0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель emdrive

Человечество шагает семимильными шагами во многих областях своей деятельности: электроника, робототехника, освоение космоса и т.д. Но несмотря на этот высочайший уровень технического прогресса уже 300 лет нет ответа на вопрос — что такое гравитация и какова ее природа. Гениальные представители человечества Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн дали математическое и геометрическое описание гравитации и это конечно великолепно! Однако до настоящего времени гравитация — это божья загадка, разгадав которую мы осмыслим самую великую тайну природы.

Существует множество гипотез и теорий о природе гравитации. Все эти теории можно разделить на две группы: теории неэлектромагнитной природы гравитации и электромагнитной.

Примеры теорий неэлектромагнитной природы гравитации:

  • не признается существование гравитации. Тела толкает к земле поток ускоренно движущихся космических частиц,
  • сила притяжения объясняется вихревыми вращениями элементарных частиц, например, нуклонов.

Примеры теорий электромагнитной природы гравитации:

  • тяготение представляется как не скомпенсированное давление на тело космического электромагнитного излучения, которое действует на тело со всех сторон и экранируется с одной стороны вторым телом,
  • гравитация объясняется предполагаемой небольшой разницей зарядов протона и электрона, из которых состоят материальные тела.

Очень интересную гипотезу о природе гравитации предлагает Геннадий Ершов в книге «Как рождается гравитация». Он предполагает, что электромагнитные волны, исходящие от звёзд рождают гравитацию, являясь источником энергии для огромных сил тяготения.

Хочу отметить, что эта гипотеза наиболее близка к моему воззрению на природу гравитации.

Работает ли невозможный двигатель EmDrive?

Среди передовых концепций двигателя, который мог бы сдвинуть все это с мертвой точки, очень немногие вызывали столько же волнения — и противоречий — как EmDrive. Впервые описанный почти двадцать лет назад, EmDrive работает за счет преобразования электричества в микроволны и направления этого электромагнитного излучения через коническую камеру. Теоретически, микроволны могут оказывать давление на стенки камеры и создавать достаточную тягу для движения космического аппарата, находящегося в космосе. На данный момент, однако, EmDrive существует только как лабораторный прототип, и до сих пор неясно, способен ли он вообще создавать тягу. Если и создает, то силы, которые недостаточно сильны, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, не говоря уж о том, чтобы двигать аппарат.

Однако за последние несколько лет несколько ученых, в том числе и NASA, утверждали, что успешно произвели тягу с EmDrive. Если это правда, нас ждет один из крупнейших прорывов в истории освоения космоса. Проблема в том, что тяга, наблюдаемая в этих экспериментах, настолько мала, что трудно сказать, существует ли она вообще.

Решение заключается в разработке инструмента, который сможет измерить эти незначительные проявления тяги. Поэтому команда физиков из немецкого Technische Universität Dresden решила создать устройство, которое позволило бы решить эту проблему. Проект SpaceDrive, возглавляемый физиком Мартином Таймаром, заключается в создании инструмента, настолько чувствительного и невосприимчивого к помехам, что он раз и навсегда положит конец дискуссии. В октябре Таймар и его команда представили свой второй набор экспериментальных измерений EmDrive на Международном астронавтическом конгрессе, и их результаты будут опубликованы в Acta Astronautica уже в этом августе. Отталкиваясь от результатов экспериментов, Таймар говорит, что разрешение саги с EmDrive ждет нас через пару месяцев.

Способен ли существовать такой агрегат?

Технология EmDrive

Эта концепция впервые была предложена в конце 1990-х годов авиационно-космическим инженером Роджером Шойером. Он создал и протестировал свою собственную версию конструкции. EmDrive позиционируется им как способ путешествовать в пространстве без использования топлива.

Необходимость иметь с собой большие запасы топлива ограничивает возможности существующих химических ракет. В том числе и потому, что это топливо должно быть использовано не только для преодоления гравитации Земли. Но и для торможения при достижении пункта назначения. Поэтому очевидно, что если не нужно везти с собой топливо, космическое путешествие может стать значительно быстрее и эффективнее. И будет гораздо дешевле. Очевидно, что межзвездное путешествие с использованием обычных ракет невозможно. Потому что потребность ракетном топливе для такой миссии будет слишком высока.

Вот почему такие проекты, как EmDrive — это мечта. Но возможна ли их реализация?

Иллюстрация EmDrive. Изображение от Getty Images.

Чтобы понять, как работает этот привод (который можно отнести к категории СВЧ-резонатора), представьте медный цилиндр. Его диаметр на одном конце больше, чем на другом. Оба конца плоские. Внутри цилиндра — микроволны, которые, как и другие формы электромагнитного излучения, оказывают давление на поверхность камеры. Таким образом, внутреннее поле может обеспечивать давление и ускорение на одном конце конуса из-за его формы. Это создает тягу без использования топлива. Поскольку для запуска привода требуется начальная мощность, которая затем может быть преобразована в тягу, EmDrive сравнивают с вечным двигателем. Это устройство может продолжать работать без постоянного источника энергии.

И поэтому лаборатория NASA Eagleworks решила создать свою собственную модель привода для проведения его испытаний.

Экспериментальная проверка [ | ]

Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений [13] [14] . Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах [15] . Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок [16] . Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата [17] [3] . Высокоточные измерения установки EmDrive проведенные Дрезденской научной группой в 2021 году повысили точность результатов предыдущих измерений более чем на три порядка, никакой «тяги» обнаружено не было [18] .

Читать еще:  Что такое aws для двигателя

Производители установок [ | ]

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер (англ. Roger John Shawyer ) представил EmDrive в 1999 году [1] . В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н [19] [20] [21] . В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н [22] . В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью [4] .

В период 2006—2011 гг. американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан «Cannae Drive» (также известен как «Q-drive») — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы [23] [24] [25] .

Группа Яна Цзюаня (Северо-западный политехнический университет) [ | ]

В период 2008—2010 гг. в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н [26] [27] . В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты её авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений [28] [29] .

Группа Гарольда Уайта (Eagleworks) [ | ]

С 2013 года двигатель «Cannae Drive» испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс. долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям [30] . Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума [31] .

В ходе экспериментов 2013—2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н [32] [33] [34] . Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении [32] . Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт . Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности [32] .

Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привёл к практическим результатам» [35] .

В ноябре 2016 года была опубликована работа [7] , выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки. Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт . В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота [36] [37] .

Группа Мартина Таймара (Дрезденский технический университет) [ | ]

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете [38] [20] . Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDrive [39] [40] .

В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость [41] .

Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создаёт тяги [3] .

Предполагаемые китайские испытания в космосе [ | ]

В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times [en] сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос [42] для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2» [43] [44] [45] . Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите [46] [47] [48] [49] .

В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае [50] [51] .

Плимутский университет [ | ]

В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету [en] 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, англ. Dr Mike McCulloch , противоречащая специальной и общей теории относительности [52] ) [53] . Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive [54] .

EmDrive

EmDrive — двигательная установка, состоящая из магнетрона и резонатора, впервые предложенная британским инженером Роджером Шойером в 1999 году [1] . Согласно современным научным представлениям не является работоспособной [2] . Высокоточные измерения 2021 года окончательно доказали, что установка EmDrive не создаёт никакой тяги [3] .

Используемый в установке магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и, по заявлениям автора, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги [4] . Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение [5] ; иными словами, EmDrive — не фотонный двигатель. Но даже если бы создаваемые магнетроном микроволны полностью излучались в одном направлении, полученная тяга была бы значительно меньше заявленной тяги EmDrive [5] .

Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, очевидно, нарушает закон сохранения импульса [8] [9] [10] , а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал нерецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория радиационного давления более сложна, чем упрощённый аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы [10] [11] .

Читать еще:  Горит двигатель ваз приора горит неисправности

EmDrive с научной точки зрения

Теоретическая физика предсказывает, что EmDrive неработоспособен и любые положительные результаты экспериментов могут быть лишь артефактами измерений, поскольку работоспособность EmDrive противоречила бы закону сохранения импульса.

Для предполагаемого факта работоспособности EmDrive были предложены различные теоретические объяснения, противоречащие, однако, установленным в физике представлениям о природе вакуума, инерции и электромагнитных волн [12] [10] .

Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений [13] [14] . Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах [15] . Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок [16] . Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата [17] [3] . Высокоточные измерения установки EmDrive проведенные Дрезденской научной группой в 2021 году повысили точность результатов предыдущих измерений более чем на три порядка, никакой «тяги» обнаружено не было [18] .

Производители установок

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер (англ. Roger John Shawyer ) представил EmDrive в 1999 году [1] . В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н [19] [20] [21] . В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н [22] . В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью [4] .

В период 2006—2011 гг. американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан «Cannae Drive» (также известен как «Q-drive») — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы [23] [24] [25] .

Группа Яна Цзюаня (Северо-западный политехнический университет)

В период 2008—2010 гг. в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н [26] [27] . В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты её авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений [28] [29] .

Группа Гарольда Уайта (Eagleworks)

С 2013 года двигатель «Cannae Drive» испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс. долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям [30] . Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума [31] .

В ходе экспериментов 2013—2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н [32] [33] [34] . Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении [32] . Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт . Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности [32] .

Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привёл к практическим результатам» [35] .

В ноябре 2016 года была опубликована работа [7] , выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки. Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт . В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота [36] [37] .

Группа Мартина Таймара (Дрезденский технический университет)

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете [38] [20] . Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDrive [39] [40] .

В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость [41] .

Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создаёт тяги [3] .

Предполагаемые китайские испытания в космосе

В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times [en] сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос [42] для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2» [43] [44] [45] . Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите [46] [47] [48] [49] .

Читать еще:  Что такое недвижимость двигателя

В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае [50] [51] .

Плимутский университет

В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету [en] 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, англ. Dr Mike McCulloch , противоречащая специальной и общей теории относительности [52] ) [53] . Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive [54] .

Содержание

  • 1 Устройство EmDrive
    • 1.1 EmDrive с научной точки зрения
  • 2 Экспериментальная проверка
    • 2.1 Производители установок
    • 2.2 Группа Яна Цзюаня (Северо-западный политехнический университет)
    • 2.3 Группа Гарольда Уайта (Eagleworks)
    • 2.4 Группа Мартина Таймара (Дрезденский технический университет)
    • 2.5 Предполагаемые китайские испытания в космосе
    • 2.6 Плимутский университет
  • 3 См. также
  • 4 Примечания
  • 5 Ссылки

Двигатель EmDrive: может ли машина нарушить законы физики

Этот электромагнитный двигатель опровергает принципы известной нам физики. EmDrive может стать началом эпохи великих космических открытий и колонизации Солнечной системы, о которой так долго мечтали астрономы всего мира.

Уникальная установка способна, к примеру, двигать в вакууме космический корабль. не используя топливо. Так почему же многие ученые считали (а некоторые продолжают считать до сих пор), что это изобретение — чистой воды шарлатанство?

Как работает EmDrive

Орбитальная станция «Тяньгун-2», на которой пройдут испытания ЭМ двигателя

Впервые концепция электромагнитной двигательной установки была опубликована еще в далеком 2002 году британской исследовательской компанией Satellite Propulsion Research, основанной аэрокосмическим инженером Роджером Шойером. Тогда же общественности был представлен и первый действующий прототип устройства. Да-да, именно знаменитые «британские ученые» изобрели фантастический двигатель, вызвавший волну скепсиса со стороны научного сообщества.

Дело в том, что EmDrive бросает вызов всем существующим законам физики (об этом мы уже писали). Его конструкция представляет собой магнетрон, генерирующий микроволны, а также резонатор высокой добротности — металлическое «ведро», ловушку для микроволн в форме герметичного конуса. Магнетрон (в повседневной жизни именно он обеспечивает работу микроволновых печей) связан с резонатором высокочастотной линией передачи, то есть обычным коаксиальным кабелем. Поступая в резонатор, ЭМ волна излучается в стороны обоих торцов с одинаковой фазовой скоростью, но с разной групповой скоростью — именно этим, по мнению создателя, и обусловлен эффект.

В чем состоит различие между этими двумя скоростями? Попадая в замкнутое пространство, электроны начинают распространяться в нем, отражаясь от внутренних стенок резонатора. Фазовая скорость — это скорость относительно отражающей поверхности, которая, по факту, определяет скорость перемещения электронов. Поскольку электроны попадают в камеру в из одного и того же источника, эта величина и в самом деле едина для всех. Групповая скорость, в свою очередь, представляет собой скорость электронов относительно торцевой стенки и возрастает по мере движения от узкой к широкой части конуса. Таким образом, по мнению Шойера, давление ЭМ волны на широкую стенку резонатора больше, чем на узкую, что и создает тягу.

Двигатель против ньютоновской физики

Так почему же ученые с этим не согласны? Основной претензией физиков является то, что принцип работы описываемой конструкции прямо противоречит третьему закону Ньютона, который гласит, что «действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны». Говоря проще, в привычном нам пространстве на каждое действие приходится противодействие, равное по силе, но противоположное по направлению. Этот принцип объясняет причину работы всех современных двигателей, от реактивных (газ подается назад, что двигает машину вперед) до ионных (пучок заряженных атомов движется в одну сторону, а корабль в другую). У EmDrive выбросов же попросту. нет.

Кроме того, неучтенными остаются еще несколько не столь важных параметров. К примеру, автор концепции не учел то, что ЭМ волна оказывает давление не только на торцевые, но и на боковые стенки резонатора. После критики в свой адрес Шойер опубликовал нерецензированную работу с объяснениями своей точки зрения, но, по мнению экспертов, теория радиационного давления сложнее представленной им теории.

Технологии на грани фантастики

В 2013 году двигателем заинтересовалось NASA. Неудивительно: если EmDrive и в самом деле работает так, как заявлено, то это станет настоящей революцией в сфере космических перелетов. Устройство испытывали в лаборатории Eagleworks в космическом центре имени Джонсона. Работы проводились под руководством Гарольда Уайта, и в их ходе был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н. Уайт считает, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума. Условия для испытаний были выбраны щадящие, в 50 раз меньше по мощности, чем опыты самого Шойера. Они проходили на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в герметичной вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении.

В NASA уверены, что при расчетной тяге в 1,2 мН установка сможет добраться до края Солнечной системы всего за несколько месяцев. А для того, чтобы удержать аппарат на орбите, требуется мощность тяги от 100 мH до 1H. Но текущая же конструкция не позволяет выжать из двигателя такую мощность. Кроме того, размещение двигателя в той или иной части теоретического спутника также повлияет на его нагрев и силу тяги.

Upd: спустя несколько месяцев специалисты провели серию испытаний двигателя EmDrive, о результатах которых вы можете узнать из нашего материала

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector