EmDrive עובד! משוט צלל אל היקום

הפיזיקה כמעט על קצה התהום. בנובמבר 2016, נאס"א פרסמה דו"ח מדעי על בדיקות EmDrive במעבדות Eagleworks (1). בו מאשרת הסוכנות שהמכשיר מייצר מתיחה, כלומר עובד. הבעיה היא שעדיין לא ידוע למה זה עובד...

1. מערכת מעבדה למדידת דחף מנוע EmDrive

2. כתיבת מחרוזת ל-EmDrive במהלך הבדיקה

מדענים ומהנדסים במעבדות נאס"א Eagleworks ניגשו למחקר שלהם בזהירות רבה. הם אפילו ניסו למצוא מקורות שגיאה אפשריים - אך ללא הועיל. אוֹתָם מנוע ה-EmDrive הפיק דחף של 1,2 ± 0,1 מיליוטון לכל קילוואט כוח (2). תוצאה זו אינה פולשנית ובעלת יעילות כללית נמוכה פי כמה מזו של צינורות יונים, למשל דחפי הול, אך על יתרונה הגדול קשה לערער – היא אינה דורשת דלק.לכן, אין צורך לקחת איתך לטיול אפשרי כל מיכל דלק, "טעון" בכוחו.

זו לא הפעם הראשונה שחוקרים מוכיחים שזה עובד. עם זאת, איש עדיין לא הצליח להסביר מדוע. מומחי נאס"א מאמינים שניתן להסביר את פעולתו של מנוע זה תיאוריית גלי טייס. כמובן, זו לא ההשערה היחידה שמנסה להסביר את המקור המסתורי של הרצף. יידרשו מחקרים נוספים כדי לאשש את הנחות המדענים. היו סבלניים והיו מוכנים לתביעות הבאות כי EmDrive (3)… זה באמת עובד.

זה לגבי האצה

מארז EmDrive האיץ והאיץ כמו מנוע רקטי אמיתי במהלך החודשים האחרונים. מעיד על כך רצף האירועים הבא:

• באפריל 2015, חוסה רודל, ג'רמי מולקין ונואל מונסון הכריזו על תוצאות המחקר שלהם בפורום (זהו אתר מסחרי, למרות השם, שאינו מזוהה עם נאס"א). כפי שהתברר, הם בדקו את פעולת המנוע בוואקום וביטלו טעויות מדידה אפשריות, מה שהוכיח את עקרון הפעולה של מנוע זה באמצעותן.
• באוגוסט 2015 פורסמו תוצאות מחקר של מרטין טיימר מהאוניברסיטה הטכנית של דרזדן. הפיזיקאי אמר שמנוע ה-EmDrive אכן קיבל דחף, אבל זו בכלל לא הוכחה לפעולתו. מטרת הניסוי של טיימר הייתה לבדוק את תופעות הלוואי של שיטות קודמות ששימשו לבדיקת המנוע. עם זאת, הניסוי עצמו ספג ביקורת על התנהלות לא מדויקת, טעויות מדידה, והתוצאות שהוכרזו כונו "משחק מילים".
• ביוני 2016 הכריז המדען והמהנדס הגרמני פול קוצילה על קמפיין מימון המונים לשיגור לוויין בשם PocketQube לחלל.
• באוגוסט 2016 הכריז Guido Fetta, מייסד Cannae Inc., על קונספט השיגור של CubeSat, לוויין מיניאטורי המצויד ב-Canae Drive (4), כלומר, בגרסה משלך של EmDrive.
• באוקטובר 2016, רוג'ר ג'יי שויר, ממציא ה-EmDrive, קיבל פטנטים בריטים ובינלאומיים עבור הדור השני של המנוע שלו.
• ב-14 באוקטובר 2016, ראיון קולנועי עם Scheuer שוחרר עבור International Business Times UK. הוא מייצג, בין היתר, את העתיד וההיסטוריה של הפיתוח של EmDrive, והתברר שמשרדי ההגנה של ארה"ב ובריטניה, כמו גם הפנטגון, נאס"א ובואינג, מעוניינים בהמצאה. Scheuer סיפקה לחלק מהארגונים הללו את כל התיעוד הטכני עבור הכונן והדגמות של ה-EmDrive המספק דחף של 8g ו-18g. Scheuer מאמין שהכונן הקריוגני מהדור השני של EmDrive צפוי להיות בעל דחף שווה ערך לטון, המאפשר לכונן לשמש כמעט בכל המכוניות המודרניות.
• ב-17 בנובמבר 2016 פורסמו תוצאות המחקר הנ"ל של נאס"א, אשר אישרו תחילה את פעולת תחנת הכוח.

4. Cannae Drive על סיפון הלוויין - הדמיה

17 שנים ועדיין בגדר תעלומה

5. Roger Scheuer עם דגם של EmDrive שלו

השם הארוך והמדויק יותר של EmDrive הוא מנוע תהודה RF. תפיסת ההנעה האלקטרומגנטית פותחה בשנת 1999 על ידי המדען והמהנדס הבריטי רוג'ר שויר, מייסד חברת Satellite Propulsion Research Ltd. בשנת 2006, הוא פרסם מאמר על EmDrive ב- New Scientist (5). הטקסט זכה לביקורת קשה מצד חוקרים. לדעתם, דחף אלקטרומגנטי רלטיבי המבוסס על התפיסה המוצגת מפר את חוק שימור המומנטום, כלומר. היא עוד אפשרות פנטזיה על.

אולם נראה שגם בדיקות סיניות לפני כמה שנים וגם אלו שנערכו על ידי נאס"א בסתיו מאשרות שתנועה באמצעות לחץ קרינה אלקטרומגנטית על פני השטח והשפעת השתקפות גל אלקטרומגנטי במוליך גל חרוטי מובילה להפרש כוחות. ומראה המתיחה. כוח זה, בתורו, יכול להיות מוכפל ב מראות, ממוקם במרחק מתאים, כפולה של מחצית מאורך הגל האלקטרומגנטי.

עם פרסום התוצאות של ניסוי מעבדת איגלוורקס של נאס"א, התחדשה המחלוקת בנוגע לפתרון שעלול להיות מהפכני זה. הפערים בין ממצאי ניסוי לבין תיאוריה מדעית בפועל וחוקי הפיזיקה הולידו דעות קיצוניות רבות לגבי הבדיקות שבוצעו. הפער בין טענות אופטימיות על פריצת דרך במסע בחלל לבין הכחשה גלויה של תוצאות המחקר הוביל רבים לחשוב לעומק על ההנחות והדילמות האוניברסליות של הידע המדעי ועל מגבלותיו של הניסוי המדעי.

למרות שחלפו יותר משבע עשרה שנים מאז חשיפת הפרויקט על ידי שוייר, המודל של המהנדס הבריטי לא יכול היה לחכות זמן רב לאימות מחקר מהימן. למרות שניסויים ביישומו חזרו על עצמם מעת לעת, לא הוחלט לאמת אותם כראוי ולבדוק את המתודולוגיה במחקר מדעי ספציפי. המצב מבחינה זו השתנה לאחר הפרסום הנ"ל של תוצאות הביקורת עמיתים של הניסוי במעבדה האמריקאית Eagleworks. עם זאת, בנוסף ללגיטימציה המוכחת של שיטת המחקר שאומצה, כבר מההתחלה, לא הוסרו מכלול הספקות, מה שלמעשה ערער את אמינות הרעיון עצמו.

וניוטון?

כדי להמחיש את מידת הבעיה עם עקרון המנוע של Scheuer, מבקרים נוטים להשוות את מחבר רעיון ה-EmDrive לבעל רכב שרוצה לגרום למכונית שלו לנוע על ידי לחיצה על השמשה הקדמית שלו מבפנים. חוסר העקביות שהודגם כך עם עקרונות היסוד של הדינמיקה הניוטונית עדיין נחשב להתנגדות העיקרית, מה ששולל לחלוטין את אמינות התכנון של המהנדס הבריטי. המתנגדים למודל של Scheuer לא השתכנעו מניסויים עוקבים שהראו באופן בלתי צפוי שמנוע ה-EmDrive יכול לעבוד ביעילות.

כמובן, יש להודות שתוצאות הניסוי שהושגו עד כה סובלות מהיעדר בסיס מהותי ברור בצורה של הוראות ודפוסים מוכחים מדעית. גם חוקרים וגם חובבים שמוכיחים את יכולת הפעולה של מודל המנוע האלקטרומגנטי מודים שלא מצאו עיקרון פיזיקלי מאושר בבירור שיסביר את פעולתו כמנוגדת לכאורה לחוקי הדינמיקה של ניוטון.

6. התפלגות היפותטית של וקטורי אינטראקציה בצילינדר EmDrive

שוייר עצמו, לעומת זאת, מניח את הצורך לשקול את הפרויקט שלו על בסיס מכניקת הקוונטים, ולא קלאסית, כפי שקורה עם כוננים קונבנציונליים. לדעתו, העבודה של EmDrive מבוססת על השפעה ספציפית של גלים אלקטרומגנטיים ( 6), שהשפעתו אינה משתקפת במלואה בעקרונותיו של ניוטון. כמו כן, Scheuer אינו מספק שום ראיה מאומתת מדעית ומתודולוגית מאומתת.

למרות כל ההכרזות שנמסרו ותוצאות המחקר המבטיחות, תוצאות הניסוי של מעבדת נאס"א Eagleworks הן רק ההתחלה של תהליך ארוך של אימות העדויות ובניית האמינות המדעית של הפרויקט שיזם Scheuer. אם התוצאות של ניסויים מחקריים יתבררו כניתנות לשחזור, ופעולת המודל מאושרת גם בתנאי חלל, נותרה שאלה הרבה יותר רצינית לניתוח. בעיית ההתאמה בין הגילוי לעקרונות הדינמיקהבזמן שאי אפשר לגעת בו. הופעתו של מצב כזה לא אמורה להיות הכחשה אוטומטית של התיאוריה המדעית הנוכחית או חוקים פיזיקליים בסיסיים.

תיאורטית, EmDrive פועלת באמצעות תופעת לחץ הקרינה. מהירות הקבוצה של גל אלקטרומגנטי, ומכאן הכוח שנוצר ממנו, עשויות להיות תלויות בגיאומטריה של מוליך הגל שבו הוא מתפשט. לפי הרעיון של Scheuer, אם אתה בונה מוליך גל חרוטי בצורה כזו שמהירות הגל בקצה אחד שונה משמעותית ממהירות הגל בקצה השני, אז על ידי החזרת הגל בין שני הקצוות, תקבל הבדל ב לחץ קרינה, כלומר כוח מספיק להשגת מתיחה. לפי Scheuer, EmDrive אינה מפרה את חוקי הפיזיקה, אלא משתמשת בתיאוריה של איינשטיין - המנוע פשוט ב עוד מסגרת התייחסות מאשר הגל ה"עובד" שבתוכו.

7. תרשים מושגי של פעולת EmDrive

קשה להבין איך EmDrive עובד, אבל אתה יודע ממה זה מורכב (7). החלק החשוב ביותר במכשיר הוא מהוד מיקרוגלאליו נוצרה קרינת המיקרוגל מיקרוגל (מנורה פולטת מיקרוגל המשמשת הן ברדאר והן בתנורי מיקרוגל). המהוד דומה בצורתו לקונוס מתכת קטום - קצה אחד רחב יותר מהשני. בשל ממדים שנבחרו כהלכה, גלים אלקטרומגנטיים באורך מסוים מהדהדים בו. ההנחה היא שגלים אלו מאיצים לכיוון הקצה הרחב יותר ומאטים לכיוון הקצה הצר יותר. ההבדל במהירות תזוזת הגל אמור להוביל להפרש בלחץ הקרינה המופעל על הקצוות הנגדיים של המהוד, ובכך להיווצרות הנעת רכב. רצף זה יפעל כלפי הבסיס הרחב יותר. הבעיה היא שלפי מבקריו של Scheuer, השפעה זו מפצה על השפעת הגלים על הקירות הצדדיים של החרוט.

8. פיית מנוע יון

מנוע סילון או רקטי דוחף את הרכב (דחף) כשהוא פולט גז בעירה מואצת. מדחף היונים המשמש בבדיקות חלל פולט גם גז (8), אך בצורה של יונים מואצים בשדה אלקטרומגנטי. EmDrive לא מוציא שום דבר מזה.

על פי החוק השלישי של ניוטון לכל פעולה יש תגובה הפוכה ושווה, כלומר, הפעולות ההדדיות של שני גופים תמיד שוות והפוכות. אם נשענים על הקיר, זה גם לוחץ עלינו, למרות שזה לא יילך לשום מקום. תוך כדי שהוא מדבר עקרון שימור המומנטוםאם כוחות חיצוניים (אינטראקציות) לא פועלים על מערכת של גופים, אז למערכת זו יש תנע קבוע. בקיצור, EmDrive לא אמור לעבוד. אבל זה עובד. לפחות זה מה שמראים מכשירי הזיהוי.

כוחם של אבות הטיפוס שנבנו עד כה אינו מפיל אותם מהרגליים, אם כי, כפי שכבר הזכרנו, חלק ממנועי היונים המשמשים בפועל פועלים בטווחים המיקרו-ניוטוניים הללו. לדברי Scheuer, ניתן להגביר מאוד את הדחף ב-EmDrive באמצעות שימוש במוליכי-על.

תורת גלי טייס

תיאוריית גלי הפיילוט ניתנה על ידי חוקרי נאס"א כבסיס מדעי אפשרי לפעולה של EmDrive. זוהי תיאוריית המשתנים המוסתרים הראשונה המוכרת על ידי לואיז דה ברוגלי ב-1927, מאוחר יותר נשכח, ואז התגלה מחדש והשתפר דיוויד בוהם - נקרא כעת תיאוריית דה ברולי-בוהם. הוא חף מבעיות הקיימות בפרשנות הסטנדרטית של מכניקת הקוונטים, כמו קריסה מיידית של פונקציית הגל ובעיית המדידה (הידועה כפרדוקס החתול של שרדינגר).

זה תיאוריה לא מקומיתהמשמעות היא שתנועתו של חלקיק נתון מושפעת ישירות מתנועתם של חלקיקים אחרים במערכת. עם זאת, אי-מקום זה אינו מאפשר העברת מידע במהירות גדולה ממהירות האור, ולכן אינו סותר את תורת היחסות. תיאוריית גלי הפיילוט נותרה אחת מכמה פרשנויות של מכניקת הקוונטים. עד כה, לא נמצאו הבדלים ניסויים בין התחזיות של תיאוריית גלי הפיילוט לאלו של הפרשנות הסטנדרטית של מכניקת הקוונטים.

בהוצאתו משנת 1926 מקס נולד הציע שפונקציית הגלים של משוואת גל שרדינגר היא צפיפות ההסתברות למציאת חלקיק. עבור רעיון זה פיתח דה ברולי את תיאוריית גלי הפיילוט ופיתח את פונקציית גלי הפיילוט. הוא הציע במקור גישת פתרון כפול, שבה אובייקט קוונטי מכיל גל פיזי (גל u) במרחב האמיתי בעל אזור יחיד כדורי הגורם להתנהגות דמוית חלקיקים. בצורת תיאוריה מקורית זו, החוקר לא הניח את קיומו של חלקיק קוונטי. מאוחר יותר הוא ניסח את תיאוריית גלי הפיילוט והציג אותה בוועידת סולביי המפורסמת ב-1927. וולפגנג פאולי עם זאת, הוא הניח שמודל כזה לא יהיה נכון לפיזור חלקיקים לא אלסטי. דה ברולי לא מצא

לתשובה זו ועד מהרה נטשו את תפיסת גלי הפיילוט. הוא מעולם לא פיתח את התיאוריה שלו כדי לכסות אקראיות.

חלקיקים רבים.

ב-1952 גילה דיוויד בוהם מחדש את תיאוריית גלי הטיס. תיאוריית דה ברולי-בוהם הוכרה בסופו של דבר כפרשנות הנכונה של מכניקת הקוונטים ומייצגת אלטרנטיבה רצינית לפרשנות הפופולרית ביותר בקופנהגן עד כה. חשוב לציין, הוא משוחרר מפרדוקס המדידה שמפריע לפרשנות הסטנדרטית של מכניקת הקוונטים.

המיקום והתנע של החלקיקים הם משתנים סמויים במובן זה שלכל חלקיק יש קואורדינטות ומומנטום מוגדרים היטב בכל זמן נתון. אולם, אי אפשר למדוד את שתי הכמויות הללו בו זמנית, שכן כל מדידה של אחת מפריעה את ערכה של השנייה - בהתאם עקרון אי הוודאות של הייזנברג. לקבוצת החלקיקים יש גל חומר מתאים המתפתח לפי משוואת שרדינגר. כל חלקיק עוקב אחר מסלול דטרמיניסטי שנשלט על ידי גל פיילוט. ביחד, צפיפות החלקיקים מתאימה לגובה המשרעת של פונקציית הגל. פונקציית הגל אינה תלויה בחלקיקים ויכולה להתקיים כפונקציית גל ריקה.

בפירוש קופנהגן, לחלקיקים אין מיקום קבוע עד שהם נצפים. בתורת הגלים

עמדות הטייס של החלקיקים מוגדרות היטב, אך יש לכך השלכות חמורות שונות על כל הפיזיקה - לכן

גם התיאוריה הזו לא מאוד פופולרית. עם זאת, זה מאפשר לך להסביר כיצד EmDrive עובד.

"אם מדיום יכול לשדר רעידות אקוסטיות, אז המרכיבים שלו יכולים לקיים אינטראקציה ולשדר מומנטום", כותב צוות המחקר של נאס"א בפרסום בנובמבר 2016. להפר את חוקי התנועה של ניוטון".

אחת ההשלכות של פרשנות זו, ככל הנראה, היא ש-EmDrive יזוז, כאילו "נדחק" מהיקום.

 EmDrive לא אמורה לשבור את חוקי הפיזיקה...

... אומר מייק מקולוך מאוניברסיטת פלימות', ומציע תיאוריה חדשה המציעה דרך אחרת לחשוב על תנועה ואינרציה של עצמים עם תאוצות קטנות מאוד. אם הוא היה צודק, בסופו של דבר היינו מכנים את הדחף המסתורי "לא אינרציאלי", כי האינרציה, כלומר האינרציה, היא שרודפת את החוקר הבריטי.

אינרציה אופיינית לכל העצמים בעלי מסה, המגיבים לשינוי כיוון או לתאוצה. במילים אחרות, ניתן להתייחס למסה כמדד לאינרציה. למרות שזה נראה לנו מושג ידוע, עצם טיבו לא כל כך ברור. התפיסה של מקולוך מבוססת על ההנחה שהאינרציה נובעת מאפקט שנחזה על ידי תורת היחסות הכללית הנקראת קרינה Unrua היא קרינת גוף שחור הפועלת על עצמים מאיצים. מצד שני, אפשר לומר שהוא גדל כשאנחנו מאיצים.

על EmDrive הרעיון של מקולוך מבוסס על המחשבה הבאה: אם לפוטונים יש מסה כלשהי, הם חייבים לחוות אינרציה כשהם משתקפים. עם זאת, קרינת Unruh קטנה מאוד במקרה זה. כל כך קטן שהוא יכול ליצור אינטראקציה עם הסביבה הקרובה שלו. במקרה של ה-EmDrive, זהו הקונוס של עיצוב ה"מנוע". החרוט מאפשר קרינת Unruh באורך מסוים בקצה הרחב יותר, וקרינה באורך קצר יותר בקצה הצר יותר. הפוטונים משתקפים, ולכן האינרציה שלהם בתא חייבת להשתנות. ומעיקרון שימור המומנטום, שבניגוד לדעות הנפוצות על EmDrive, אינו מופר בפרשנות זו, נובע שיש ליצור מתיחה בדרך זו.

התיאוריה של מקולוך מצד אחד מבטלת את בעיית שימור המומנטום, ומצד שני היא בשולי המיינסטרים המדעיים. מנקודת מבט מדעית, ניתן להתווכח להניח שלפוטונים יש מסה אינרציאלית. יתר על כן, באופן הגיוני, מהירות האור צריכה להשתנות בתוך החדר. זה די קשה לפיסיקאים לקבל.

האם זה באמת מחרוזת?

למרות התוצאות החיוביות שהוזכרו לעיל ממחקר המתיחה של EmDrive, המבקרים עדיין נגדו. הם מציינים שבניגוד לדיווחים בתקשורת, נאס"א עדיין לא הוכיחה שהמנוע אכן עובד. זה אפשרי, למשל, בוודאות מוחלטת טעויות ניסיוניותנגרם, בין היתר, מהתאדות של חומרים המרכיבים חלקים ממערכת ההנעה.

המבקרים טוענים שעוצמתו של גל אלקטרומגנטי בשני הכיוונים למעשה שווה ערך. אנחנו עוסקים ברוחב שונה של המיכל, אבל זה לא משנה כלום, כי מיקרוגלים, המשתקפים מקצה רחב יותר, חוזרים, נופלים לא רק על תחתית צרה יותר, אלא גם על הקירות. ספקנים שקלו ליצור דחף קל עם זרימת אוויר, למשל, אבל נאס"א שללה זאת לאחר בדיקות בתא ואקום. במקביל, מדענים אחרים קיבלו בענווה את הנתונים החדשים, וחיפשו דרך ליישב אותם בצורה משמעותית עם עקרון שימור המומנטום.

יש ספק שבניסוי זה מובחנים הדחף הספציפי של המנוע והשפעת החימום של המערכת המטופלת בזרם חשמלי (9). במערך הניסוי של נאס"א, כמות גדולה מאוד של אנרגיה תרמית נכנסת לצילינדר, מה שיכול לשנות את חלוקת המסה ואת מרכז הכובד, ולגרום לזיהוי דחף ה-EmDrive במכשירי המדידה.

9. תמונות תרמיות של המערכת במהלך הבדיקה

חובבי EmDrive אומרים זאת הסוד טמון, בין היתר, בצורת גליל חרוטיזו הסיבה שהקו פשוט מופיע. הספקנים עונים שכדאי לבדוק את המפעיל הבלתי אפשרי עם צילינדר רגיל. שכן אם היה דחף בעיצוב קונבנציונלי, לא חרוטי שכזה, זה היה מערער חלק מהטענות ה"מיסטיות" לגבי ה-EmDrive, וגם יתמוך בחשד שההשפעות התרמיות הידועות של "המנוע הבלתי אפשרי" פועלות ב- הגדרה ניסיונית.

גם ה"ביצועים" של המנוע, כפי שנמדדו בניסויי Eagleworks של נאס"א, מוטלים בספק. בשימוש ב-40 W, הדחף נמדד ברמה של 40 מיקרון - בתוך פלוס מינוס 20 מיקרון. זו טעות של 50%. לאחר הגדלת ההספק ל-60 וואט, מדידות הביצועים נעשו אפילו פחות מדויקות. עם זאת, גם אם ניקח את הנתונים האלה כערך נקוב, הסוג החדש של הכונן עדיין מייצר רק עשירית מההספק לכל קילוואט חשמל שניתן להשיג עם דחפי יונים מתקדמים כגון NSTAR או NEXT.

הספקנים קוראים לבדיקות נוספות, יסודיות יותר וכמובן עצמאיות. הם זוכרים כי מחרוזת EmDrive הופיעה בניסויים סיניים עוד ב-2012, ונעלמה לאחר שיפור שיטות הניסוי והמדידה.

בדיקת אמת במסלול

את התשובה הסופית (?) לשאלה האם הכונן עובד עם תא תהודה הגה גידו פט הנ"ל - הממציא גרסה של מושג זה הנקרא כנא דרייב. לדעתו, ספקנים ומבקרים יסגרו את הפה על ידי שליחת לוויין המופעל על ידי המנוע הזה למסלול. כמובן שהוא ייסגר אם Cannae Drive אכן ישגר לוויין.

יש להעלות בדיקה בגודל של 6 יחידות CubeSat (כלומר כ-10 × 20 × 30 ס"מ) לגובה של 241 ק"מ, שם הוא יישאר כחצי שנה. לוויינים מסורתיים בסדר גודל כזה נגמר דלק התיקון תוך כשישה שבועות. EmDrive המופעל באמצעות אנרגיה סולארית תסיר מגבלה זו.

כדי לבנות את המכשיר, Cannae Inc., המופעלת על ידי Fetta, Inc. הקימה חברה עם LAI International ו-SpaceQuest Ltd, בעלת ניסיון כספק של חלקי חילוף, כולל. ליצרן תעופה ומיקרו-לוויין. אם הכל ילך כשורה, אז תזאוס, כי זה השם של המיזם החדש, יכול להשיק את המיקרו-לוויין EmDrive הראשון ב-2017.

הם אינם אלא פוטונים, אומרים הפינים.

כמה חודשים לפני פרסום התוצאות של נאס"א, כתב העת הנבחן AIP Advances פרסם מאמר על מנוע ה-EmDrive השנוי במחלוקת. מחבריו, הפרופסור לפיזיקה ארטו אנילה מאוניברסיטת הלסינקי, ד"ר ארקי קולהמיין מאוניברסיטת ג'יווסקילה בכימיה אורגנית, והפיזיקאי פטריק גרהן מקומסול, טוענים כי EmDrive צובר דחף עקב שחרור פוטונים מתא סגור.

פרופסור אנילה היא חוקרת ידועה של איתני הטבע. הוא מחברם של כמעט חמישים מאמרים שפורסמו בכתבי עת יוקרתיים. התיאוריות שלו מצאו יישומים בחקר האנרגיה האפלה והחומר האפל, אבולוציה, כלכלה ומדעי המוח. Annila היא קטגורית: EmDrive היא כמו כל מנוע אחר. לוקח דלק ויוצר דחף.

בצד הדלק הכל פשוט וברור לכולם - מיקרוגלים נשלחים למנוע. הבעיה היא שאי אפשר לראות מזה כלום, אז אנשים חושבים שהמנוע לא עובד. אז איך יכול לצאת מזה משהו שלא ניתן לזיהוי? פוטונים קופצים קדימה ואחורה בתא. חלקם הולכים לאותו כיוון ובאותה מהירות, אך הפאזה שלהם מוסטת ב-180 מעלות. לכן, אם הם נוסעים בתצורה הזו, הם מבטלים זה את השדות האלקטרומגנטיים של זה. זה כמו גלים של מים הנעים יחד כאשר אחד מהם מוסט מהשני כך שהם מבטלים זה את זה. המים לא נעלמים, הם עדיין שם. באופן דומה, פוטונים הנושאים מומנטום אינם נעלמים, גם אם אינם נראים כאור. ואם לגלים אין עוד תכונות אלקטרומגנטיות, בגלל שהם בוטלו, אז הם לא משתקפים מקירות החדר ולא עוזבים אותו. אז יש לנו כונן עקב זוגות פוטונים.

סירה שקועה במרחב-זמן יחסי

הפיזיקאי הנודע ג'יימס פ. וודוורד (10) סבור, לעומת זאת, כי הבסיס הפיזי להפעלתו של סוג חדש של מכשיר הנעה הוא מה שנקרא מארב מאהא. וודוורד ניסח תיאוריה מתמטית לא מקומית המבוססת על העיקרון של מאך. עם זאת, במיוחד, התיאוריה שלו ניתנת לאימות מכיוון שהיא חוזה השפעות פיזיקליות.

וודוורד אומר שאם צפיפות המסה-אנרגיה של מערכת נתונה משתנה עם הזמן, המסה של אותה מערכת משתנה בכמות פרופורציונלית לנגזרת השנייה של השינוי בצפיפות המערכת המדוברת.

אם, למשל, קבל קרמי של 1 ק"ג נטען פעם אחת במתח חיובי, לפעמים שלילי, המשתנה בתדר של 10 קילו-הרץ ומשדר הספק, למשל, 100 W - התיאוריה של וודוורד חוזה שמסת הקבל צריכה להשתנות ± 10 מיליגרם סביב ערך המסה המקורי שלו בתדר של 20 קילו-הרץ. תחזית זו אושרה במעבדה ולכן העיקרון של מאך אושר אמפירית.

ארנסט מאך האמין שהגוף נע באופן אחיד לא ביחס למרחב המוחלט, אלא ביחס למרכז המסה של כל שאר הגופים ביקום. האינרציה של הגוף היא תוצאה של האינטראקציה שלו עם גופים אחרים. לפי פיסיקאים רבים, מימושו המלא של עקרון מאך יוכיח את התלות המוחלטת של הגיאומטריה של המרחב-זמן בהפצת החומר ביקום, והתיאוריה המקבילה לו תהיה התיאוריה של מרחב-זמן יחסי.

מבחינה ויזואלית, ניתן להשוות את הרעיון הזה של מנוע EmDrive לחתירה בים. והאוקיינוס ​​הזה הוא היקום. התנועה תפעל פחות או יותר כמו משוט שצולל לתוך המים המרכיבים את היקום ודוחה את עצמו ממנו. והדבר המעניין ביותר בכל זה הוא שהפיזיקה נמצאת כעת במצב כזה שמטאפורות כאלה לא נראות בכלל כמו מדע בדיוני ושירה.

לא רק EmDrive, או כונני שטח של העתיד

למרות שמנוע Scheuer סיפק רק דחיפה מינימלית, יש לו כבר עתיד גדול במסעות בחלל שייקח אותנו למאדים ומעבר לו. עם זאת, זו לא התקווה היחידה למנוע חלליות מהיר ויעיל באמת. הנה עוד כמה מושגים:

•  כונן גרעיני. זה יכלול ירי פצצות אטום והפניית עוצמת הפיצוץ שלהן באמצעות "קנה" לעבר ירכתי הספינה. פיצוצים גרעיניים ייצרו כוח פגיעה ש"דוחף" את הספינה קדימה. אפשרות לא נפיצה תהיה להשתמש בחומר בקיע מלח, כגון אורניום ברומיד, מומס במים. דלק כזה מאוחסן בשורת מיכלים, מופרדים זה מזה בשכבת חומר עמיד, בתוספת בורון, עמיד

  בולם נויטרונים שמונע מהם לזרום בין מיכלים. כאשר אנו מתניעים את המנוע, החומר מכל המיכלים מתאחד, מה שגורם לתגובת שרשרת, ותמיסת המלח במים הופכת לפלזמה, אשר משאירה את פיית הרקטה מוגנת מהטמפרטורה האדירה של הפלזמה על ידי שדה מגנטי, נותן דחף קבוע. ההערכה היא ששיטה זו יכולה להאיץ את הרקטה עד ל-6 מ'/שניה ואף יותר. עם זאת, בשיטה זו יש צורך בכמויות גדולות של דלק גרעיני - עבור ספינה במשקל אלף טון, זה יהיה עד 10 טון. טונות של אורניום.

• מנוע היתוך באמצעות דאוטריום. פלזמה עם טמפרטורה של כ-500 מיליון מעלות צלזיוס, שנותנת דחף, מהווה בעיה רצינית עבור מעצבים, למשל, חרירי פליטה. עם זאת, המהירות שניתן להשיג תיאורטית במקרה זה היא קרובה לעשירית ממהירות האור, כלומר. עד 30 XNUMX. קמ"ש. עם זאת, אפשרות זו עדיין בלתי ישימה מבחינה טכנית.
• אנטי חומר. הדבר המוזר הזה באמת קיים - ב-CERN ובפרמילב, הצלחנו לאסוף בערך טריליון אנטי-פרוטונים, או פיקוגרם אחד של אנטי-חומר, באמצעות טבעות איסוף. תיאורטית, ניתן לאחסן אנטי-חומר במלכודות שנקראות Penning, שבהן השדה המגנטי מונע ממנו להתנגש בדפנות המיכל. השמדת אנטי-חומר על ידי רגילים

  עם חומר, למשל, עם מימן, נותן אנרגיה ענקית מפלזמה עתירת אנרגיה במלכודת מגנטית. תיאורטית, רכב המופעל על ידי אנרגיית ההשמדה של חומר ואנטי-חומר יכול להאיץ ל-90% ממהירות האור. עם זאת, בפועל, ייצור אנטי-חומר קשה ויקר ביותר. אצווה נתונה דורשת להפיק פי עשרה מיליון יותר אנרגיה ממה שהיא יכולה להפיק מאוחר יותר.

• מפרשי שמש. מדובר בקונספט דרייב ידוע כבר שנים רבות, אך עדיין מחכה, לפחות בהיסוס, למימוש. המפרשים יפעלו באמצעות האפקט הפוטואלקטרי שתיאר איינשטיין. עם זאת, פני השטח שלהם חייב להיות גדול מאוד. גם המפרש עצמו חייב להיות דק מאוד כדי שהמבנה לא ישקול יותר מדי.
• כונן . פנטומיסטים אומרים שמספיק... לעקם את החלל, שלמעשה מקצר את המרחק בין הרכב ליעד ומגדיל את המרחק מאחוריו. לפיכך, הנוסע עצמו זז רק מעט, אבל ב"בועה" הוא מתגבר על מרחק עצום. עד כמה שזה נשמע פנטסטי, מדענים של נאס"א ערכו ניסויים די רציניים.

  עם השפעות על פוטונים. בשנת 1994 הציע הפיזיקאי ד"ר מיגל אלקובייר תיאוריה מדעית המתארת ​​כיצד מנוע כזה יכול לעבוד. למעשה, זה יהיה סוג של טריק - במקום לנוע מהר יותר ממהירות האור, הוא ישנה את המרחב-זמן עצמו. למרבה הצער, אל תסמוך על קבלת הדיסק בזמן הקרוב. אחת הבעיות הרבות בו היא שספינה המונעת בדרך זו תזדקק לאנרגיה שלילית כדי להניע אותה. זה נכון שסוג זה של אנרגיה מוכר לפיזיקה התיאורטית - המודל התיאורטי של הוואקום כיים אינסופי של חלקיקי אנרגיה שלילית הוצע לראשונה על ידי הפיזיקאי הבריטי פול דיראק בשנת 1930 כדי להסביר את קיומו של קוונטי אנרגיה שלילית חזויה. מדינות. לפי משוואת דיראק לאלקטרונים רלטיביסטיים.

  בפיזיקה הקלאסית מניחים שרק פתרון עם אנרגיה חיובית קיים בטבע, ופתרון עם אנרגיה שלילית אינו הגיוני. עם זאת, משוואת דיראק מניחה את קיומם של תהליכים שבהם יכול להיווצר פתרון שלילי מחלקיקים חיוביים "רגילים", ולכן לא ניתן להתעלם מהם. עם זאת, לא ידוע האם ניתן ליצור אנרגיה שלילית במציאות העומדת לרשותנו.

  ישנן בעיות רבות ביישום הכונן. נראה שתקשורת היא אחת החשובות ביותר. למשל, לא ידוע איך ספינה יכולה לתקשר עם אזורי המרחב-זמן שמסביב, לנוע מהר יותר ממהירות האור? זה גם ימנע מהכונן מעידה או התנעה.