабораториях. Такую работу проделали исследователи из китайского Северо-Западного политехнического университета и Технического университета Дрездена. Недавно к ним присоединились и авторы статьи, вышедшей в Journal of Propulsion and Power, исследователи из подразделения NASA Eagleworks, которые традиционно занимаются наиболее спорными и «футуристическими» проектами агентства.

Есть, но маленькая?

Первые тесты дали вроде бы обнадеживающие результаты: на включенное устройство действовала некая сила. Однако ее значение оказалось намного меньше, чем предсказанная Шойером величина, причем чем аккуратнее был поставлен эксперимент, тем меньшая регистрировалась тяга. Но ведь дело в принципе: откуда она может вообще браться? Если не рассматривать путаных объяснений Шойера, то можно выделить несколько побочных процессов, которые теоретически могут обеспечить тягу. Это могут быть потоки воздуха, связанные с нагревом двигателя, или тепловое расширение самой экспериментальной установки. Слабую силу способно создавать отталкивание от зарядов, «оседающих» на стенах тестовой камеры, или взаимодействие EmDrive с магнитными полями проводов, или давление излучения, покидающего резонатор.

С потоками воздуха бороться проще всего — достаточно проводить испытания в вакууме. Такие тесты были проделаны учеными из Дрездена, которые обнаружили тягу на уровне всего 0,02−0,03 мН/кВт — на пределе погрешности измерений. Кроме того, физики отметили, что использовали резонатор (то самое медное «ведро») с невысокой добротностью. Излучение быстро покидало его, увеличивая шансы на вклад других побочных процессов. Сотрудники NASA Eagleworks получили немного бóльшие цифры — 1,2±0,1 мН/кВт. При этом они утверждают, что отследили все возможные источники побочных процессов.

Это много или мало?

Строго говоря, миллиньютон (мН) — это меньше, чем вес одной песчинки сахара. Но если говорить о реактивном полете в космосе, то даже тяга 1 мН, непрерывно действуя на протяжении нескольких лет, позволяет разогнать 100-килограммовый аппарат до приличных скоростей.

Можно подсчитать, что за десять лет такой зонд разгонится на 3 км/с и (с учетом стартовой второй космической скорости) преодолеет порядка 3,5 млрд км. Но если мы оценим тягу на уровне, который обещает Шойер (200 мН/кВт), то получим ускорение уже до 600 км/с и дистанцию в 660 астрономических единиц — расстояний от Солнца до Земли.

Так — слабо, но очень долго и экономно расходуя рабочее тело — действуют ионные и фотонные двигатели. Первые «выстреливают» в пространство заряженными ионами, разогнанными до десятков километров в секунду. Их тяга может достигать 60 мН/кВт, однако они требуют использовать рабочее тело — обычно запас инертного газа. К примеру, аппарат Dawn, который недавно завершил основную миссию по исследованию Цереры, был вынужден взять на борт 425 кг ксенона.

Фотонные двигатели обладают несравненно меньшей тягой, порядка нескольких микроньютонов на киловатт мощности лазерного излучения. Источником тяги в них выступает импульс фотонов, вылетающих в космическое пространство. Зато фотонные двигатели не требуют брать с собой ни топлива, ни рабочего тела.

В самом конце 2016 года Китайская академия космических технологий (CAST) сообщила, что уже несколько лет проводит собственные исследования потенциальных возможностей EmDrive и его применения. По словам одного из руководителей CAST Чэня Юэ, организация провела собственные, «многолетние и многократно повторенные» эксперименты, подтвердившие наличие у EmDrive тяги. Использованный в Китае прототип создавал всего несколько миллиньютонов, но в ближайшее время будут разработаны новые конструкции, рассчитанные на 100 мН и больше. Возможно, они будут испытаны уже на орбите.

Нельзя забывать о пассивных двигателях, не требующих ни электроэнергии, ни топлива для своей работы, — о солнечных парусах. Тяга, которую они развивают, определяется площадью паруса и расстоянием до Солнца. Около Земли 1 м² отражающего материала будет развивать тягу в 0,1 мН. Суммарная тяга японского экспериментального аппарата IKAROS с парусом в 200 м² достигала как раз 2 мН. Для понимания масштаба добавим, что тяга двигателей сверхтяжелой ракеты Saturn V, отправлявшей астронавтов на Луну, составляла 34 000 000 Н.

Может, они ошибаются?

Публикация работы в рецензируемом научном журнале означает, что статья прошла проверку несколькими независимыми экспертами в соответствующей области. Эта процедура поддерживает достаточно высокий уровень статей, но даже она не позволяет избежать ошибок.

Можно вспомнить, как в 2014 году международная коллаборация BICEP опубликовала результаты своих многолетних исследований в одном из самых престижных научных журналов Physical Review Letters. Ученые утверждали, что обнаружили следы гравитационных волн при изучении реликтового излучения. Однако эта трактовка была неверной, и сенсационные результаты оказались влиянием галактической пыли.

Журнал, в котором команда Eagleworks опубликовала свою работу, может похвастаться в семь раз меньшим индексом цитирования, чем Physical Review Letters. Поэтому существует даже мнение о том, что процедура рецензирования в нем не столь строга и могла пропустить работу, несмотря на огрехи. Стоит отметить, что и само подразделение NASA Eagleworks — совсем небольшая лаборатория с финансированием на уровне $50 000 в год. Этого с трудом может хватить на выполнение высокоточного исследования и покупку нужного оборудования.

Работает — и ладно?

Если б стопроцентные доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Но пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы слишком больших энтузиастов «невозможного двигателя». Оно даже стало аргументом для отказа в публикации ранних статей в серьезных научных журналах.

Люди попроще любят замечать, что «работает и ладно, не обязательно же знать как». Однако такой подход может привести к неожиданным проблемам в долгосрочных космических миссиях. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. Никому не нужно, чтоб аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. Так что к классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе — но пока создатели EmDrive не могут показать ни того, ни другого.

Интересно проследить, зачем профессиональные ученые работают с такими сомнительными проектами. С одной стороны, открытие реальной тяги в EmDrive может указать на принципиально новые эффекты и долгожданную «новую физику» за границами существующих моделей. С другой стороны, «закрыв» тягу невозможного двигателя, ученые смогут наконец разрешить давно надоевший всем спор. А по пути — создать новые сверхточные методы для исследования сверхмалых сил.

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!

в космос без топлива.

Работает — и ладно

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!

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.

Путешествия со скоростью света могут стать возможны благодаря случайному открытию , но исследователи предупреждают: пока не стоит радоваться возможному путешествию к звезде Альфа Центавра длиной в одну неделю. Технология нового двигателя, которая ранее казалась невозможной, в третий раз успешно прошла тестирование.

Физики-любители и профессионалы обсудили результаты эксперимента онлайн, хотя пока не давала официальных комментариев.

Применение такого двигателя не ограничится путешествиями на скорости, превышающей скорость света. Технология уберет необходимость использования ракетного топлива на , которое сейчас нужно для периодического ускорения, сохраняющего траекторию движения МКС по орбите. Замена традиционной системы ракетного топлива на обычном геостационарном спутнике уменьшим массу объекта, запускаемого в космос, с 3 до 1,3 тонны и таким образом существенно снизит финансовые затраты.

Проводимые эксперименты пока очень далеки от реального применения на космических аппаратах, но однажды очередная технология «Звёздного пути» может стать неотъемлемой частью нашей жизни.

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

Что такое Em-Drive — комментарий специалиста

— 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.

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:

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 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

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.

«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
»

Общая оценка материала: 4.5

АНАЛОГИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ (ПО МЕТКАМ):

Графен прозрачный, магнитный и фильтрующий воду

НАСА может доставить человека на Марс за 10 недель. Все дело невозможной скорости заключено в ведре двигателя «EМ Drive», стянутого многочисленными шпильками и болтами.

Ломающий основы физики, двигатель не требующий топлива кроме как солнечных лучей – можно считать вечным, пока наша звезда не потухнет.

Передовая система двигательной установки изобретена Роджером Шоер 10 лет назад в его «Satellite Propulsion Research Ltd. », выдержав тестово-показательный запуск экспериментальной модели.

Демонстрация удалась, это была сенсация – двигатель, не требующий заправки топливом или ядерного реактора работал! Он создавал дикую тягу усилиями микроволн, отталкиваясь ими от…от…

А никто толком не знает, на каком принципе работает странное устройство, и даже сам изобретатель. Машина «разогревает» фотоны, те «катапультируются» из рабочей камеры с высокой скоростью, сообщая устройству движение.

В последнем докладе НАСА (просочившимся в прессу) якобы сообщается о ряде испытаний, проведенных специалистами Космического центра имени Джонсона в Техасе.

Документ инженеров НАСА показывает успешные технологические испытания в вакууме. Как некоторые подозревают, именно с двигателем «EM Drive» на борту, находился в космосе – тестировавший технологии будущего.

Технологичный двигатель свободной энергии, иначе EM Drive попросту и назвать то нельзя, теперь как полагают сделал Марс ближе к Земле минимум на полгода. Названый как EM Drive, двигатель по неподтвержденным данным обладает гигантским потенциалом в плане быстрых внутрисистемных полетов.

EM Drive способен доставить человеческий экипаж на Марс всего за 10 недель, без использования обычного ракетного топлива или ядерного реактора. Тем более что химические двигатели значительно проигрывают в скоростных характеристиках новинке.

Изображенный прототип EM Drive — экспериментальная двигательная система, вызвавшая сенсацию, поскольку согласно законам физики, он не должен работать. Традиционные ракетные двигатели используют химическое топливо, которое сгорает и выталкивается из подруливающих устройств.

В безвоздушном вакууме пространства, это работает по третьему закону Ньютона движения — генерации тяги путем выбрасывания массы в безвоздушном пространстве, без необходимого воздуха. И это вполне понятно, это работает.

Испытания двигателя EM-Драйв.

В случае с EM-Драйв, нет топлива, чтобы извлечь тягу, как же он работает? Не спрашивайте, потому что без «полу-литра брат, здесь не разобраться». Впрочем, вторая половина литра тоже не поможет, потому как автор изобретения либо действительно не знает, что он изобретал и какой принцип разрабатывал – что похоже на бред, либо все в глубоком секрете.

На испытаниях небольшой агрегат показывал силу тяги в 1,2 мН на киловатт (Мn / квт), малую долю от возможности в 60 Мн / кВт (на примере). Двигательная система может совершить глубокий космический полет, как герои космической эпопеи Star Trek.

Все это конечно выглядит для нас сомнительно, слишком уж чужд принцип работы на микроволнах /ионах и фотонах современным технологиям. Тем не менее НАСА в начале этого года заявило: Было , которые стали реальностью в заключение многих лет научных исследований.

И еще, ведя наступление на Марс, планируя полеты по нашей домашней системе, агентство отмахнулось от создания – для них это интересно, но не приоритетный вопрос. Не потому ли, что у них есть «быстрый двигатель»?

Уважаемый профессора физики в Университете Хельсинки Арто Эннила, отзываясь о работе ЕМдрайв сказал загадочную фразу: как и любой другой двигатель, EmDrive способен генерировать тягу без топлива. Его топливо входные фотоны сверхвысокой длинны (со слов зарубежных СМИ).

Секретный двигатель – оружие НАСА для скоростных путешествий.

Конструкция генерирует тягу путем задействования частицы света, выбрасывая микроволны внутри закрытой камеры в форме конуса. Движение внутри создает тягу на тонкий раструб конуса, который приводит двигатель в движение. Судя по множеству болтов в аппарате находится высокое давление.

Впервые увлекательный документ появился на форуме Nasa от австралийского пользователя Фил Уилсон (пишет dailymail), прежде чем пост был удален администраторами. Впоследствии публикация с отчётностью о полевых испытаниях устройства в условиях космоса «пробежалась» по всему интернету, и тайну было уже не скрыть.

Несмотря на кажущийся в «документе» успех НАСА в тестовых экспериментах, нет никаких признаков публикации в научном журнале. А ведь как сообщается, несколько команд работает над технологией, включая НАСА «Eagleworks Laboratories», которая занимается разработкой передовых двигательных систем.

Что такое ЕМдрайв?

Понятие EmDrive двигателя является относительно простым. Он обеспечивает тягу на космическом корабле с помощью микроволн. Солнечная энергия обеспечивает электроэнергию для микроволн. Последствия действительно существующей технологии, будучи запущенной в производство, неоценимы.

Невероятная сила двигателя-без-топлива дает людям возможность путешествовать дальше в космос, при значительно возросших скоростях. Отпадает необходимость тащить с собой запасы драгоценного в космосе топлива.

А место и масса(?) подумать страшно, насколько «облегчиться» космический корабль и возрастет полезный объём. В сущности, ракета-носитель с топливными цистернами также отойдет в историю.

В самом деле, есть множество плюсов, даваемых очаровательным агрегатом. Правда, когда эта концепция была впервые предложена, ее сочли мистификацией, поскольку «мотор» пошел против законов физики.

Теперь специалисты, зная лишь примерный принцип работы устройства, пытаются разобраться с возможностью фотонной тяги, что вероятно и служит инерционной массой для движения машины, когда фотоны «выбрасываются» из камеры мотора.

Несмотря на десяток лет тестирования и обсуждения, привод остается спорным.Суть заключается в том, что, на бумаге, он не должен работать, соблюдая законы физики. И все же, в тесте после испытания EM Drive просто продолжает работать.

Несмотря на многочисленные
слухи
о том,
что документ НАСА об этих испытаниях прошел процесс рецензирования, это
не было опубликовано в научном журнале.
Таким образом, на данный момент, это только одна группа исследователей, сообщающая о невероятных результатах, совершенно без какой-либо внешней проверки.

У лидера NASA EmDrive есть новый межзвездный проект внешней Солнечной системы и за ее пределами.

Иллюстрация: Кейси Чин; Getty Images

Солнечная система недостаточно велика для Гарольда Уайта, но это только начало. 54-летний физик посвятил свою карьеру исследованию передовых концепций двигателей, которые, как он надеется, могут доставить людей за пределы Солнечной системы и, в конечном итоге, в неизведанные пустоши межзвездного пространства. Обычные ракетные двигатели слишком медленны, чтобы преодолевать такие огромные расстояния в человеческом масштабе времени, поэтому Уайт сосредоточился на более экзотических решениях, таких как сверхсветовые варп-двигатели и квантово-вакуумные двигатели, которые получают импульс от самого пространства-времени.

Исследовательская родословная Уайта может звучать так, как будто она была заимствована у сумасшедшего ученого из бульварного научно-фантастического романа, но большая часть его работы была проделана в качестве руководителя Лаборатории усовершенствованной двигательной физики НАСА в Космическом центре Джонсона. Лаборатория, которую Уайт назвал Eagleworks, была основана в 2009 году для исследования передовых рубежей физики в поисках следующего крупного прорыва в области космической энергетики и двигателей. В декабре Уайт покинул лабораторию, которой руководил в течение десяти лет, и возглавил отдел исследований и разработок в Институте безграничного космоса, новой некоммерческой организации в Хьюстоне, работающей над ускорением исследования человеком межзвездного пространства.

«Это казалось прекрасной возможностью более целенаправленно добиваться повышенной мощности и движения с немного большей интенсивностью», — говорит Уайт. «Это был мой личный выбор и следующий шаг к моей высшей цели: дать возможность человеку исследовать внешнюю часть Солнечной системы и другие звезды».

Институт безграничного космоса был основан в прошлом году Камом Гаффарианом, инженером и предпринимателем, который также основал ядерно-энергетическую компанию X-energy и Stinger Ghaffarian Technologies, одного из крупнейших инженерных подрядчиков НАСА. Его новая организация планирует развивать передовые технологии космической энергетики и двигателей посредством сочетания собственных исследований, грантов и партнерских отношений с другими учреждениями, включая Eagleworks НАСА. Ранее в этом месяце Гаффарян объявил о первом раунде грантов межзвездной инициативы некоммерческой организации, который предоставит исследователям до 250 000 долларов для работы над проблемами, связанными с межзвездными путешествиями.

«Инициатива была создана, чтобы поощрять и спонсировать других людей, занимающихся теоретической и эмпирической работой, которая, как мы надеемся, поможет повысить зрелость и возможности межзвездного исследовательского сообщества», — говорит Уайт.

Руководство WIRED по коммерческим пилотируемым космическим полетам

Все, что вам нужно знать о Blue Origin, SpaceX, Virgin Galactic и о том, что на самом деле происходит с вашим телом, если вы отправляетесь в космос.

Автор Sarah Scoles

В сентябре Limitless выберет первый раунд грантополучателей, и институт предоставит соискателям карт-бланш на определение того, какие исследования они хотят проводить. Единственное условие в конкурсе предложений заключается в том, что исследование должно в конечном итоге быть направлено на то, чтобы космический корабль «двигался невероятно быстро». Тем временем Уайт говорит, что институт сосредоточился на нескольких основных темах исследований, связанных с мощностью и движением. Некоторые из этих областей включают работу с известными физическими и инженерными концепциями. Например, институт планирует сотрудничать с университетами для разработки малых ядерных реакторов мощностью не более 10 мегаватт. Уайт говорит, что эти реакторы сначала будут разрабатываться для наземных применений с прицелом на их интеграцию с космическими кораблями позже.

Уайт также будет проводить исследования, основанные на его работе в НАСА над EmDrive, так называемым «невозможным двигателем», который создает тягу без топлива, отражая радиоволны в металлическом конусе. Испытательное устройство EmDrive, которое использовали Уайт и его коллеги, представляло собой усеченный медь — конус с обрезанной вершиной — длиной чуть меньше фута. Во время испытаний его поместили в вакуумную камеру, а устройство за пределами камеры посылало микроволны на антенны внутри конуса. То, как эти микроволны создают тягу внутри конуса, является предметом разногласий в теории.

Если EmDrive или что-то подобное заработает, это станет огромным подспорьем для освоения космоса. Нам больше не придется таскать с собой все наше топливо, что является основным ограничением того, как далеко люди могут путешествовать в космос. Кроме того, потенциально он может производить гораздо большую тягу, чем обычный двигатель. Это означает, что полеты человека к внешней части Солнечной системы могут занять всего год или два, а не десятилетие. Но настоящая вишенка на торте в том, что EmDrive — или что-то подобное — откроет двери для межзвездных путешествий. Наш ближайший звездный сосед находится в 4 световых годах от нас; Потребуются тысячи лет, чтобы добраться до него с помощью обычной ракеты. Если мы хотим отправиться к звездам, нам понадобится форсированный двигатель.

Самые популярные

В 2016 году Уайт и его команда из НАСА опубликовали первые рецензированные экспериментальные данные, показывающие, что EmDrive действительно создает тягу. Результаты эксперимента Уайта и теория, стоящая за ним, остаются спорными. Никто не может прийти к единому мнению о том, действительно ли устройство создавало тягу, и как это объяснить, если да. Но тот факт, что НАСА даже поддерживало такого рода далеко идущие исследования, было хорошей новостью для всех, кто планировал отпуск на Альфе Центавра.

В Limitless Уайт хочет продолжить исследования, но он не будет строить никаких двигателей — по крайней мере, пока. Вместо этого он будет исследовать фундаментальную физику, которая, как он и другие считают, может объяснить, как работают экзотические силовые установки, такие как EmDrive. Он называет ее динамической моделью вакуума, и она затрагивает суть того, о чем мы говорим, когда говорим о «физической реальности».

Большинство физиков сегодня рассматривают физический мир как суп из субатомных частиц, таких как фотоны, кварки и нейтрино, в котором местоположение частицы в любой момент времени является вопросом вероятности. Эта картина реальности известна как копенгагенская интерпретация квантовой механики. Это может быть самая популярная научная теория реальности, но далеко не единственная. Конкурирующая точка зрения, известная как теория пилотной волны, утверждает, что квантовый мир детерминирован. В этой теории субатомные частицы «пилят» по определенному пути, как поезд на рельсах, и единственная причина, по которой их местоположение кажется недетерминированным, заключается в том, что мы не понимаем более глубокое квантовое поле, которое в конечном итоге может составлять реальность.

Это квантовое поле называют квантовым вакуумом, и его можно рассматривать как обширный волнообразный пол, на котором построена остальная реальность. Если бы вы вынули всю материю из Вселенной и понизили температуру до абсолютного нуля, то остался бы только квантовый вакуум. Мы привыкли думать о вакууме как о совершенно пустом, но квантовый вакуум никогда не бывает по-настоящему пустым. Электромагнитные волны и частицы постоянно появляются и исчезают, и именно эти колебания энергии порождают физический мир.

Это довольно головокружительная штука, но если физики смогут лучше понять квантовый вакуум (при условии, что он существует), они, в принципе, смогут использовать его энергию для питания космического корабля. Действительно, это потенциальное теоретическое объяснение, предложенное Уайтом и его коллегами из НАСА, относительно того, как такой двигатель, как EmDrive, может создавать тягу. Едва ли это единственное объяснение — возможно, самое убедительное из них состоит в том, что наблюдаемая тяга на самом деле была просто ошибкой измерения.

«Гарольд пытался выдвинуть теорию, объясняющую EmDrive, назвав его квантовым вакуумным двигателем», — говорит Мартин Таймар, физик из Дрезденского технологического университета, изучающий передовые двигательные установки. «У него хорошая интуиция, но концепции, которые он использует и цитирует, противоречивы. Только эксперимент имеет значение — ни одна общепринятая теория, предсказывающая что-либо из этого, не была выложена на стол».

Самые популярные

Одно дело иметь теорию о том, почему EmDrive должен работать, и совсем другое — иметь экспериментальные доказательства этого в действии. У Уайта и его коллег из НАСА, похоже, есть и то, и другое, но пока никому не удалось воспроизвести их результаты. Таймар руководит программой SpaceDrive в Дрездене, где он создает сверхчувствительные устройства, способные обнаруживать почти незаметную тягу. Он использует эти устройства, чтобы попытаться воспроизвести результаты исследований EmDrive, которые, по-видимому, создавали тягу, подобную той, которую провели Уайт и его коллеги из НАСА.

Таймар еще ничего не видел, но он говорит, что это не значит, что исследовать физику экспериментами не стоит. Он сравнил это с высокотемпературной сверхпроводимостью — физическим явлением, которое может произвести революцию в электромагнитных технологиях, но это не было предсказано в теории. «Нам нужно быть удачливыми, иметь хорошую интуицию и просто пробовать то, что никогда не проверялось», — говорит Таймар. «Нам посчастливилось найти высокотемпературную сверхпроводимость путем постоянных попыток, и мы надеемся, что то же самое произойдет с прорывным двигателем».

В Limitless Уайт говорит, что он сосредоточен на серьезной задаче демистификации и экспериментального описания фундаментальной физики модели динамического вакуума, а не на разогреве металлических конусов в микроволновке в надежде, что они создадут достаточную тягу, чтобы отправить людей к звездам. В последней статье, опубликованной Уайтом и его коллегами перед его уходом из НАСА, они смоделировали квантовый вакуум вокруг ядра одиночного атома водорода. Это далеко от межзвездного двигателя, но Уайт считает это важным шагом на этом пути.

«Есть несколько нитей, за которые вы должны потянуть в процессе продвижения к этой цели», — говорит он. «Некоторые из них будут включать в себя практические шаги, в которых используются известные физические и инженерные знания. Но вам все еще нужно сосредоточиться на вещах на границе физики, чтобы попытаться выяснить, есть ли потенциальные новые подходы, которые вы можете использовать для удовлетворения требований к производительности для достижения этих целей».

В Безграничном Уайт планирует продолжить свои исследования квантового вакуума. Он говорит, что институт производит нестандартные резонаторы Казимира — экспериментальную установку с двумя близко расположенными пластинами — для изучения предсказанных характеристик и структуры квантового вакуума, который, как предполагается, существует между пластинами. «Это не обязательно технологии, это просто физические эксперименты», — говорит Уайт. «Они могут привести к вещам, которые мы могли бы объединить в виде технологии, но сейчас мы просто занимаемся наукой в ​​первую очередь».

Не все уверены, что Уайт движется в правильном направлении. Джим Вудворд, физик из Калифорнийского государственного университета в Фуллертоне, посвятил свою карьеру усовершенствованным двигателям. У него есть альтернативная теория, объясняющая EmDrive, которая не использует квантовый вакуум. Вместо этого, по его мнению, тяга создается так называемыми «эффектами Маха», которые выводятся из общей теории относительности, а не из квантовой механики. В этой теории EmDrive может создавать тягу, используя колебания энергии, создаваемые электромагнитным полем в EmDrive, взаимодействующим с гравитационным полем всего остального во Вселенной.

Самый популярный

Вудворд говорит, что большинство людей, работающих над передовыми двигателями, являются «квантовыми пылесосами», как Уайт, но он утверждает, что их теории или другие передовые теории не могут объяснить Empulsion. системы будут работать, не привнося гравитацию в картину. «Мир и его физика такие, какие они есть, а не такие, какими нам хотелось бы их видеть», — говорит Вудворд. «Это не бизнес для мечтателей. Я предсказываю, что Limitless будет очень трудно найти что-то стоящее для финансирования, и то, что они найдут, не сработает».

Вудворд не просто бросает камни. Он создал свой собственный прототип двигательной установки, названный двигателем Mach Effect Gravity Assist или MEGA. На вид это не так уж и много — это стопка керамических дисков, помещенных между двумя небольшими блоками, — но она получила 750 000 долларов в виде исследовательских грантов НАСА. Что еще более важно, у Вудворда и его коллег есть доказательства того, что привод MEGA создает тягу.

При подаче электрического напряжения на керамические диски они расширяются и толкают один из блоков. Теория эффектов Маха говорит, что когда объект ускоряется — в данном случае толкаемый блок — он немного теряет массу. Когда керамические диски в середине сжимаются, он снова набирает эту массу. Это означает, что блок с другой стороны дисков вытягивается вперед больше, чем блок с изменяющейся массой оттягивается назад. Делая это снова и снова, данные Вудворда показывают, что устройство ускоряется вперед. Вудворд и две другие группы подготовили данные, которые, по-видимому, показывают, что устройство MEGA создает тягу, но последующие тесты, проведенные Таймаром в его лаборатории в Дрездене, показывают, что все это также может оказаться ошибками измерения.

Нетрудно понять, почему большинство исследовательских организаций уклоняются от проектов, которые планирует финансировать Limitless. Это само определение высокого риска, высокой награды. Они также могут показаться немного идеалистичными в то время, когда НАСА изо всех сил пытается вернуть людей на Луну. Но Уайт говорит, что это исследование также принесет пользу тем из нас, кто застрял на твердой земле.

«Пытаясь добиться больших результатов, мы можем реализовать новые технологии, которые помогут нам здесь и сейчас», — говорит Уайт. «Долгосрочным применением могут быть межзвездные путешествия, но изучение этих вещей мотивирует нас раздвигать границы возможного. И в процессе мы потенциально можем сделать жизнь лучше для всех дома».

Еще больше замечательных историй WIRED

• 27 дней в Токийском заливе: что случилось на Diamond Princess
• Чтобы пробежать свой лучший марафон в 44 года, мне пришлось обогнать свой прошлый
• Почему фермеры сбрасывают молоко, даже как люди голодают
• Что такое флисовая посуда и как защитить себя?
• Советы и инструменты для стрижки волос дома
• 👁 ИИ раскрывает потенциальное лечение Covid-19. Плюс: получайте последние новости об искусственном интеллекте
• 🏃🏽‍♀️ Хотите лучшие средства для здоровья? Ознакомьтесь с подборкой нашей командой Gear лучших фитнес-трекеров, беговой экипировки (включая обувь и носки) и лучших наушников. Он является автором книги Extraterrestrial Languages ​​ (MIT Press, 2019) и ранее был редактором новостей в Motherboard.

  ТемыNASAinterstellarrocketsspacephysics

  Еще из WIRED

  Почему мы должны серьезно оценить предлагаемые космические двигатели

  Продвигать двигательные технологии вперед сложно, о чем свидетельствуют наши трудности с модернизацией модели химической ракеты для полета в дальний космос. Но, как мы часто обсуждали в Centauri Dreams, работа продолжается в таких областях, как лучевое движение и термоядерный синтез, даже антивещество. Станет ли когда-нибудь возможным использование космических дисков? Грег Мэтлофф, десятилетиями изучающий методы двигателей, знает, что прорывы бывают редкими и революционными. Но можем ли мы найти способы увеличить шансы обнаружения? Лаборатория, созданная исключительно для изучения физических проблем, которые вызовут космические двигатели, может изменить ситуацию. Для этого есть прецедент, поскольку автор «Руководства по звёздным полётам» (Уайли, 1989) и Deep Space Probes (Springer, 2-е изд., 2005 г.).

  Грег Матлофф

  Мы живем в очень странные времена. Возможность неизбежного сокращения человечества (даже вымирания) вполне реальна. Так же как и возможность неминуемой человеческой экспансии.

  С одной стороны, современная глобальная цивилизация сталкивается с экзистенциальными угрозами глобального изменения климата, потенциальными экономическими проблемами, вызванными широким применением искусственного интеллекта, все еще существующей возможностью ядерной войны, политической нестабильностью на многих уровнях, кажущейся бесконечной пандемией и т. д.

  Изображение : Грегори Мэтлофф (слева) принят в Международную академию астронавтики Эдом Стоуном из JPL.

  С другой стороны, человечество, кажется, готово к давно предсказанному, но часто откладываемому прорыву в Солнечную систему. Национальные космические программы США и Китая будут конкурировать за лунные ресурсы. SpaceX Илона Маска нацелена на создание человеческих поселений на Марсе. Blue Origin Джеффа Безоса концентрируется на строительстве космических поселений с растущим населением и размером.

  Из-за открытия потенциально обитаемой планеты, вращающейся вокруг Проксимы Центавра, и возможности других миров, вращающихся в обитаемых зонах Альфы Центавра A и B, возникает вопрос, сколько десятилетий потребуется для космического поселения с в основном закрытым экологии, чтобы начать планирование смены места проведения с Солнца на Центавра.

  Изучение литературы показывает, что управляемый (или частично управляемый) ядерный синтез и фотонный парус сегодня являются главными претендентами на продвижение такого предприятия. Но литература также показывает, что время в пути от 500 до 1000 лет ожидается для занятых людьми судов, приводимых в движение термоядерным синтезом или радиационным давлением.

  Прежде чем планировщики межзвездных миссий окончательно выберут двигатель, необходимо решить этический вопрос. В научно-фантастическом рассказе «Далекий Центавр», первоначально опубликованном А., Э. ван Фогтом в 1944 году, экипаж 500-летнего спящего корабля в системе Центавра просыпается и узнает, что им предстоит пройти таможню в пункте назначения. Во время их длительного межзвездного перехода произошел прорыв, приведший к развитию сверхбыстрого варп-двигателя.

  Мы просто должны оценить все возможности прорыва, какими бы невероятными они ни казались, прежде чем планировать создание кораблей генерации. Первоначальные экипажи этих кораблей и их потомки должны быть уверены, что они будут первыми людьми, которые прибудут к месту назначения. В противном случае посылать их в пустоту просто нечестно.

  Недавно я был гостем радиопередачи Ричарда Хогланда «За полуночью». Хотя обсуждение включало такие темы, как космический телескоп Джеймса Уэбба, панпсихизм, звездная инженерия и Оумуамуа, меня особенно заинтриговала тема космических двигателей.

  Ричарда особенно интересуют возможные последствия эксперимента Брюса Э. ДеПальмы с вращающимся мячом, который не был подробно исследован. Позже он отправил публике электронное письмо 2014 года от лауреата Нобелевской премии по физике Брайана Д. Джозефсона, в котором обсуждается другой предложенный кандидат в космические двигатели — двигатель Насикас. Профессор Джозефсон считает, что это устройство заслуживает дальнейшего изучения, написав следующее:

  Двигатель Nassikas, по-видимому, создавал тягу, как при погружении в ванну с жидким азотом, так и в течение короткого периода времени, когда он был подвешен в воздухе, пока он не нагрелся выше критической температуры сверхпроводника, эта тяга представляла собой колебательное движение маятник смещен в определенном направлении. Если это смещение происходит из-за нового вида силы, это было бы важным наблюдением; однако до тех пор, пока не будут проведены более контролируемые эксперименты, невозможно исключить обычные механизмы в качестве источника тяги.

  Именно в этой области контролируемых экспериментов нам нужно двигаться вперед. Небольшое исследование в Интернете показало, что есть достаточное количество накопителей-кандидатов, ожидающих рассмотрения. Большинство этих устройств не проверены. DARPA, НАСА и несколько других организаций в последние годы вложили небольшое количество средств для тестирования некоторых из них, в частности, EMdrive и двигателя на эффекте Маха.

  Экспериментальный анализ предлагаемых космических двигателей не всегда проводился на такой бессистемной основе. Глава 13 моей первой книги в соавторстве (Э. Маллов и Г. Матлофф, The Starflight Handbook , Wiley, NY, 1989) обсуждает усилия по оценке этих устройств. Его координировали инженер Г. Гарри Стайн, полковник ВВС США в отставке Уильям О. Дэвис (который ранее руководил Управлением научных исследований ВВС США) и профессор физики Нью-Йоркского университета Серж Корфф.

  В период с 1996 по 2002 год НАСА реализовало программу «Прорыв в физике». Марк Г. Миллис, который координировал эти усилия, внес свой вклад в обсуждение Centauri Dreams , через которое должен пройти много препятствий, которые должен преодолеть предлагаемый космический двигатель, прежде чем он будет признан настоящим прорывом [см. Марк Миллис: Тестирование возможных космических двигателей]. Эти идеи были дополнительно рассмотрены в книге, которую Марк редактировал вместе с Эриком Дэвисом, 9 лет.0075 Frontiers of Propulsion Science , где многие такие концепции были подвергнуты серьезному научному анализу. Когда я обсуждал все это в электронных письмах с Марком, он ответил:

  «Основная проблема — это менталитет «лотерейного билета» (норма DARPA), когда люди больше заинтересованы в поддержке дешевого долгосрочного проекта, а не систематические исследования соответствующих неизвестных физики. В подходе «лотерейного билета» интерес является циклическим в зависимости от того, есть ли кто-то, кто делает дикие заявления (обычно это кто-то, кого спонсор знает лично, а не путем приглашения идей из сообщества). Благодаря этому ажиотажу обеспечивается финансирование «дешевых и быстрых» тестов, которые неоднозначно затягиваются на годы (уже не быстрые, и накопленные затраты уже не дешевые). Ажиотаж и нулевые тесты подрывают доверие к теме, и интерес ослабевает до тех пор, пока не появится следующая горячая тема. Это паршивый подход.

  «Этот порок как нулевого результата, так и менталитета «лотерейного билета» является причиной того, что сообщество физиков игнорирует такие амбиции. Я попытался привлечь более широкое сообщество физиков, сделав акцент на незавершенной физике, и добился в этом некоторого прогресса. Когда упор делается на достоверность (и доступное финансирование), физики действительно будут заниматься такими темами и делать это неукоснительно. И они быстрее откажутся от него снова, если/когда защитники лотерейных билетов снова выступят».

  Марк выступает за стратегический подход, который он пытался установить в качестве предпочтительной нормы в НАСА BPP, таким образом определяя наиболее «актуальный» открытый вопрос в физике, а затем проводя надежные исследования по этим темам, после чего позволяя этим направлять будущие исследования. . Он считает, что наиболее актуальные открытые вопросы в физике связаны с источником (неизвестно) и более глубокими свойствами инерциальных систем отсчета (предположительно). За этими неизвестными следует дополнительная незавершенная физика взаимодействия фундаментальных сил (включая свойства нейтрино).

  В свете этого ключевого периода в космической истории и постоянно растущего вклада частных лиц и организаций кажется разумным заключить, что сейчас самое подходящее время для создания хорошо финансируемого объекта для продолжения работы Стайна и др. команда и программа NASA Breakthrough Propulsion Physics.

  Невозможный двигатель EmDrive может разгонять космические корабли до 99% скорости света, но…

  Все космические ракеты работают на идее, что каждое действие имеет равное и противоположное противодействие. Космические ракеты выбрасывают топливо в одном направлении, чтобы двигаться в другом. Но инженер НАСА, работающий над EmDrive, считает, что сможет доставить нас к звездам без обычного топлива.

  Поскольку защитники окружающей среды продолжают критиковать количество загрязняющих веществ при запуске космических кораблей SpaceX, возможно ли создать космическую ракету, которая не нуждается в топливе?

  Если послушать экс-главу Роскосмоса Дмитрия Рогозина, который в прошлом предлагал НАСА использовать батуты и метлы вместо российской ракетной техники, возможно, есть что-то в идее опробовать новую технологию, которая не не требует топлива?

  EmDrive вполне может стать будущим решением, позволяющим доставлять астронавтов и оборудование в космос без использования топлива; кроме того, ученый Дэвид Бернс, который работает над этим, надеется, что однажды EmDrive сможет двигаться со скоростью до 99% скорости света.

  Рекламные объявления

  Что такое EmDrive и кто такой Дэвид Бернс?

  Джон Картрайт писал для Newscientist.com и просматривал дискуссию с Дэвидом Бернсом об EmDrive.

  EmDrive разрабатывается Дэвидом Бернсом в Центре космических полетов НАСА им. Маршалла в Алабаме. Он использует эффекты изменения массы, которые, как известно, происходят на околосветовых скоростях. Бернс разместил документ на сервере технических отчетов НАСА, объясняющий эту идею.

  Идея EmDrive, делать то, что теоретически возможно

  Картрайт объясняет, чтобы понять, как работает двигатель Бернса, вам нужно представить себе коробку, стоящую на гладкой поверхности, и внутри этой коробки находится стержень, по которому может скользить кольцо. .

  Объявления

  Если пружина внутри коробки давит на кольцо, кольцо будет двигаться вдоль стержня в одном направлении, а коробка будет двигаться в противоположном направлении. Когда кольцо доберется до конца коробки, оно отскочит назад, а также изменится направление отдачи коробки. Это действие-противодействие, также называемое третьим законом движения Ньютона.

  Третий закон Ньютона от НАСА

  Судя по научному опыту проведения этого эксперимента, в большинстве случаев он удерживает коробку от каких-либо других движений, кроме как вперед и назад. Но Бернс проводит еще один эксперимент.

  Что, если масса кольца намного больше, когда оно движется в одном направлении, чем в другом? Тогда один конец коробки будет иметь более сильный удар, чем другой. Действие было бы сильнее противодействия, и коробка ускорилась бы.

  Реклама

  Это изменение массы не противоречит законам физики. Специальная теория относительности Эйнштейна говорит, что вещи становятся тяжелее, когда приближаются к скорости света. Это то, что должны учитывать ускорители частиц. Идею Бернса можно было легко реализовать, заменив кольцо кольцевым ускорителем частиц. Во время одного удара ионы будут быстро разгоняться до релятивистских скоростей и замедляться во время другого.

  Бернс считает, что имеет смысл избавиться от ящика и стержня и использовать ускоритель частиц для движения как из стороны в сторону, так и по кругу. Он считает, что ускоритель должен иметь форму спирали.

  Бернс разрабатывает EmDrive самостоятельно

  Бернс работал над идеей EmDrive самостоятельно, без какой-либо помощи со стороны НАСА, и он признает, что это ужасная идея.

  Рекламные объявления

  EmDrive, созданный компанией Eagleworks Дэвидом А. Брейди

  EmDrive — это концептуальный «винтовой» двигатель, который может игнорировать законы физики и создавать поступательную тягу без топлива.

  Вне космических ракетных исследований винтовой двигатель будет типом двигателя внутреннего сгорания, который использует винтовую передачу для преобразования линейного движения во вращательное движение. Винтовые двигатели обычно более эффективны, чем другие двигатели, поскольку производят меньше шума и вибрации. Наиболее распространенным типом винтового двигателя является бензиновый двигатель, но также доступны дизельные и другие типы двигателей.

  Косозубая шестерня представляет собой цилиндрическую шестерню с зубьями, расположенными под углом к ​​поверхности шестерни.

  Объявления

  Винтовые двигатели работают за счет использования ряда соединенных шестерен для вращения вала. Шестерни расположены по спирали, а вал соединен с коленчатым валом двигателя. Когда двигатель вращается, вал вращает шестерни, которые, в свою очередь, вращают коленчатый вал двигателя. Это действие создает мощность двигателя.

  Для достижения почти скорости света нужен большой двигатель

  Исследователи концептуального «винтового» двигателя EmDrive надеются, что он сможет разогнаться до 99 процентов скорости света.

  Инженер Дэвид Бернс считает, что для этого двигатель должен быть огромным — 200 метров в длину и 12 метров в диаметре. Для создания тяги всего в 1 ньютон потребуется 165 мегаватт энергии.

  Рекламные объявления

  Бернс предполагает, что петля ионов разгоняется почти до скорости света, прежде чем их скорости (и, соответственно, их массы) изменятся. Согласно закону относительности Эйнштейна, это вызовет экспоненциальную тягу вперед без необходимости в топливе.

  История и основные моменты концепции EmDrive

  • EmDrive — это силовая установка, которая создает тягу, преобразуя электрическую энергию в микроволны и излучая их через заднюю часть устройства.
  • Роджер Шойер впервые предложил EmDrive в 2001 году. 
  • EmDrive был предметом многочисленных споров, причем некоторые ученые утверждали, что он нарушает законы физики.
  • Несмотря на это, в ряде экспериментов утверждается, что тяга от EmDrive измеряется, хотя эти результаты часто оспариваются.
  • В 2016 году НАСА объявило, что они успешно протестировали EmDrive в своих лабораториях и измерили небольшую тягу.
  • EmDrive еще не готов к космическим полетам, но потенциально может использоваться для длительных миссий или для исследования дальнего космоса.
  • EmDrive также можно использовать на Земле, хотя его эффективность необходимо значительно повысить, чтобы он стал практичным.
  • EmDrive — не единственная разрабатываемая силовая установка, не требующая топлива, хотя и наиболее известная.
  • Если EmDrive действительно заработает, он может произвести революцию в космических полетах и ​​позволить людям исследовать солнечную систему и ее пределы в гораздо более короткие сроки.