Так называемый EmDrive создаёт тягу за счёт отскакивание микроволн от стенок в закрытой камере, используя только солнечную энергию.
Многие считают проект очередным надувательством, утверждая, что это идёт вразрез с законами физики.
Но теперь появилась группа учёных, которые заявляют, что у них есть новая теория, объясняющая, почему работает EmDrive.
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. Идея создания EmDrive была предложена в 2000 году исследователем Роджером Шойером.
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».
Принцип работы EmDrive, Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German
Но таинственный двигатель поставил учёных в тупик, так как мы уже говорили очевидно, что этот двигатель нарушал закон сохранения импульса, гласящий, что каждое действие должно быть равно противодействию.
Это означает, что ракета может двигаться с ускорением вперёд только тогда, когда прилагается сила равной величины в другом направлении — в виде выхлопных газов ракеты.
Но согласно статье, опубликованной в AIP Advances, EmDrive производит выхлопные газы, как и любой другой ракетный двигатель.
«EmDrive работает точно так же, как и любой другой двигатель», — говорит автор статьи профессор физики в Университете Хельсинки доктор Арто Аннила.
«Его топливом являются входящие фотоны микроволновой длины».
Исследователи предполагают, что фотоны, выходящие из двигателя, взаимодействуют друг с другом, и поэтому общий эффект получается нулевым.
«В камере фотоны будут отскакивать в разные стороны, и неизменно некоторые из них будут оказывать деструктивное воздействие».
«Тогда два фотона будут определённо находиться в противоположных фазах на 180 градусов».
«При полной интерференции электромагнитные поля двух фотонов нивелируются, но сами фотоны продолжают распространяться.
Идея схожа с тем, как распространяются волны на воде, когда гребень одной волны точно приходится на нижнюю точку другой волны, ослабляя друг друга.
«Спаренные фотоны без электромагнитного поля выйдут из камеры, — сказал доктор Аннила. – Этот выход спаренных фотонов является выхлопом EmDrive».
«Когда камера несимметрична, то истечение спаренных фотонов также будет асимметричным. Поэтому потеря импульса спаренных фотонов происходит неравномерно. Другими словами, возникает тяга».
«Тяга без выхлопных газов, конечно, невозможна, — утверждают авторы статьи. — Тем не менее, некоторые резонансные камеры, получающие топливо в виде микроволн, обеспечивают тягу без видимых выхлопных газов».
Согласно их теории, EmDrive вырабатывает выхлопные газы, но их просто не видно.
Учёные считают, что фотоны теоретически можно обнаружить с помощью интерферометра, инструмента, который используется для обнаружения гравитационных волн.
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
опубликовали 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».
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.
источники
http://gearmix.ru/archives/28829
https://lenta.ru/articles/2015/08/08/emdrive/
Вот вам еще
Вечная батарейка Карпена и
Антикитерский механизм. Первый компьютер в мире
