תקווה לאסטרונאוטיקה
לפני מספר חודשים אישרה מעבדת Eagleworks, הממוקמת במרכז טיסות החלל לינדון בי ג'ונסון ביוסטון, את פעולתו של מנוע ה-EmDrive, אשר חייב להפר את אחד מחוקי היסוד של הפיזיקה – חוק שימור המומנטום. לאחר מכן אושרו תוצאות הבדיקה בחלל ריק (1), מה שהפריך את הספקנים של אחד הטיעונים נגד טכנולוגיה זו.
1. תמונה של בדיקות של מנוע Fetti תלוי על מטוטלת בוואקום.
עם זאת, המבקרים עדיין מציינים כי בניגוד לדיווחים בתקשורת, נאס"א עדיין לא הוכח שהמנוע עובד בפועל.
למשל, שגיאות ניסיוניות שנגרמו, במיוחד, מהתאדות של חומרים המרכיבים את מערכת ההנעה EmDrive - או ליתר דיוק Cannae Drive, כי כך כינה המעצב האמריקאי גידו פטה את הגרסה שלו ל-EmDrive.
מאיפה העומס הזה?
כרגע בשימוש מנועי חללית הם דורשים הוצאת גז מהזרבובית, מה שגורם לספינה לקפוץ בכיוון ההפוך. מנוע שלא דורש סוג כזה של גז כדי לפעול תהיה פריצת דרך גדולה.
נכון לעכשיו, גם אם לחללית הייתה גישה למקור בלתי מוגבל של אנרגיה סולארית, כפי שקורה עם דחפים אלקטרויוניים, לעבודה זה דורש דלק, שהמשאב שלו מוגבל.
EmDrive היה במקור פרי מוחו של רוג'ר Scheuer (2), אחד ממומחי האווירונאוטיקה הבולטים באירופה. הוא הציג את העיצוב הזה בצורה של מיכל חרוטי (3).
קצה אחד של המהוד רחב יותר מהשני, ומידותיו נבחרות באופן שיספקו תהודה לגלים אלקטרומגנטיים באורך מסוים.
כתוצאה מכך יש להאיץ את הגלים הללו, המתפשטים לכיוון הקצה הרחב יותר, ולכיוון הקצה הצר יותר, עליהם להאט.
צפוי כי כתוצאה ממהירויות תנועה שונות, חזיתות הגלים יפעילו לחץ קרינה שונה על הקצוות הנגדיים של המהוד ובכך ייצרו דחף שאינו אפס המניע את הספינה.
ובכן, ניוטון, יש לנו בעיה! כי לפי הפיזיקה המוכרת לנו, אם לא תפעיל כוח נוסף, אין למומנטום זכות לגדול. 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 הזה בין שני הקצוות, אתה מקבל את ההבדל בלחץ הקרינה , כלומר כוח מספיק כדי להשיג דחף (4).
לפי Scheuer, EmDrive אינה מפרה את חוקי הפיזיקה, אלא משתמשת בתיאוריה של איינשטיין – המנוע נמצא במסגרת התייחסות שונה מהגל ה"עובד" שבתוכו. עד כה, נבנו רק אבות טיפוס קטנים מאוד של EmDrive עם כוחות דחף בטווח המיקרו-ניוטון.
כפי שאתה יכול לראות, לא כולם נוטשים מיד את הרעיון הזה כאשר נוצרים אבות טיפוס חדשים. לדוגמה, מוסד מחקר גדול כמו האוניברסיטה הפוליטכנית של סין שיאן צפון מערב ערך ניסויים שהניבו אב טיפוס של מנוע עם דחף של 720 מיקרוניוטון.
זה אולי לא הרבה, אבל חלק מהם נמצאים בשימוש אסטרונאוטיקה, דחפי יונים הם לא מייצרים יותר בכלל. הגרסה שנבדקה על ידי נאס"א של ה-EmDrive היא פרי עבודתו של המעצב האמריקאי גידו פאטי. בדיקת ואקום של המטוטלת אישרה שהיא משיגה דחף של 30-50 מיקרוניוטון.
האם עקרון שימור המומנטום התהפך? סביר להניח שלא. מומחי נאס"א מסבירים את פעולת המנוע, ליתר דיוק, את האינטראקציה עם חלקיקי חומר ואנטי-חומר, שמחסלים הדדית בוואקום הקוונטי, ולאחר מכן מחסלים הדדית. כעת, לאחר שהוכח שהמכשיר עובד, יהיה מתאים ללמוד כיצד EmDrive עובד.
3. אחד הדגמים של מנוע ה-EmDrive
מי לא מבין את חוקי הפיזיקה?
הכוח שמציעים אבות הטיפוס שנבנו עד כה לא מפיל אותך מהרגליים, אם כי כפי שציינו, חלק מה מנועי יונים הם פועלים בטווח המיקרוניוטון.
4. EmDrive - עקרון הפעולה
לדברי Scheuer, ניתן להגביר מאוד את הדחף ב-EmDrive באמצעות שימוש במוליכי-על.
עם זאת, לדברי ג'ון פ. קוסטלי, פיזיקאי אוסטרלי ידוע, שוייר "אינו מבין את חוקי הפיזיקה" ועושה, בין היתר, טעות מהותית בכך שלא לקח בחשבון בתכניותיו את הכוח הפועל על ידי קרינה על הקירות הצדדיים של המהוד.
הסבר שפורסם באתר Shawyer's Satellite Propulsion Research Ltd קובע כי מדובר בסכום זניח. עם זאת, המבקרים מוסיפים כי התיאוריה של Scheuer לא פורסמה באף כתב עת מדעי בעל ביקורת עמיתים.
הדבר המפוקפק ביותר הוא ההתעלמות מעיקרון שימור המומנטום, למרות ששייר עצמו טוען כי פעולת הכונן אינה מפרה אותו כלל. העובדה היא שמחבר המכשיר עדיין לא פרסם מאמר אחד עליו בכתב עת בעל ביקורת עמיתים.
הפרסומים היחידים הופיעו בעיתונות הפופולרית, כולל. ב-The New Scientist. עורכיו זכו לביקורת על הטון הסנסציוני של המאמר. חודש לאחר מכן הדפיסה ההוצאה הסברים ו... סליחה על הטקסט שפורסם.
