ЭмДрайв працуе! Вясло, пагружанае ў сусвет

Фізіка амаль на краі прорвы. У лістападзе 2016 года НАСА апублікавала навуковую справаздачу аб выпрабаваннях EmDrive у лабараторыях Eagleworks (1). У ім агенцтва пацвярджае, што прылада выдае цягу, гэта значыць працуе. Праблема ў тым, што да гэтага часу невядома, чаму ён працуе…

1. Лабараторная сістэма вымярэння цягі рухавікоў EmDrive

2. Запіс радка ў EmDrive падчас тэставання

Навукоўцы і інжынеры NASA Eagleworks Laboratories вельмі старанна падышлі да сваіх даследаванняў. Яны нават спрабавалі знайсці якія-небудзь патэнцыйныя крыніцы памылкі - але безвынікова. Іх рухавік EmDrive ствараў цягу 1,2 ± 0,1 мілінютана на кілават магутнасці (2). Гэты вынік ненадакучлівы і мае агульны ККД, у шмат разоў меншы, чым у іённых трубак, напрыклад, рухавікоў Хола, але аспрэчыць яго вялікую перавагу цяжка - ён не патрабуе ніякага паліва.Таму няма неабходнасці браць з сабой у магчымае падарожжа які-небудзь паліўны бак, "зараджаны" яго магутнасцю.

Даследчыкі ўжо не першы раз даказалі, што гэта працуе. Аднак ніхто пакуль не можа растлумачыць чаму. Спецыялісты НАСА лічаць, што працу гэтага рухавіка можна растлумачыць тэорыя пілотнай хвалі. Вядома, гэта не адзіная гіпотэза, якая спрабуе растлумачыць загадкавую крыніцу паслядоўнасці. Для пацверджання здагадак вучоных спатрэбяцца дадатковыя даследаванні. Набярыцеся цярпення і будзьце гатовыя да наступных заяваў аб тым, што EmDrive (3)… Гэта рэальна працуе.

Справа ў паскарэнні

Справа EmDrive за апошнія некалькі месяцаў усё паскаралася і паскаралася, як сапраўдны ракетны рухавік. Пра гэта сведчыць наступная паслядоўнасць падзей:

• У красавіку 2015 года Хасэ Родал, Джэрэмі Малікін і Ноэль Мансан абвясцілі аб выніках свайго даследавання на форуме (гэта камерцыйны сайт, нягледзячы на ​​назву, не звязаны з НАСА). Як аказалася, яны праверылі працу рухавіка ў вакууме і ліквідавалі магчымыя памылкі вымярэнняў, даказаўшы па іх прынцып працы гэтага рухавіка.
• У жніўні 2015 года былі апублікаваныя вынікі даследавання Марціна Таймара з Тэхнічнага ўніверсітэта Дрэздэна. Фізік паведаміў, што рухавік EmDrive сапраўды атрымаў цягу, але гэта зусім не доказ яго працы. Мэта эксперыменту, праведзенага Таймарам, складалася ў тым, каб праверыць пабочныя эфекты больш ранніх метадаў, якія выкарыстоўваліся для праверкі рухавіка. Аднак сам эксперымент падвергся крытыцы за недакладнае правядзенне, памылкі вымярэння, а абвешчаныя вынікі назвалі "гульнёй у словы".
• У чэрвені 2016 года нямецкі вучоны і інжынер Паўль Коціла аб'явіў аб краўдфандынгу для запуску ў космас спадарожніка пад назвай PocketQube.
• У жніўні 2016 года Гвіда Фетта, заснавальнік Cannae Inc., абвясціў аб канцэпцыі запуску CubeSat, мініяцюрнага спадарожніка, абсталяванага Cannae Drive (4), гэта значыць у вашай ўласнай версіі EmDrive.
• У кастрычніку 2016 года Роджэр Дж. Шоер, вынаходнік EmDrive, атрымаў брытанскія і міжнародныя патэнты на другое пакаленне свайго рухавіка.
• 14 кастрычніка 2016 года было выпушчана кінаінтэрв'ю з Шаерам для "International Business Times UK". Ён уяўляе, сярод іншага, будучыню і гісторыя распрацоўкі EmDrive, і высветлілася, што вынаходствам зацікавіліся міністэрствы абароны ЗША і Вялікабрытаніі, а таксама Пентагон, НАСА і Боінг. Шоер падаў некаторым з гэтых арганізацый усю тэхнічную дакументацыю па прывадзе і дэманстрацыі EmDrive, якія забяспечваюць цягу 8 г і 18 г. Шоер лічыць, што чакаецца, што крыягенны прывад EmDrive другога пакалення будзе мець цягу, эквівалентную тоне, што дазволіць выкарыстаць прывад амаль ва ўсе сучасныя аўтамабілі.
• 17 лістапада 2016 года былі апублікаваны вышэйзгаданыя вынікі даследаванняў НАСА, у якіх першапачаткова была пацверджана праца сілавой усталёўкі.

4. Cannae Drive на борце спадарожніка – візуалізацыя

17 гадоў і да гэтага часу загадка

5. Роджэр Шаер з мадэллю свайго EmDrive

Даўжэйшая і дакладная назва EmDrive — Рэзанатарны рухавік з радыёчастотным рэзанансам. Канцэпцыя электрамагнітнага прывада была распрацавана ў 1999 годзе брытанскім навукоўцам, інжынерам Роджэрам Шаерам, заснавальнікам кампаніі Satellite Propulsion Research Ltd. У 2006 годзе ён апублікаваў артыкул аб EmDrive ў часопісе "New Scientist" (5). Тэкст падвергся рэзкай крытыцы з боку навукоўцаў. На іх думку, рэлятывісцкі электрамагнітны прывад, заснаваны на прадстаўленай канцэпцыі, парушае закон захавання імпульсу, г.зн. з'яўляецца яшчэ адным варыянтам фантазіі а.

аднак І кітайскія выпрабаванні, праведзеныя некалькі гадоў таму, і тыя, што былі праведзены НАСА восенню, падобна, пацвярджаюць, што рух з выкарыстаннем ціску электрамагнітнага выпраменьвання на паверхню і эфект адлюстравання электрамагнітнай хвалі ў канічным хваляводы прыводзіць да рознасці сіл. і з'яўленне цягі. Гэтая сіла, у сваю чаргу, можа быць памножана на Люстэркі, Размешчаны на адпаведнай адлегласці, кратнай палове даўжыні электрамагнітнай хвалі.

З публікацыяй вынікаў эксперыменту NASA Eagleworks Lab адрадзілася палеміка з нагоды гэтага патэнцыйна рэвалюцыйнага рашэння. Разыходжанні паміж эксперыментальнымі высновамі і сапраўднай навуковай тэорыяй і законамі фізікі выклікалі мноства крайніх меркаванняў аб праведзеных выпрабаваннях. Неадпаведнасць паміж аптымістычнымі заявамі аб прарыве ў касмічных падарожжах і адкрытым адмаўленнем вынікаў даследаванняў заахвоціла многіх глыбока задумацца над універсальнымі пастулатамі і дылемамі навуковага пазнання і абмежаваннямі навуковага эксперыменту.

Хоць з моманту раскрыцця праекта Шаерам прайшло больш за семнаццаць гадоў, мадэль брытанскага інжынера не магла доўга чакаць надзейнай даследчай праверкі. Хоць эксперыменты з яго прымяненнем часам паўтараліся, не было прынята рашэнне іх належным чынам пацвердзіць і праверыць метадалогію ў канкрэтным навуковым даследаванні. Сітуацыя ў гэтых адносінах змянілася пасля згаданай вышэй публікацыі рэцэнзуюцца вынікаў эксперыменту ў амерыканскай лабараторыі Eagleworks. Аднак, акрамя даказанай правамернасці прынятага метаду даследавання, з самага пачатку не быў развеяны ўвесь спектр сумневаў, фактычна падарвалі давер да самой ідэі.

А Ньютан?

Каб праілюстраваць маштаб праблемы з прынцыпам працы рухавіка Шойера, крытыкі імкнуцца параўнаць аўтара ідэі EmDrive з аўтаўладальнікам, які жадае прымусіць свой аўтамабіль рухацца, прыціскаючыся да яго лэбавага шкла знутры. Праілюстраваная такім чынам неадпаведнасць фундаментальным прынцыпам ньютонаўскай дынамікі па-ранейшаму разглядаецца як асноўнае пярэчанне, якое цалкам выключае давер да задумы брытанскага інжынера. Праціўнікаў мадэлі Шойера не пераканалі паслядоўныя эксперыменты, якія нечакана паказалі, што рухавік EmDrive можа працаваць эфектыўна.

Даводзіцца, вядома, прызнаць, што атрыманыя да гэтага часу вынікі досведаў пакутуюць адсутнасцю выразнай змястоўнай базы ў выглядзе навукова даказаных палажэнняў і заканамернасцяў. Як даследнікі, так і энтузіясты, якія даказваюць працаздольнасць мадэлі электрамагнітнага рухавіка, прызнаюць, што не знайшлі выразна пацверджанага фізічнага прынцыпу, які тлумачыў бы яго дзеянне нібы супярэчным законам дынамікі Ньютана.

6. Гіпатэтычнае размеркаванне вектараў узаемадзеяння ў цыліндры EmDrive

Сам Шаер, аднак, пастулюе неабходнасць разглядаць свой праект на аснове квантавай механікі, а не класічнай, як у выпадку са звычайнымі прывадамі. На яго думку, праца EmDrive заснавана на спецыфічны ўплыў электрамагнітных хваляў ( 6), уплыў якіх не цалкам адлюстравана ў прынцыпах Ньютана. Таксама Шаер не прыводзіць ніякіх навукова правераных і метадалагічна правераных доказаў.

Нягледзячы на ​​ўсе зробленыя аб'явы і перспектыўныя вынікі даследаванняў, вынікі эксперыменту NASA Eagleworks Laboratory – гэта толькі пачатак працяглага працэсу праверкі доказаў і пабудовы навуковай дакладнасці праекта, ініцыяванага Шаерам. Калі вынікі даследчых эксперыментаў апынуцца якія прайграваюцца, а праца мадэлі пацвердзіцца яшчэ і ў касмічных умовах, застаецца яшчэ значна больш сур'ёзнае пытанне для аналізу. праблема ўзгаднення адкрыцця з прынцыпамі дынамікі, пакуль недатыкальным. Узнікненне такой сітуацыі не павінна аўтаматычна азначаць адмаўленне дзейнай навуковай тэорыі або фундаментальных фізічных законаў.

Тэарэтычна EmDrive працуе, выкарыстоўваючы з'яву радыяцыйнага ціску. Групавая скорасць электрамагнітнай хвалі, а значыць, і сіла, што ёю ствараецца, могуць залежаць ад геаметрыі хвалявода, у якім яна распаўсюджваецца. Паводле ідэі Шойера, калі вы пабудуеце канічны хвалявод такім чынам, што хуткасць хвалі на адным канцы значна адрозніваецца ад хуткасці хвалі на іншым канцы, то, адлюстроўваючы хвалю паміж двума канцамі, вы атрымаеце розніца ў радыяцыйным ціску, т. е. сіла, дастатковая для дасягнення цягі. Па словах Шойера, EmDrive не парушае законы фізікі, а выкарыстоўвае тэорыю Эйнштэйна рухавік проста знаходзіцца ў іншая сістэма адліку чым "працоўная" хваля ўнутры яго.

7. Канцэптуальная схема працы EmDrive

Цяжка зразумець, як працуе EmDrive, але вы ведаеце, з чаго ён складаецца (7). Найбольш важнай часткай прылады з'яўляецца ЗВЧ-рэзанатарякому мікрахвалевае выпраменьванне, якое ствараецца мікрахвалевая печ (мікрахвалевая выпраменьвальная лямпа, выкарыстоўваная як у радарах, так і ў мікрахвалевых печах). Рэзанатар па форме падобны на ўсечаны металічны конус - адзін канец шырэй іншага. Дзякуючы правільна падабраным памерам у ім рэзаніруюць электрамагнітныя хвалі вызначанай даўжыні. Мяркуецца, што гэтыя хвалі паскараюцца да шырэйшага канца і запавольваюцца да вузейшага канца. Адрозненне ў хуткасці зрушэння хвалі павінна прыводзіць да адрознення радыяцыйнага ціску, які аказваецца на супрацьлеглыя канцы рэзанатара, і, такім чынам, да адукацыі цяга, якая рухае транспартны сродак. Гэта паслядоўнасць будзе дзейнічаць у напрамку больш шырокай базы. Праблема ў тым, што, на думку крытыкаў Шаера, гэты эфект кампенсуе ўздзеянне хваляў на бакавыя сценкі конусу.

8. Сопла іённага рухавіка

Рэактыўны або ракетны рухавік штурхае транспартны сродак (цяга), паколькі выкідвае паскораны газ, які з'яўляецца прадуктам згарання. Іённы рухавік, які выкарыстоўваецца ў касмічных зондах, таксама выкідвае газ (8), а ў выглядзе паскораных у электрамагнітным полі іонаў. EmDrive нічога з гэтага не выдзімае.

Па словах Трэці закон Ньютана усякаму дзеянню ёсць супрацьлеглае і роўнае супрацьдзеянне, г. зн. узаемныя дзеянні двух цел заўсёды роўныя і супрацьлеглыя. Калі мы прыхінаемся да сцяны, яна таксама цісне на нас, хаця нікуды не дзенецца. Як ён кажа прынцып захавання імпульсуКалі на сістэму цел не дзейнічаюць знешнія сілы (узаемадзеянні), то гэта сістэма мае пастаянны імпульс. Карацей кажучы, EmDrive не павінен працаваць. Але гэта працуе. Прынамсі, так паказваюць прылады выяўлення.

Магутнасці пабудаваных да гэтага часу прататыпаў не збіваюць іх з ног, хоць, як мы ўжо згадвалі, некаторыя з выкарыстоўваных на практыцы іённых рухавікоў працуюць у гэтых микроньютоновых дыяпазонах. Па словах Шаера, цяга ў EmDrive можа быць значна павялічана за кошт выкарыстання звышправаднікоў.

Тэорыя пілотнай хвалі

Тэорыя пілотнай хвалі была дадзена даследнікамі НАСА як магчымая навуковая аснова для працы EmDrive. Гэта першая вядомая тэорыя схаваных зменных, прадстаўленая Луіза дэ Бройль у 1927 годзе, пазней забыты, затым нанова адкрыты і палепшаны Дэвід Бом - зараз называецца тэорыя дэ Бройля-Бома. Ён пазбаўлены праблем, якія існуюць у стандартнай інтэрпрэтацыі квантавай механікі, такіх як імгненны калапс хвалевай функцыі і праблема вымярэння (вядомая як парадокс ката Шрэдынгера).

гэта нелакальная тэорыягэта азначае, што на рух дадзенай часціцы непасрэдна ўплывае рух іншых часціц у сістэме. Аднак гэтая нелакальнасць не дазваляе перадаваць інфармацыю з хуткасцю большай хуткасці святла, а значыць, не супярэчыць тэорыі рэлятыўнасці. Тэорыя пілотнай хвалі застаецца адной з некалькіх інтэрпрэтацый квантавай механікі. Да гэтага часу не выяўлена эксперыментальных адрозненняў паміж прадказаннямі тэорыі пілотнай хвалі і прадказаннямі стандартнай інтэрпрэтацыі квантавай механікі.

У сваёй публікацыі 1926 г. макс Борн выказаў здагадку, што хвалевая функцыя хвалевага раўнання Шредингера ўяўляе сабой шчыльнасць верагоднасці выяўлення часціцы. Менавіта для гэтай ідэі дэ Бройль распрацаваў тэорыю пілотнай хвалі і распрацаваў функцыю пілотнай хвалі. Першапачаткова ён прапанаваў падыход з падвойным рашэннем, у якім квантавы аб'ект утрымоўвае фізічную хвалю (u-хвалю) у рэальным прасторы, якая мае сферычную сінгулярную вобласць, якая выклікае паводзіны, падобнае часціцы. У гэтай першапачатковай форме тэорыі даследчык не пастуляваць існаванне квантавай часціцы. Пазней ён сфармуляваў тэорыю хвалі-пілота і прадставіў яе на знакамітай Сальвееўскай канферэнцыі ў 1927 годзе. Вольфганг Паўлі аднак ён меркаваў, што такая мадэль не будзе правільнай для няпругкага рассейвання часціц. Дэ Бройль не знайшоў

да гэтага адказу і неўзабаве адмовіўся ад канцэпцыі пілотнай хвалі. Ён ніколі не развіваў сваю тэорыю, каб пакрыць выпадковасць

шмат часціц.

У 1952 годзе Дэвід Бом зноўку адкрыў тэорыю пілотнай хвалі. Тэорыя дэ Бройля-Бома ў выніку была прызнана правільнай інтэрпрэтацыяй квантавай механікі і ўяўляе сабой сур'ёзную альтэрнатыву самай папулярнай на сённяшні дзень капенгагенскай інтэрпрэтацыі. Важна адзначыць, што ён пазбаўлены парадоксу вымярэння, які замінае стандартнай інтэрпрэтацыі квантавай механікі.

Палажэнні і імпульс часціц з'яўляюцца ўтоенымі зменнымі ў тым сэнсе, што кожная часціца мае выразна вызначаныя каардынаты і імпульс у кожны момант часу. Аднак вымераць абедзве гэтыя велічыні адначасова немагчыма, бо кожнае вымярэнне адной абурае значэнне іншай – у адпаведнасці з Прынцып нявызначанасці Гейзенберга. Набор часціц мае адпаведную хвалю матэрыі, якая эвалюцыянуе па раўнанні Шрэдынгера. Кожная часціца варта па дэтэрмінаваных траекторыі, якая кіруецца пілотнай хваляй. У сукупнасці шчыльнасць часціц адпавядае вышыні амплітуды хвалевай функцыі. Хвалевая функцыя не залежыць ад часціц і можа існаваць як пустая хвалевая функцыя.

У капенгагенскай інтэрпрэтацыі часціцы не маюць пэўнага месцазнаходжання, пакуль іх не назіраюць. У хвалевай тэорыі

пілотныя палажэнні часціц добра вызначаны, але гэта мае розныя сур'ёзныя наступствы для ўсёй фізікі - таму

таксама гэтая тэорыя не вельмі папулярная. Аднак ён дазваляе растлумачыць, як працуе EmDrive.

"Калі асяроддзе можа перадаваць акустычныя ваганні, значыць, яго кампаненты могуць узаемадзейнічаць і перадаваць імпульс", – піша даследчая група НАСА ў лістападаўскай публікацыі 2016 г. Працуючы з вакууму і, такім чынам, адштурхваючыся ад яго – пры захаванні энергіі і імпульсу, што дазваляе не парушаць.

Адным са следстваў гэтай інтэрпрэтацыі, відаць, з'яўляецца тое, што EmDrive будзе рухацца, як бы адштурхваючыся ад Сусвету.

 EmDrive не павінен парушаць законы фізікі…

… кажа Майк МакКаллох з Плімуцкага ўніверсітэта, прапаноўваючы новую тэорыю, якая мяркуе іншы спосаб мыслення аб руху і інэрцыі аб'ектаў з вельмі малымі паскарэннямі. Калі б ён меў рацыю, мы б у канчатковым выніку назвалі таямнічы прывад «неінэрцыйным», таму што менавіта інэрцыя, гэта значыць інэрцыя, перасьледуе брытанскага дасьледчыка.

Інэрцыя характэрна для ўсіх аб'ектаў, якія маюць масу, якія рэагуюць на змену кірунку ці на паскарэнне. Іншымі словамі, масу можна разглядаць як меру інэрцыі. Хоць гэта здаецца нам добра вядомым паняццем, сама яго прырода не гэтак відавочная. Канцэпцыя Маккаллоха заснавана на здагадцы, што інэрцыя ўзнікае з-за эфекту, прадказанага агульнай тэорыяй адноснасці і званага Унру радыяцыяa — выпраменьванне абсалютна чорнага цела, якое дзейнічае на аб'екты, якія паскараюцца. З іншага боку, можна сказаць, што яна расце, калі мы паскараемся.

З нагоды ЭмДрайв Канцэпцыя МакКалоха заснавана на наступнай думцы: калі фатоны маюць нейкую масу, яны павінны адчуваць інэрцыю пры адлюстраванні. Аднак выпраменьванне Унру ў гэтым выпадку вельмі мала. Настолькі малы, што можа ўзаемадзейнічаць з бліжэйшым асяроддзем. У выпадку з EmDrive гэта конус дызайну рухавіка . Конус дапушчае выпраменьванне Унру вызначанай даўжыні на шырэйшым канцы і выпраменьванне меншай даўжыні на вузейшым канцы. Фатоны адлюстроўваюцца, таму іх інэрцыя ў камеры павінна змяніцца. А з прынцыпу захавання колькасці руху, які, насуперак частым меркаванням аб EmDrive, у гэтай трактоўцы не парушаецца, варта, што такім чынам павінна стварацца цяга.

Тэорыя Маккаллоха, з аднаго боку, ухіляе праблему захавання імпульсу, а з іншага боку, яна знаходзіцца на абочыне навуковага мэйнстрыму. З навуковага пункта гледжання спрэчна меркаваць, што фатоны валодаюць інэрцыйнай масай. Больш за тое, па логіцы, хуткасць святла павінна мяняцца ўнутры камеры. Гэта дастаткова цяжка прыняць фізікам.

Гэта сапраўды радок?

Нягледзячы на ​​вышэйзгаданыя станоўчыя вынікі даследавання цягі EmDrive, крытыкі па-ранейшаму супраць. Яны адзначаюць, што, насуперак паведамленням СМІ, НАСА яшчэ давядзецца даказаць, што рухавік сапраўды працуе. Не выключана, напрыклад, са стоадсоткавай упэўненасцю эксперыментальныя памылкі, выкліканае, у тым ліку, выпарэнне матэрыялаў, якія складаюць часткі рухальнай устаноўкі.

Крытыкі сцвярджаюць, што сіла электрамагнітнай хвалі ў абодвух напрамках насамрэч эквівалентная. Мы маем справу з іншай шырынёй кантэйнера, але гэта нічога не змяняе, таму што мікрахвалі, адлюстроўваючыся ад шырэйшага тарца, вяртаючыся, пападаюць не толькі на вузейшае дно, але і на сценкі. Скептыкі разглядалі стварэнне лёгкай цягі струменем паветра, напрыклад, але НАСА выключыла гэта пасля выпрабаванняў у вакуумнай камеры. У той жа час іншыя навукоўцы пакорліва прынялі новыя дадзеныя, шукаючы спосаб асэнсавана ўзгадніць іх з прынцыпам захавання імпульсу.

Некаторыя сумняваюцца, што ў гэтым досведзе адрозніваюцца ўдзельная цяга рухавіка і награвальны эфект сістэмы, апрацаванай электрычным токам.9). У эксперыментальнай усталёўцы НАСА ў цыліндр паступае вельмі вялікая колькасць цеплавой энергіі, якая можа змяніць размеркаванне мас і цэнтр цяжару, выклікаючы вызначэнне цягі EmDrive у вымяральных прыладах.

9. Цеплавыя выявы сістэмы падчас тэсціравання

Энтузіясты EmDrive кажуць, што сакрэт заключаецца, сярод іншага ў форме канічнага цыліндрувось чаму радок проста з'яўляецца. Скептыкі адказваюць, што варта было б пратэставаць немагчымы прывад з нармальным цыліндрам. Бо калі б у такой звычайнай, неканічнай канструкцыі мелася цяга, гэта падарвала б некаторыя з містычных сцвярджэнняў аб EmDrive, а таксама падтрымала бы падазроны, што вядомыя цеплавыя эфекты немагчымага рухавіка дзейнічаюць у эксперыментальная ўсталёўка.

Прадукцыйнасць рухавіка, вымераная падчас эксперыментаў NASA Eagleworks, таксама выклікае сумневы. Пры выкарыстанні 40 Вт цяга вымяралася на ўзроўні 40 мкн - у межах плюс-мінус 20 мкн. Гэта 50% хібнасць. Пасля павелічэння магутнасці да 60 Вт вымярэння прадукцыйнасці сталі яшчэ менш дакладнымі. Аднак, нават калі прыняць гэтыя дадзеныя за чыстую манету, новы тып прывада па-ранейшаму вырабляе ўсяго толькі адну дзясятую сілы на кілават электраэнергіі, дасягальнай з дапамогай перадавых іённых рухавікоў, такіх як NSTAR ці NEXT.

Скептыкі заклікаюць да далейшага, больш дбайнага і, вядома ж, незалежнага тэсціравання. Яны нагадваюць, што струна EmDrive з'явілася ў кітайскіх эксперыментах яшчэ ў 2012 годзе, а пасля ўдасканалення методыкі эксперымента і вымярэнняў знікла.

Праверка праўды на арбіце

Канчатковы (?) адказ на пытанне, ці працуе прывад з рэзананснай камерай, задуманы вышэйзгаданым Гвіда Фет - вынаходнікам варыянту гэтай канцэпцыі, названага Канна Драйв. На яго думку, скептыкам і крытыкам закрыюць раты, адправіўшы на арбіту спадарожнік, які працуе на гэтым рухавіку. Вядома, ён зачыніцца, калі Cannae Drive сапраўды запусціць спадарожнік.

Зонд памерам з 6 адзінак CubeSat (г.зн. прыкладна 10×20×30 гл) павінен быць падняты на вышыню 241 км, дзе ён будзе знаходзіцца каля паўгода. Традыцыйныя спадарожнікі такога памеру заканчваюць работу з карэкціруючым палівам прыкладна праз шэсць тыдняў. EmDrive з харчаваннем ад сонечных батарэй дазволіць зняць гэтае абмежаванне.

Каб сканструяваць прыладу, Cannae Inc., кіраваная Fetta, Inc. заснаваў кампанію з LAI International і SpaceQuest Ltd, маючы досвед працы ў якасці пастаўшчыка запчастак, у т.л. для авіяцыі і вытворцы мікраспадарожнікаў. Калі ўсё пойдзе добра, то Тесей, таму што так называецца новае прадпрыемства, можа запусціць першы мікраспадарожнік EmDrive у 2017 годзе.

Гэта не што іншае, як фатоны, гавораць фіны.

За некалькі месяцаў да публікацыі вынікаў НАСА ў рэцэнзаваным часопісе "AIP Advances" была апублікаваная артыкул аб неадназначным рухавіку EmDrive. Яго аўтары, прафесар фізікі Арто Аніла з Хельсінкскага ўніверсітэта, доктар Эркі Колехмайнен з Універсітэта Ювяскюля па арганічнай хіміі і фізік Патрык Гран з Comsol, сцвярджаюць, што EmDrive набірае цягу за рахунак вынахаду фатонаў з зачыненай камеры.

Прафесар Аніла - вядомы даследчык сіл прыроды. Ён з'яўляецца аўтарам амаль пяцідзесяці прац, апублікаваных у прэстыжных часопісах. Яго тэорыі знайшлі прымяненне ў вывучэнні цёмнай энергіі і цёмнай матэрыі, эвалюцыі, эканомікі і неўралогіі. Аніла катэгарычна заяўляе: EmDrive падобны на любы іншы рухавік. Бярэ паліва і стварае цягу.

З боку паліва ўсё проста і ўсім зразумела мікрахвалі пасылаюцца ў рухавік. Праблема ў тым, што з яго нічога не бачна, таму людзі думаюць, што рухавік не працуе. Дык як жа з гэтага можа выйсці нешта невыяўнае? Фатоны адлюстроўваюцца назад і наперад у камеры. Некаторыя з іх ідуць у адным напрамку і з аднолькавай хуткасцю, але іх фаза зрушана на 180 градусаў. Таму, калі яны падарожнічаюць у такой канфігурацыі, яны нейтралізуюць электрамагнітныя палі адзін аднаго. Гэта падобна на хвалі вады, якія рухаюцца разам, калі адна зрушана адносна іншы, так што яны кампенсуюць адзін аднаго. Вада не сыходзіць, яна ўсё яшчэ там. Сапраўды гэтак жа фатоны, якія нясуць імпульс, не знікаюць, нават калі яны не бачныя ў выглядзе святла. А калі хвалі ўжо не валодаюць электрамагнітнымі ўласцівасцямі, таму што іх ухілілі, то яны не адлюстроўваюцца ад сценак камеры і не выходзяць з яе. Такім чынам, у нас ёсць драйв дзякуючы парным фатонам.

Лодка, пагружаная ў адносную прастору-час

Вядомы фізік Джэймс Ф. Вудвард (10) лічыць, з іншага боку, што фізічнай асновай для працы новага тыпу рухавіка з'яўляецца так званая засада Маха. Вудвард сфармуляваў нелакальную матэматычную тэорыю, заснаваную на прынцыпе Маха. Аднак найбольш характэрна тое, што яго тэорыя паддаецца праверцы, паколькі яна прадказвае фізічныя эфекты.

Вудворд кажа, што калі шчыльнасць масы-энергіі любой паказанай сістэмы змяняецца са часам, маса гэтай сістэмы змяняецца на велічыню, прапарцыйную другой вытворнай змены шчыльнасці разгляданай сістэмы.

Калі, напрыклад, керамічны кандэнсатар масай 1 кг зарадзіць адзін раз дадатнай, часам адмоўнай напругай, якое змяняецца з частатой 10 кгц і перадае магутнасць, напрыклад, 100 Вт - тэорыя Вудворда прадказвае, што маса кандэнсатара павінна змяніцца ± 10 міліграм вакол свайго зыходнага значэння масы на частаце 20 кгц. Гэта прадказанне было пацверджана ў лабараторыі і, такім чынам, прынцып Маха быў пацверджаны эмпірычнаму.

Эрнст Мах лічыў, што цела рухаецца раўнамерна не па стаўленні да абсалютнай прасторы, а па стаўленні да цэнтра мас усіх астатніх тэл Сусвету. Інэрцыя цела з'яўляецца вынікам яго ўзаемадзеяння з іншымі целамі. На думку многіх фізікаў, поўная рэалізацыя прынцыпу Маха даказала б поўную залежнасць геаметрыі прасторы-часу ад размеркавання матэрыі ў Сусвеце, а адпаведная ёй тэорыя была б тэорыяй адноснай прасторы-часу.

Візуальна гэтую канцэпцыю рухавіка EmDrive можна параўнаць з веславаннем у акіяне. І гэты акіян - Сусвет. Рух будзе дзейнічаць больш-менш падобна вёслу, якое нырае ў ваду, з якой складаецца Сусвет, і адштурхваецца ад яе. І самае цікавае ва ўсім гэтым тое, што фізіка зараз у такім стане, што такога кшталту метафары зусім не здаюцца фантастыкай і паэзіяй.

Не толькі EmDrive, ці касмічныя дыскі будучыні

Хоць рухавік Шаера даў толькі мінімальны імпульс, у яго ўжо ёсць вялікая будучыня ў касмічных падарожжах, якія даставяць нас на Марс і далей. Аднак гэта не адзіная надзея на сапраўды хуткі і эфектыўны рухавік касмічнага карабля. Вось яшчэ некалькі канцэпцый:

•  Ядзерны драйв. Ён заключаўся б у стральбе атамнымі бомбамі і напрамку сілы іх выбуху «ствалом» у бок кармы карабля. Ядзерныя выбухі створаць ударную сілу, якая "штурхае" карабель наперад. Няўзрыўным варыянтам было б выкарыстанне солевага якое дзеліцца рэчывы, напрыклад браміду ўрана, растворанага ў вадзе. Такое паліва захоўваецца ў шэрагу ёмістасцяў, адгароджаных сябар ад сябра пластом трывалага матэрыялу, з даданнем бору, трывалага.

  паглынальнік нейтронаў, які перашкаджае іх праходжанню паміж кантэйнерамі. Калі мы запускаем рухавік, матэрыял з усіх кантэйнераў аб'ядноўваецца, што выклікае ланцуговую рэакцыю, і раствор солі ў вадзе ператвараецца ў плазму, якая, пакідаючы сопла ракеты абароненым ад вялізнай тэмпературы плазмы магнітным полем, дае пастаянная цяга. Падлічана, што гэты метад можа разагнаць ракету да 6 м км і нават больш. Аднак пры такім спосабе неабходны вялікія аб'ёмы ядзернага паліва – для карабля вагой тысячу тон гэта будзе цэлых 10 XNUMX тон. тон урана.

• Тэрмаядзерны рухавік з выкарыстаннем дэйтэрыя. Плазма з тэмпературай каля 500 мільёнаў градусаў Цэльсія, якая дае цягу, уяўляе сур'ёзную праблему для канструктараў, напрыклад, выпускных соплаў. Аднак хуткасць, якую тэарэтычна можна было б пры гэтым дасягнуць, блізкая да адной дзясятай хуткасці святла, г.зн. да 30 XNUMX. км/з. Аднак гэты варыянт пакуль застаецца тэхнічна няздзейсным.
• Антыматэрыя. Гэтая дзіўная штука сапраўды існуе - у ЦЕРН і Фермілабе нам удалося сабраць каля трыльёна антыпратонаў, або адзін пікаграм антырэчывы, з дапамогай якія збіраюць кольцаў. Тэарэтычна антыматэрыя можа захоўвацца ў так званых Пасткі Пэнінга, у якіх магнітнае поле не дазваляе яму сутыкацца са сценкамі кантэйнера. Анігіляцыя антыматэрыі звычайнымі

  з рэчывам, напрыклад з вадародам, дае гіганцкую энергію з высокаэнергетычнай плазмы ў магнітнай пастцы. Тэарэтычна транспартны сродак, які працуе на энергіі анігіляцыі матэрыі і антыматэрыі, можа разагнацца да 90% хуткасці святла. Аднак на практыцы вытворчасць антырэчывы надзвычай складана і дорага. Для вытворчасці гэтай партыі патрабуецца ў дзесяць мільёнаў разоў больш энергіі, чым яна можа вырабіць пазней.

• Сонечныя ветразі. Гэта канцэпцыя прывада, вядомая ўжо шмат гадоў, але ўсё яшчэ якая чакае, хаця б выпрабавальнай, рэалізацыі. Ветразі будуць працаваць з выкарыстаннем фотаэлектрычнага эфекту, апісанага Эйнштэйнам. Аднак іх паверхня павінна быць вельмі вялікай. Сам ветразь таксама павінен быць вельмі тонкім, каб канструкцыя не занадта шмат важыла.
• прывад . Фантысты кажуць, што дастаткова… скрывіць прастору, што фактычна скарачае адлегласць паміж транспартным сродкам і пунктам прызначэння і павялічвае адлегласць за ёй. Такім чынам, сам пасажыр перамяшчаецца толькі няшмат, але ў «бурбалцы» пераадольвае велізарную адлегласць. Як бы фантастычна гэта ні гучала, вучоныя НАСА даволі сур'ёзна эксперыментавалі.

  з эфектамі на фатоны. У 1994 годзе фізік доктар Мігель Алькуб'еррэ прапанаваў навуковую тэорыю, якая апісвае, як можа працаваць такі рухавік. Насамрэч гэта быў бы свайго роду трук - замест таго, каб рухацца хутчэй хуткасці святла, ён мадыфікаваў бы сам прастору-час. Нажаль, не варта разлічваць на атрыманне дыска хуткім часам. Адна са шматлікіх праблем з ім складаецца ў тым, што караблю, рухомаму такім чынам, запатрабуецца адмоўная энергія для сілкавання. Гэта праўда, што гэты тып энергіі вядомы тэарэтычнай фізіцы - тэарэтычная мадэль вакууму як бясконцага мора часціц з адмоўнай энергіяй была ўпершыню прапанавана брытанскім фізікам Полам Дыракам у 1930 годзе для тлумачэння існавання прадказаных квантавых станаў з адмоўнай энергіяй. па раўнанні Дырака для рэлятывісцкіх электронаў.

  У класічнай фізіцы мяркуецца, што ў прыродзе існуе толькі рашэнне са станоўчай энергіяй, а рашэнне з адмоўнай энергіяй не мае сэнсу. Аднак раўнанне Дирака пастулюе існаванне працэсаў, у якіх адмоўнае рашэнне можа ўзнікаць з "нармальных" станоўчых часціц, і таму яго нельга ігнараваць. Аднак невядома, ці можа адмоўная энергія быць створана ў даступнай нам рэальнасці.

  Ёсць шмат праблем з рэалізацыяй прывада. Зносіны здаецца адным з самых важных. Напрыклад, невядома, як карабель мог мець зносіны з навакольнымі яго абласцямі прасторы-часу, рухаючыся хутчэй хуткасці святла? Гэта таксама прадухіліць адключэнне ці запуск прывада.