14:1421.11.2016
(обновлено: 12:50 12.09.2017)
510071527
МОСКВА, 21 ноя – РИА Новости. Чешский физик Любош Мотль полагает, что недавно "утекшая" статья о подтверждении работы революционного ракетного двигателя EmDrive содержит в себе ошибки, и что ее авторы воспользовались своими связями с НАСА для придания ей достоверности.
"Слово НАСА встречается в статье 10 раз, и восемь этих раз оно упоминается в аффилиациях авторов статьи, семь из которых включает в себя словосочетания вроде "бульвар НАСА". Не стоит даже говорить о том, что повторение слова НАСА в данном случае является типичным трюком по увеличению престижа авторов, чем часто пользуются фрики от мира науки", — комментирует Мотль.
По его словам, если авторы этой статьи действительно зафиксировали какую-то тягу, то она в данном случае не имеет никакого отношения к поведению элементарных частиц, о роли которых в работе EmDrive пишут Гарольд Уайт, Пол Марш и другие сотрудники Лаборатории Иглворкс.
Как отмечает Мотль, вырабатываемая данным "двигателем" сила примерно в 360 раз больше, чем она должна быть, если бы в ее рождении были замешаны пары виртуальных частиц, постоянно рождающиеся и исчезающие в вакууме. Это говорит или о том, что экспериментаторы допустили какую-то ошибку при измерении тяги, или о наличии каких-то неучтенных ими сил, которые породили эту тягу.
"Утекший" отчет НАСА подтверждает работу двигателя EmDrive По мнению чешского ученого, источником такой тяги могли послужить такие обыденные вещи, как нагрев газа в одной из точек двигателя под действием микроволнового излучения, поляризация каких-то металлических деталей или объектов рядом с EmDrive, которые притянули маятник, измерявший силу тяги, и ряд других вещей, порожденных ошибками при ведении опытов. Как считает Мотль, публикация такой статьи в научном журнале является ударом по репутации всей науки в целом и опубликовавшего ее издания в частности.
В 2001 году американский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер заявил о создании двигателя, который, как тогда заявили и как сегодня продолжают считать его оппоненты, нарушает все известные законы физики.
Это устройство, работающее на базе микроволнового излучения, представляет собой особую коническую камеру-резонатор, к которой подключен мощный магнетрон – источник микроволнового излучения. При определенной геометрии этого конуса, данное устройство будет загадочным образом двигаться в сторону узкой его части с крайне малой, но силой, если внутри конуса будут "гулять" микроволны.
Подобное поведение EmDrive, как сразу заявили тогда физики, является невозможным с точки зрения законов физики – подобная манера движения, при которой не тратятся ни топливо, ни вырабатывается направленный пучок излучения, противоречит закону сохранению импульса. Эту проблему можно просто представить себе таким образом – если человек сядет в коробку и начнет толкать ее противоположные стенки, то он не будет двигаться вперед, а будет шататься на месте.
Через несколько лет после публикации идей Шоера их проверили ученые, работающие в лаборатории Иглворкс в Центре космических полетов НАСА имени Джонсона. Неожиданным образом, они заявили, что изобретение Шоера действительно работает.
Их статья, "утекшая" в интернет в начале ноября, показывает, что двигатель Шоера вырабатывает около 1,2 миллиньютонов тяги на каждый киловатт затраченной энергии. По словам физиков, EmDrive вырабатывал тягу как при наличии атмосферы, так и почти в полном вакууме, насколько его создание возможно на Земле. Подобная проверка и предложенное Уайтом объяснение работы двигателя, как считает Мотль и множество других ученых, является неубедительным с точки зрения науки.
ria.ru
Фотография двигателя EmDrive, подготовленного к монтированию на экспериментальной установке
Martin Tajmar et al.
Исследователи из Дрезденского технического университета измерили тягу «невозможных двигателей», которые не требуют для работы топлива и нарушают закон сохранения импульса, в том числе двигателя EmDrive. Оказалось, что их зарегистрированную экспериментально тягу можно объяснить с помощью неучтенного ранее воздействия магнитного поля Земли, возникающего из-за недостаточно хорошего экранирования приборов. Об этом ученые сообщили на конференции Space Propulsion Conference.
Человечество давно мечтает о межзвездных путешествиях, однако осуществить эту мечту мешает множество технических трудностей. Одна из самых больших трудностей — необходимость нести на борту космического корабля огромную массу топлива, поскольку высокие скорости в космическом пространстве человечество пока что научилось достигать только с помощью реактивной тяги. Чтобы доставить космический корабль к ближайшей звезде — Проксиме Центавра, находящейся на расстоянии около 4,2 световых лет, — за время, сравнимое с человеческой жизнью, потребуется масса топлива, сравнимая с массой Солнца. Конечно, существуют и альтернативные способы разгона космических аппаратов, такие как использование солнечного ветра или лазерного излучения. Например, проект Breakthrough Starshot предлагает запустить к Проксиме Центавра крошечные корабли (массой около одного грамма), которые будут разгоняться за счет солнечного ветра и достигнут звезды в течение двадцати лет. К сожалению, отмасштабировать этот проект на «человеческие» размеры невозможно.
В то же время, существуют и более экзотические типы двигателей, которые могут создавать тягу без реактивной струи. Самый знаменитый из них — это двигатель EmDrive, прототип которого был предложен Роджером Шойером еще в 1999 году. EmDrive состоит из несимметричного резонатора и магнетрона, который направляет в него электромагнитное излучение и возбуждает стоячие электромагнитные волны. В свою очередь, из-за несимметричности конструкции волны создают различное давление на стенки двигателя и являются источником тяги. Работа такого двигателя нарушает закон сохранения импульса, один из фундаментальных законов физики; тем не менее, многочисленные эксперименты утверждают, что тягу EmDrive все-таки создает. Например, в опубликованной в ноябре 2016 года работе инженеры из NASA сообщали о тяге около 80 микроньютонов при приложенной электрической мощности порядка 60 ватт. А в сентябре прошлого года о работающем прототипе двигателя, «невозможного» с точки зрения науки, объявили также китайские исследователи.
На этот раз группа ученых под руководством Мартина Таймара (Martin Tajmar) измеряла тягу «невозможных двигателей» с помощью крутильной установки, которую она последовательно совершенствовала в течение четырех лет. Грубо говоря, принцип работы этой установки напоминает крутильные весы, изобретенные в конце XVIII века и применявшиеся для экспериментальной проверки законов Кулона и Ньютона. Крутильные весы представляют собой уравновешенный рычаг, подвешенный на вертикальной нити; когда на рычаг действуют внешние силы, он поворачивается, и по углу отклонения можно судить о величине приложенных сил. В установке немецких ученых вместо нити используются чувствительные крутильные пружины, которые удерживают камеру с двигателем, а смещение камеры измеряется с помощью лазерного интерферометра. Это позволяет почувствовать силу тяги величиной порядка нескольких микроньютонов.
Martin Tajmar et al.
Разумеется, ученые постарались как можно сильнее уменьшить воздействие внешних сил, которое можно было бы спутать с тягой от «невозможного двигателя». Для этого они установили камеру на отдельном бетонном блоке, подавляющем вибрации фундамента, откачали ее до давления порядка одного паскаля (в сто тысяч раз меньше атмосферного), защитили все важные части установки от внешнего электромагнитного излучения с помощью металлических листов, а также старались не допускать перегревания электроники, контролируя ее температуру с помощью инфракрасных камер. Перед проведением основных экспериментов физики откалибровали установку, чтобы убедиться, что они действительно исключили все внешние факторы. Наконец, при измерениях тяги исследователи поворачивали двигатель внутри камеры, чтобы проверить, не сказываются ли на результатах какие-нибудь неучтенные факторы. В идеальной ситуации, когда таких факторов нет, направление смещения камеры должно быть противоположно направлению тяги двигателя — так, при угле поворота двигателя φ = 0 градусов смещение камеры положительно, при φ = 180 градусов отрицательно, а при φ = 90 вообще отсутствует.
Результаты измерений тяги двигателя EmDrive при φ = 0 градусов (a), φ = 180 градусов (b), φ = 90 градусов (d) и при φ = 0 градусов, но подавлении электромагнитных волн в резонаторе (c). Красным отмечена мощность усилителя, черным — измеренная тяга
Martin Tajmar et al.
В качестве таких факторов может выступать магнитное поле Земли. Физики замечают, что они экранировали все участвующие в эксперименте электронные приборы и использовали коаксиальные кабели везде, где только можно, однако поле все равно могло проникнуть внутрь установки через места их соединений. Конечно, оно должно было сильно ослабиться, однако величина измеренной тяги так мала, что ее вполне можно списать на этот эффект. В самом деле, напряженность магнитного поля Земли примерно равна 50 микротесла, а сила тока, питающего усилитель, достигала двух ампер. Используя закон Ампера, легко рассчитать, что в таких условиях тягу около двух микроньютон может создать участок провода длиной всего два сантиметра. Для устранения этой силы следует экранировать усилитель и камеру одновременно, увеличивая размер металлической клетки Фарадея. Авторы статьи подчеркивают, что во всех предыдущих измерениях тяги EmDrive такое экранирование не производилось, а потому их результаты следует тщательно перепроверить.Наряду с EmDrive исследователи проверили с помощью аналогичной установки еще один двигатель, создающий тягу без использования топлива — так называемый двигатель Маха (Mach Effect Thruster), предложенный Джеймсом Вудвардом в 1990 году. Работа этого двигателя полагается на принцип Маха, утверждающий, что инерционная масса тела возникает только за счет гравитационного взаимодействия со всеми остальными телами Вселенной. Как показал Вудвард, это взаимодействие можно немного изменить, если заставить колебаться отдельные части тела — в результате масса тела тоже будет колебаться, и подбирая частоту колебаний специальным образом, можно создать тягу. Разумеется, работа двигателя Маха также противоречит закону сохранения импульса. Как и в случае с EmDrive, измерения немецких ученых показали наличие тяги порядка 1,2 микроньютона, однако зависимость величины тяги от угла поворота двигателя снова свидетельствовала в пользу внешнего происхождения этой силы. Таким образом, достоверно подтвердить работу «невозможных» с точки зрения современной науки двигателей ученым не удалось.
Результаты измерений тяги двигателя Маха при φ = 0 градусов (a), φ = 180 градусов (b), φ = 90 градусов (c), а также угле при φ = 0 градусов, но с развернутой на 180 градусов камерой (d). Красным отмечена мощность усилителя, черным — измеренная тяга
Martin Tajmar et al.
Вообще говоря, ученые очень любят искать эффекты, нарушающие известные законы природы, поскольку они позволяют построить более полную теорию, которая лучше согласуется с реальностью. К сожалению, зачастую сенсационные открытия оказываются «пустышкой». Например, так произошло со «сверхсветовыми» нейтрино эксперимента OPERA, время полета которых было занижено из-за недостаточно хорошо соединенных кабелей. Или с «загадкой радиуса протона», в которой расхождение возникало из-за неучтенных эффектов квантовой интерференции. Или с двухфотонным пиком, оказавшимся впоследствии простым статистическим отклонением. Тем не менее, современная физика все еще не может объяснить некоторые эффекты — например, различие между временами жизни свободных нейтронов, измеренных разными способами. Это оставляет надежду на то, что рано или поздно более совершенная теория будет построена.
Дмитрий Трунин
nplus1.ru
К двигателю EmDrive в последние годы приковано особое внимание мировых СМИ. Саму установку впервые предложил британский инженер Роджер Шойер в 1999 году. Она представляет собой комплекс конической формы, включающей в себя магнетрон и резонатор. За счет магнетрона генерируются микроволны, а резонатор накапливает энергию их колебаний. Согласно заявлениям авторов разработки, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы выступает в качестве источника тяги.
Из-за отсутствия расходуемого рабочего тела многие специалисты заявили о «невозможном» двигателе, нарушающем закон сохранения импульса. В действительности у авторов изобретения до сих пор не нашлось убедительных доказательств верности концепции. Примечательно и то, что критики EmDrive тоже нередко использовали весьма туманные формулировки о «допущенных во время эксперимента ошибках».
Сейчас расставить все на свои места попытались немецкие исследователи из Дрезденского технического университета. Проведенные тесты показали, что тяга внутри двигателя действительно есть, но она слишком мала, а показатели нельзя назвать точными. Главное то, что специалисты пришли к любопытному объяснению: они связали наблюдаемый эффект со взаимодействием магнитного поля кабелей и усилителя с магнитным полем Земли.
«Это четко показывает, что «тяга» происходит не от EmDrive, а от некоторого электромагнитного взаимодействия. Мы использовали как можно больше закрученных или коаксиальных кабелей, но в конечном итоге некоторые магнитные поля проникали через наши кабели и разъемы», — заявили авторы исследования. Свои выводы специалисты представили на конференции Space Propulsion в Севилье.
Сложно сказать, поставит ли это точку в истории EmDrive. Вероятно, защитники концепции все равно будут настаивать на жизнеспособности «невозможного» двигателя.
Напомним, не так давно китайские эксперты заявили о создании «работоспособного» двигателя EmDrive. Ранее Поднебесная уже провела его испытания в космосе. Ну а если вы желаете более детально ознакомиться с устройством EmDrive, а также его прародителей, — прочитайте обзорный материал, подготовленный Naked Science специально для вас.
naked-science.ru
МОСКВА, 8 ноя – РИА Новости. Статья о проверке работы потенциально революционного микроволнового двигателя EmDrive, подготовленная специалистами НАСА, утекла в сеть и в ней ученые утверждают, что данное устройство действительно вырабатывает "постоянную" тягу, сообщает Next Big Future.
Чудеса в микроволновом решете
В 2001 году американский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер заявил о создании двигателя, который, как тогда заявили и как сегодня продолжают считать его оппоненты, нарушает все известные законы физики.
Это устройство, работающее на базе микроволнового излучения, представляет собой особую коническую камеру-резонатор, к которой подключен мощный магнетрон – источник микроволнового излучения. При определенной геометрии этого конуса, данное устройство будет загадочным образом двигаться в сторону узкой его части с крайне малой, но силой, если внутри конуса будут "гулять" микроволны.
Ученый выяснил, как работает микроволновый ракетный двигатель EmDrive Подобное поведение EmDrive, как сразу заявили тогда физики, является невозможным с точки зрения законов физики – подобная манера движения, при которой не тратятся ни топливо, ни вырабатывается направленный пучок излучения, противоречит закону сохранению импульса. Эту проблему можно просто представить себе таким образом – если человек сядет в коробку и начнет толкать ее противоположные стенки, то он не будет двигаться вперед, а будет шататься на месте.
Тем не менее, Шоер не отказался от своей идеи, и ее через несколько лет проверил ряд физиков-профессионалов, в том числе и одна из лабораторий НАСА. Эти тесты, как писал один из изначальных скептиков, привели к неожиданным для ученых результатам – оказалось, что изобретение Шоера действительно работает.
Фотографии теста двигателя EmDrive
Непонятная тяга
В начале ноября научная статья-отчет с результатами этих тестов, проведенных специалистами Центра космических полетов НАСА имени Джонсона и физиками из лаборатории Иглворкс в Хьюстоне, "утекла" в сеть, и теперь каждый человек сможет ознакомиться с выводами профессиональных ученых.
Их главный вывод заключается в следующем – двигатель Шоера вырабатывает около 1,2 миллиньютонов тяги на каждый киловатт затраченной энергии. По словам физиков, EmDrive вырабатывал тягу как при наличии атмосферы, так и почти в полном вакууме, насколько его создание возможно на Земле.
Это очень скромный показатель – при такой тяге космический корабль весом в 10 тонн будет разгоняться до скоростей, необходимых для полета на Марс (примерно 30 километров в секунду), около восьми тысяч лет, если мощность его двигателя составит один киловатт.
Ученые, возможно, доказали, что ракетный двигатель EmDrive работает С другой стороны, ничто не мешает увеличивать мощность установки. Если ее повысить до мегаватта, то разгон потребует около 95 месяцев, а если установить реактор мощностью в 1 ГВт – около двух дней и 20 часов. Самое главное, что подобный разгон не потребует топлива, что делает такие медленные, но постоянно работающие двигатели, очень привлекательной вещью для автоматических зондов и межпланетных челноков.
Более того, существующие на сегодня солнечные паруса и пока не созданные фотонные двигатели вырабатывают или должны вырабатывать почти на два порядка меньше тяги на киловатт энергии. Это одновременно исключает вероятность того, что EmDrive работает благодаря "утечке" фотонов из его сопла, и говорит о том, что микроволновые двигатели, если выводы ученых из НАСА верны, уже сейчас гораздо эффективнее своих "фотонных" бестопливных собратьев.
Что дальше?
Данные эксперименты, как подчеркивают специалисты Центра Джонсона и лаборатории Иглворкс, не были направлены на раскрытие принципа работы двигателя Шоера – они всего лишь показали, что он, скорее всего, действительно работает.
Тем не менее, физики предполагают, что его работа возможна в том случае, если квантовый мир ведет себя в соответствии с особой трактовкой квантовой природы мироздания, так называемой теорией Бройля-Бома. В соответствии с ней, все частицы микромира движутся не "сюрреалистичным образом", а по четко определенным реальным траекториям, которые задаются особой волновой функцией-"пилотом".
Опыт 19 века помог физикам раскрыть "сюрреализм" квантовой физики Если это так, то тогда вакуум и виртуальные частицы, постоянно рождающиеся и исчезающие в нем, можно использовать для исполнения полезных действий и рождения тяги в двигателе Шоера, что позволяет обойти проблемы с нарушением законы сохранения энергии и импульса.
Когда статья будет опубликована, такие выводы будут встречены с еще большим скептицизмом, чем само утверждение о работе EmDrive, так как сегодня идеи Бройля-Бома и их приложение к квантовой физике считаются ошибочными большинством ученых.
ria.ru
В сеть утекли вызвавшие ажиотаж черновики статьи НАСА, в которой подтверждается работоспособность спорного двигателя EmDrive, якобы не нуждающегося в топливе. Согласно выводам специалистов из лаборатории Eagleworks, двигатель развивает тягу в 1,2 миллиньютона на киловатт. И работает он, вероятно, на энергии вакуума. Стоит ли этому верить?
Энтузиаст удивительного двигателя Фил Уилсон (Phil Wilson) опубликовал под ником The Traveller об этом пост на форуме сайта НАСА Spaceflight, однако модераторы его удалили, объяснив, что статья должна быть опубликована Американским институтом аэронавтики и астронавтики официально в декабре 2016 года. Однако сайт Next Big Future обеспечил свободный доступ к документам и содержащимся в них схемах, окончательно сделав статью достоянием общественности.
00:07 — 31 октября 2016
Специалисты НАСА сообщают об успешном повторении эксперимента, проведенного британским инженером Роджером Шойером в 2006 году. Ему удалось создать вращающийся двигатель, который не производит никаких выбросов, и показать, что устройство подчиняется законам механики Ньютона. По словам разработчика, устройство конвертирует электричество в микроволны, их энергия накапливается в резонаторе, и в результате возникает небольшая тяга. С тех пор ученые бьются над загадкой EmDrive: работает ли он, и если да, то почему? Ведь согласно закону сохранения импульса, тяга возникает за счет реактивной струи. Иными словами, чтобы объект двинулся вперед, надо, чтобы от него что-то отскочило в обратном направлении.
Когда журнал New Scientist впервые опубликовал статью об EmDrive, в редакцию посыпались гневные письма. «Импульс, согласно одному из четырех базовых принципов, сохраняется, и он не может быть вновь создан или уничтожен. Двигатель нарушает это правило. В традиционных ракетах тяга достигается в соответствии с правилом, поскольку импульсы корабля и выхлопной струи, двигающиеся в противоположных направлениях, компенсируют друг друга», — указал изданию один из читателей.
Однако те, кто пытается разобраться в принципах работы двигателя, считают, что в нем закон сохранения импульса сохраняется, просто объяснить, как это получается, довольно сложно. Так, Майкл Маккалош из Плимутского университета (Великобритания) допускает существование фотонов, обладающих массой, а также изменение скорости света внутри устройства. Другая гипотеза говорит о гашении микроволн, в результате чего рождаются пары фотонов, переносящих импульс. Подобное может происходить только в конусовидных полостях. Однако эти предположения выходят за рамки современных представлений о физике и вряд ли смогут убедить других специалистов.
Эксперименты с EmDrive, проведенные в июне 2015 года Мартином Таймаром из Германии, не подтвердили и не опровергли работоспособность силовой установки. Однако в статье НАСА утверждается, что инженеры добились положительного результата.
В исследовании использовался крутильный маятник — алюминиевая конструкция, установленная на скользком столе в вакуумной камере. Такое устройство способно измерять даже очень слабую тягу. На одном плече маятника был EmDrive, и он в результате серии тестов при 40, 60 и 80 ватт показал силу в 1,2 миллиньютона на киловатт в вакууме. Проверки не выявили никаких неучтенных источников движения, однако специалисты признали необходимость дополнительных исследований, чтобы исключить искажения со стороны такого фактора, как тепловое расширение.
Испытания двигателя в лаборатории НАСА
Чтобы объяснить полученные результаты, авторы статьи обратились к почти забытой теории волны-пилота. Эта теория пытается объяснить с точки зрения классической физики такие понятия, как коллапс волновой функции и парадокс кота Шредингера. Иными словами, вся неопределенность возникает из-за того, что наблюдателю неизвестны положение и импульсы частиц. Классического объяснения удостоились и постоянная Планка, и эффект Казимира, а также основное состояние водорода и многое другое.
Современная физика приняла на вооружение копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, утверждающую, что неопределенность не зависит от наблюдателя. Однако физики Коудер и Форт еще в 2006-м показали, что капли воды могут вести себя подобно квантовым объектам. Так, капля, непрерывно отскакивающая от тонкого слоя жидкости при определенной частоте и двигающаяся в случайном направлении, создает узор из концентрических волн, сопровождающий каплю по всему ее пути. С помощью подобной системы удалось воспроизвести эксперимент с двумя щелями, туннелирование и другие квантовые феномены.
Эксперимент Роджера Шойера в 2006 году
Возможно, квантовые флуктуации (виртуальные частицы) являются волнами, которые «следуют» за реальными частицами. Из этого, например, следует, что семь энергетических уровней атома водорода могут рассматриваться в качестве волн в квантовом вакууме. Ученые в статье приходят к выводу, что квантовый вакуум — среда, поддерживающая акустические осцилляции, а составляющие любой такой среды способны обмениваться импульсом. Значит, над вакуумом можно совершать работу и извлекать ее из него, что и делает двигатель.
Нужно заметить, что сама Eagleworks (также известная как Advanced Propulsion Physics Laboratory), где проводили исследования, — это маленькая научная группа, изучающая различные сомнительные теории, чтобы найти способы разработать новые двигатели для космических аппаратов. Вполне возможно, что статья, прошедшая рецензентов, будет серьезно отличаться от той версии, что доступна сейчас, и выводы сформулируют аккуратнее. В любом случае нужно ждать дальнейшие исследования и эксперименты других научных групп, поскольку статья НАСА сама по себе еще не дает никаких ответов.
lenta.ru
Термограмма EMDrive, полученная немецкими исследователями. Разогретый воздух от резонатора за счет конвекции создает дополнительную тягу
Изображение M. Tajmar et al. 2015
Один из участников форума NASA Spaceflight, доктор Хосе Родаль, сообщил о том, что в скором времени выйдет рецензируемая научная публикация, подтверждающая работоспособность «невозможного двигателя» EmDrive. На данный момент публикация удалена, однако о ней сообщает издание IFLScience со ссылкой на International Business Times. Информацию о том, что в журнал Journal of Propulsion and Power направлена статья, посвященная электромагнитным двигателям, подтвердил Американский институт аэронавтики и астронавтики, издающий журнал. Ожидается, что работа будет опубликована в декабре.
EmDrive является, предположительно, электромагнитным двигателем, способным производить тягу без использования реактивного выброса. Он состоит из магнетрона, создающего микроволновое излучение, и медного конического резонатора-волновода. Последний, по словам изобретателя, производит усилие со стороны широкого конца конуса, приводящее к появлению тяги. Критика устройства опирается, в частности, на то, что в такой формулировке оно нарушает закон сохранения импульса — EmDrive является закрытой системой и не может увеличивать свой импульс без внешнего воздействия.
Внешний вид двигателя EmDrive
SPR, Ltd., of the EM Drive
Работоспособность двигателя проверяли независимые группы ученых, но однозначно исключить или списать генерируемую им тягу на взаимодействие со внешней средой до сих пор не удавалось — равно как и подтвердить ее существование. К примеру, немецкие физики испытывали EmDrive в условиях высокого вакуума (одна миллиардная атмосферного давления), чтобы избежать конвекции воздуха из-за нагретого резонатора. Тем не менее, ученые зафиксировали тягу в 20 микроньютонов при мощности магнетрона в 700 ватт. Исследователи осторожно интерпретировали данные, отметив что тяга может быть последствием взаимодействия двигателя с проводами, которые его питали.
Испытаниями EmDrive также занимается лаборатория Eagleworks в NASA. Ранее ученые уже рассказывали о своих результатах, однако регистрируемая тяга была лишь в три раза выше, чем погрешность измерений прибора. Это не позволяло считать результаты надежными. Судя по сообщению Хосе Родаля, новая статья также была написана коллективом Eagleworks. Это подтверждают слова Пола Марша (Eagleworks), сообщившего в марте о том, что статья, посвященная тестам EmDrive в вакууме, направлена на рецензирование. Родаль сообщает, что статья озаглавлена «Измерения импульсной тяги от замкнутого радиочастотного резонатора в вакууме» (Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio Frequency Cavity in Vacuum), а ее соавтором является Марш.
Издания приводят следующую строчку из сообщения Родаля: «Данные о тяге от конфигурации TM212 при давлении менее [вероятно, 8×10-6 торр] при прямых, обратных и нулевых тестах позволяют предположить, что поведение системы согласуется с созданием тяги с удельной мощностью [тяги к затраченной мощности магнетрона] 1,2 ± 0,1 миллиньютон на киловатт» (Thrust data in mode shape TM212 at less than 8106 Torr environment, from forward, reverse and null tests suggests that the system is consistently performing with a thrust to power ratio of 1.2 +/- 0.1 mN/Kw). Это почти в 40 раз больше, чем наблюдалось в немецком эксперименте.
Процедура рецензирования предполагает независимый анализ текста одним или несколькими экспертами в той же области, к которой относится работа. Она позволяет убедиться в отсутствии явных ошибок, неточностей, а также проверить достоверность представленных данных. Рецензирование является обязательным для публикации научных результатов. К примеру, заявление о высокотемпературной сверхпроводимости сероводорода при высоких давлениях было сделано еще в декабре 2014 года, а научная работа была опубликована лишь в августе 2015 года, после четырех независимых проверок и процедуры рецензирования.
Впервые концепция EmDrive была предложена в 2001 году Роджером Шойером, инженером, работавшим ранее на военно-промышленный комплекс и разработавшим ряд систем для программы «Галилео». Интерес к EmDrive вызван тем, что для своей работы он не требует выбрасываемого вещества и, следовательно, может создавать тягу сколь угодно долго, пока есть подача электроэнергии. Концепция встретила критику ученых. Так, одной из ее проблем остается отсутствие теоретического обоснования работоспособности двигателя. Вместе с тем, тесты двигателя остаются интересной экспериментальной задачей, позволяющей отработать технику измерений с малыми погрешностями.
Владимир Королёв
nplus1.ru
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.
Принцип работы реактивного двигателя
Прежде всего, кратко рассмотрим принцип работы рядового двигателя ракеты. Есть три наиболее популярных типа ракетных двигателей:
1. 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.
2. Ядерный – тип двигателя, в котором газ (например, водород или аммиак) нагревается в результате получения энергии от ядерных реакций (ядерный распад или синтез).
3. 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.
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 Луну шестерых астронавтов и некоторое оборудование, после чего – вернуться на Землю – примерно за 4 часа. Аналогично полет до Марса, с подобной технологией, займет пару-тройку месяцев. Полет же до Плутона займет около двух лет. К слову, станции New Horizons потребовалось на это – 9 лет.+
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.Источник: spacegid.com/dv…
Favorite kosmoturizm.ru
