Надзея касманаўтыкі

Некалькі месяцаў таму лабараторыя Eagleworks, размешчаная ў Цэнтры касмічных палётаў імя Ліндана Б. Джонсана ў Х'юстане, пацвердзіла працу рухавіка EmDrive, які павінен парушаць адзін з фундаментальных законаў фізікі - закон захавання імпульсу. Затым вынікі выпрабаванняў былі пацверджаны ў вакууме (1), што развеяла скептыкаў аднаго з аргументаў супраць гэтай тэхналогіі.

1. Выява выпрабаванняў рухавіка Феці, падвешанага на ківачы ў вакууме.

Аднак крытыкі ўсё ж адзначаюць, што насуперак паведамленням СМІ, НАСА яшчэ не даказана, што рухавік сапраўды працуе.

Напрыклад, эксперыментальныя памылкі, выкліканыя, у прыватнасці, выпарэнне матэрыялаў, якія ўваходзяць у склад сістэмы прывада EmDrive – а дакладней Cannae Drive, таму што менавіта так назваў свой варыянт EmDrive амерыканскі канструктар Гвіда Фетта.

Адкуль гэты паспех?

У цяперашні час выкарыстоўваецца рухавікі ў касмічных апаратах яны патрабуюць выкіду газу з сопла, з-за чаго карабель адскоквае ў процілеглым кірунку. Рухавік, які не патрабуе такога газу для працы, быў бы вялікім прарывам.

У цяперашні час, нават калі касмічны карабель будзе мець доступ да неабмежаванай крыніцы сонечнай энергіі, як у выпадку з электраіённыя рухавікі, для працы яму патрабуецца паліва, рэсурс якога абмежаваны.

Першапачаткова EmDrive быў стварэннем Роджэра Шойера (2), аднаго з самых выбітных еўрапейскіх адмыслоўцаў у вобласці аэранаўтыкі. Ён прадставіў гэтую канструкцыю ў выглядзе канічнай ёмістасці (3).

Адзін канец рэзанатара шырэй іншага, а яго памеры падабраны такім чынам, каб забяспечыць рэзананс для электрамагнітных хваль вызначанай даўжыні.

У выніку гэтыя хвалі, распаўсюджваючыся да шырэйшага канца, павінны паскарацца, а да вузейшага канца - запавольвацца.

Чакаецца, што ў выніку розных хуткасцяў руху франты хваль будуць аказваць розны радыяцыйны ціск на супрацьлеглыя канцы рэзанатара і тым самым ствараць ненулявую цягу, якая рухае карабель.

Што ж, Ньютан, у нас праблема! Бо паводле вядомай нам фізікі, калі не прыкладаць дадатковую сілу, імпульс не мае права расці. 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 Шаера, калі пабудаваць канічны хвалявод такім чынам, што хуткасць хвалі на адным канцы істотна адрозніваецца ад хуткасці хвалі на іншым канцы, то, адлюстроўваючы гэтую хвалю паміж двума канцамі, вы атрымаць рознасць радыяцыйных ціскаў, г.зн. сілу, дастатковую для дасягнення цягі (4).

Па словах Шойера, EmDrive не парушае законы фізікі, а выкарыстоўвае тэорыю Эйнштэйна – рухавік знаходзіцца ў іншай сістэме адліку, чым «працоўная» хваля ўнутры яго. Да гэтага часу былі пабудаваны толькі вельмі маленькія прататыпы EmDrive з сілай цягі ў дыяпазоне мікраньютанаў.

Як бачыце, не ўсё адразу адмаўляюцца ад гэтай канцэпцыі па меры стварэння новых прататыпаў. Напрыклад, такая буйная даследчая ўстанова, як Кітайскі Сіаньскі Паўночна-Заходні політэхнічны ўніверсітэт, правяло эксперыменты, у выніку якіх быў створаны прататып рухавіка з цягай 720 мікраньютанаў.

Гэта можа быць не так шмат, але некаторыя з іх выкарыстоўваюцца ў касманаўтыка, іённыя рухавікі яны ўвогуле не генеруюць больш. Версія EmDrive, пратэставаная НАСА, – праца амерыканскага дызайнера Гвіда Феці. Вакуумныя выпрабаванні ківача пацвердзілі, што ён дасягае цягі 30-50 мікраньютанаў.

Прынцып захавання імпульсу быў перакулены? Магчыма не. Спецыялісты НАСА тлумачаць працу рухавіка, дакладней, узаемадзеяннем з часціцамі матэрыі і антыматэрыі, якія ўзаемна анігілююць у квантавым вакууме, а затым узаемна анігілююць. Цяпер, калі было паказана, што прылада працуе, было б дарэчы вывучыць, як працуе EmDrive.

3. Адна з мадэляў рухавіка EmDrive

Хто не разумее законаў фізікі?

Магутнасць, прапанаваная прататыпамі, пабудаванымі да гэтага часу, не збівае вас з ног, хоць, як мы ўжо згадвалі, некаторыя з іённыя рухавікі яны працуюць у дыяпазоне мікраньютанаў.

4. ЭмДрайв - прынцып працы

Па словах Шаера, цяга ў EmDrive можа быць значна павялічана за кошт выкарыстання звышправаднікоў.

Аднак, па словах Джона П. Кастэлі, вядомага аўстралійскага фізіка, Шаер «не разумее законаў фізікі» і здзяйсняе, сярод іншага, прынцыповая памылка ў тым, што ён не ўлічыў у сваіх схемах сілу, якая дзейнічае выпраменьваннем на бакавыя сценкі рэзанатара.

У тлумачэннях, размешчаных на вэб-сайце Shawyer's Satellite Propulsion Research Ltd, сцвярджаецца, што гэта нязначная колькасць. Аднак крытыкі дадаюць, што тэорыя Шаера не публікавалася ні ў адным рэцэнзаваным навуковым часопісе.

Самае сумнеўнае - гэта ігнараванне прынцыпу захавання колькасці руху, хоць сам Шоер сцвярджае, што праца прывада яго ані не парушае. Справа ў тым, што аўтар прылады пакуль не апублікаваў ніводнай працы па ім у які рэцэнзуецца часопісе.

Адзіныя публікацыі з'явіліся ў папулярным друку, у т.л. у «Новым саентысты». Яго рэдактараў раскрытыкавалі за сенсацыйны тон артыкула. Праз месяц выдавецтва надрукавала тлумачэнні і… прабачэнні за апублікаваны тэкст.