Что такое двигатель шоера

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] .

Конструкция и история:

EmDrive – это двигатель-загадка. Впервые разработка была представлена аэрокосмическим инженером Роджером Шоером (Roger Shawyer) в 2001 году, а суть технологии может быть описана, как «бестопливный ракетный двигатель», в том смысле, что для него не требуется горючего, в традиционном представлении. Отсутствие на борту больших объемов топлива сделает космические корабли более легкими, их будет проще приводить в движение и, теоритически, их производство станет намного дешевле. Кроме того, гипотетический двигатель позволит достигать неимоверно высоких скоростей: астронавты смогут добираться до внешних границ Солнечной системы всего лишь за считанные месяцы.

Все дело в том, что сама по себе концепция движения без реактивного выброса массы «не стыкуется» с ньютоновским Законом сохранения импульса, который утверждает, что внутри замкнутой системы линейный и угловой моменты остаются постоянными величинами, вне зависимости от изменений, происходящих внутри этой системы. Проще говоря, если к телу не приложить внешнюю силу, то сдвинуть его с места невозможно.

Загадочный электромагнитный двигатель, который создает тягу безо всяких реактивных процессов, также нарушает и Третий (не менее фундаментальный) закон Ньютона: «На каждое действие всегда есть равное и противоположное противодействие». Так как же тогда «действие» (реактивное движение космического аппарата) происходит без «противодействия» (сжигания топлива и реактивного выброса масс) и как вообще такое возможно? Если система работает, это значит в ней задействованы силы или явления неизвестной природы или же наше понимание законов физики абсолютно ошибочно.

ПРИНЦИП РАБОТЫ EMDRIVE

Оставив на некоторое время физическую «невозможность» технологии, давайте определимся, что она собой представляет. Итак, EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ тягового полостного резонатора» (RF resonant cavity thruster). Такие устройства работают за счет магнетрона, испускающего микроволны в закрытую металлическую камеру в форме усеченного конуса, которые затем отражаются от ее задней стенки, передавая реактивную тягу аппарату. Опять же, выражаясь обычным языком, тело просто «отталкивается» от самого себя (как всё-таки глупы были люди, не верившие Барону Мюнхгаузену, когда он рассказывал о том, как вытащил себя за волосы из болота).

Такой принцип движения в корне отличается от того, что используют современные космические корабли, сжигающие огромное количество топлива для производства энергии, подымающей в небо массивные аппараты. Одной из метафор, раскрывающих суть «невозможности» такой технологии, может также стать предположение, что сидящий в салоне незаведенного автомобиля водитель способен сдвинуть его с места – всего лишь надавив, как следует, на рулевое колесо.

Несмотря на то, что было проведено несколько успешных тестов экспериментальных прототипов – с очень небольшим, порядка нескольких десятков мкН, выделением энергии (вес мелкой монеты) – итоги ни одного из исследований не были опубликованы в каком-либо рецензируемом журнале. Это значит, что к любым положительным результатом нужно относится с долей здорового скептицизма, который допускает, что зафиксированная тяга могла быть неучтенной силой или ошибкой аппаратуры.

Пока технология не получила соответствующего научного подтверждения, логично было бы предположить, что EmDrive, на самом деле, не работает. Однако есть множество людей, которые опытным путем доказали, что «невозможный» электромагнитный двигатель все-таки работает:

В 2001 году Шойер получил от британского правительства грант в размере £45 000 на тесты для EmDrive. Он заявил, что в ходе испытаний была получена тяга силой 0,016 Н и для этого потребовалось 850 Вт энергии, однако не одна экспертная оценка не подтвердила результат. Причем цифры были настолько малы, что легко могли сойти за погрешность измерительной техники.

В 2008 году группа китайских ученых Северо-западного политехнического университета во главе с Ян Хуаном (Yang Juan), по их заявлению, подтвердила дееспособность технологиисоздания тяги за счет электромагнитного резонанса и позднее разработала свою собственную рабочую модель двигателя. С 2012 по 2014 год было проведено несколько удачных тестов, в которых удалось получить тягу силой 750 миллиньютон при затраченных на это 2500 ватт энергии.

В 2014 году исследователи NASA протестировали свою модель EmDrive, причем испытания проходили также и в условиях вакуума. И снова ученые отрапортовали об успешном эксперименте (они зафиксировали тягу в 100 мкН) результаты которого, опять, не были подтверждены независимыми экспертами. В тоже время, другая группа ученых космического агентства весьма скептично отозвалась о работе коллег – однако, ни опровергнуть, ни подтвердить возможность технологии так и не смогла, призвав к проведению более глубоких исследований.

В 2015 году эта же группа NASA протестировала другую версию двигателя Cannae Drive (бывший Q-drive), созданную инженером-химиком Гвидо Фетта (Guido Fetta) и заявила о положительном результате. Практически в одно время с ними, немецкие ученые из Дрезденского технологического университета также опубликовали результаты, в которых предсказуемо подтвердили наличие «невозможной» тяги.

И уже в конце 2015, еще один эксперимент от НАСА, проведенный группой Eagleworks (космический центр имени Джонсона) окончательно подтвердил состоятельность технологии. Тестирование проводилось с учетом предыдущих ошибок и, тем не менее, результаты оказались положительными – двигатель EmDrive производит тягу. В то же время, исследователи допускают, что обнаружились новые неучтенные факторы, одним из которых может быть тепловое расширение, ощутимо влияющее на устройство в условиях вакуума. Будет ли передана работа на рассмотрение экспертам или нет, ученые из Исследовательского центра Гленна, Кливленд, штат Огайо, Лаборатории реактивного движения НАСА и Лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса уверены, что продолжать эксперименты стоит.

ЧЕМ НАМ «СВЕТИТ» EMDRIVE

Вообще научное сообщество очень осторожно воспринимает все, что связано с EmDrive и с электромагнитными резонансно полостными двигателями в целом. Но с другой стороны, такое количество исследований вызывает несколько вопросов. Почему к технологии такой повышенный интерес и почему столько людей хотят ее протестировать? Что на самом деле может предложить двигатель с таким привлекательным концептом?

От разного рода атмосферных спутников и до более безопасных и эффективных автомобилей – такую широкую сферу применения пророчат новому устройству. Но главным, по-настоящему революционным последствием его внедрения являются невообразимые горизонты, которые открываются для космических путешествий.

Потенциально, корабль, оснащенный двигателем EmDrive, способен добраться до Луны всего за несколько часов, до Марса – за 2-3 месяца и до Плутона – примерно за 2 года (для сравнения: на то, чтобы долететь до Плутона зонд New Horizons потратил более 9 лет). Это достаточно громкие заявления, однако, если выяснится, что технология имеет под собой реальное основание, эти цифры не будут настолько фантастическими. И это с учетом, того что нет нужды перевозить тонны горючего, производство космических аппаратов станет более простым, а сами они будут намного легче и значительно дешевле.

Для НАСА и подобных организаций, включая множество частных космических корпораций вроде SpaceX или Virgin Galactic легковесный и доступный корабль, способный быстро добираться до самых отдаленных уголков Солнечной системы, является вещью, о которой пока можно только мечтать. Тем не менее, для реализации технологии, науке еще придется потрудиться.

В то же время, Шойер твердо убежден, что для того, чтобы объяснить, как работает EmDrive, не требуется никаких псевдонаучных или квантовых теорий. Наоборот, он уверен, что технология не выступает за рамки действующей модели ньютоновской механики. В подтверждение своих слов он написал несколько статей, одна из которых сейчас находится на рецензировании. Ожидается, что документ будет опубликован в этом году. Вместе с тем, его прошлые работы подверглись критике за некорректные и непоследовательные научные изыскания.

Несмотря на его настойчивые утверждения о том, что двигатель работает в пределах существующих законов физики, Шойер умудряется делать и несколько фантастичные предположения относительно EmDrive. Например, он заявил, что новый двигатель работает за счет варп-поля и именно поэтому последние результаты NASA были успешными. Такие выводы привлекли массу внимания онлайн сообщества. Однако, опять-же, на сегодняшний день нет прозрачных и открытых подтверждающих данных, и для того чтобы технологию восприняла официальная наука нужно провести еще не одно глубокое исследование.

Колин Джонсон (Colin Johnston), сотрудник Планетария Арма, написал объемную статью, в которой раскритиковал EmDrive и неубедительные результаты множества проведенных экспериментов. Кроме того, Кори С. Пауэлл (Corey S. Powell) из Discovery, вынес свой обвинительный вердикт для двигателей EmDrive и Cannae Drive, точно также, как и для исследований NASA. Профессор математики и физики Джон С. Баэз вообще назвал концепцию этой технологии «вздором» и его заключения отражают настроения многих ученых.

Источник: https://lenta.ru/, digitaltrends.com

• Наша продукция
• Презентации по направлениям
• Инжиниринг
• Консалтинг
• Металлообработка
• Моделирование
• Разработки

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Двигатель EmDrive – что это и как работает?

В 2001-м году британский инженер Роджер Шойер предложил новый тип электрического двигателя, принцип которого в корне отличается от принципа работы перечисленных выше двигателей.

Конструкция представляет собой закрытую металлическую камеру (резонатор) в форме усеченного конуса (нечто вроде ведра с крышкой), который имеет определенный коэффициент отражения микроволнового излучения. Подключенный к конусу магнетрон генерирует электромагнитное излучение в микроволновом диапазоне, которое поступает в резонатор и создает там так называемую стоячую волну. За счет резонанса энергия колебания микроволн возрастает.

Как известно, свет, или электромагнитное излучение, оказывает давление на поверхность. По причине сужения камеры в одну сторону, давление микроволн на меньшее основание усеченного конуса – меньше, чем давление на большее основание. Если рассматривать камеру как закрытую систему, то результатом описанного выше эффекта будет лишь нагрузка на материал камеры, причем на одну ее сторону – больше. Однако, создатель концепции двигателя EmDrive утверждает, что данная система является открытой по причине предельной скорости движения электромагнитного излучения («скорость света»).

Зоны тяги, создаваемые частицами

Физический принцип действия такого двигателя не ясен в полной мере. Роджер Шойер убежден, что объяснения данной технологии возможно в рамках всем известной ньютоновской механики. Вероятно, в силу наличия коэффициента отражения микроволнового излучения в камере, некоторая малая часть излучение выходит наружу, за пределы резонатора, что делает систему открытой. В то же время, выход излучения со стороны большего основания усеченного конуса происходит в большей степени по причине большей площади основания. Тогда выходящее микроволновое излучение будет аналогом рабочего тела, которое и создает тягу, движущую космический корабль в обратном направлении от излучаемых микроволн.

В то же время, исследователи НАСА предполагают, что истинна действия двигателя лежит намного глубже, в квантовой механике, в общей теории относительности, согласно которой система является открытой. Максимально упростив теорию, можно сказать, что частицы могут исчезать и рождаться в замкнутом контуре пространства-времени.

Схема двигателя EmDrive

Возможность реализации двигателя подобным методом оценивали несколько научно-исследовательских организаций, в том числе и НАСА.

NASA подтверждает

В августе 2014 года группа исследователей NASA, возглавляемых Гвидо Фетто на основе принципов Роджера Шоера построила свой вариант EmDrive. Двигатель американцев оказался «пожиже» китайского («недоразвитый» Китай оставил далеко позади «передовую» Америку). Но сам факт возможности получения тяги без внешней подпитки был подтвержден.

Фото из открытых источников

На своем официальном сайте NASA поместило официальный отчет испытаний, согласно которому запущенный двигатель не снижал генерируемой тяги в течение нескольких часов. Фактически, если EmDrive не останавливать, он будет работать, пока не начнут выходить из строя его элементы.

Вечный двигатель EmDrive: бесконечное путешествие сквозь космос

Первую статью можно прочесть здесь.

В научном журнале Американского института аэронавтики и космонавтики вышла статья, посвященная странному и спорному устройству — двигателю EmDrive. По мнению ряда физиков, эта конструкция в принципе не может работать. Это нарушало бы фундаментальный закон природы, сохранение импульса. Другие пытаются найти разумное объяснение того, почему EmDrive все-таки работает, или хотя бы надежные доказательства его работоспособности. Их привлекает зыбкая, но грандиозная цель — двигатель, способный превращать электричество в тягу без топлива или реактивной струи. Или же — окончательное закрытие многолетнего спора.

Научная публикация может стать важным шагом в истории «невозможного» двигателя. Несмотря на наличие десятков экспериментальных проверок, их результаты не были опубликованы в рецензируемых журналах. Этому мешает отсутствие теоретических основ, объясняющих работу EmDrive. К тому же многие эксперименты нельзя назвать «чистыми» — есть множество факторов, которые могут создать видимость работы двигателя. О них мы еще поговорим, а начнем с других вопросов.

Что это такое?

Это гипотетический двигатель, предложенный британским изобретателем Роджером Шойером. Питаясь электричеством, он (по утверждению Шойера и его не слишком многочисленных сторонников) создает слабую тягу без использования рабочего тела. На этот странный факт указывают и некоторые другие эксперименты. Однако вопиющее нарушение закона сохранения импульса заставляет с особой тщательностью подходить к таким заявлениям — и многие эксперты указывают на ошибки в постановке опытов, которые могли создать иллюзию слабой, но существующей тяги.

Устроен чудо-двигатель просто, собрать его может любой энтузиаст, осиливший управление паяльником. Он состоит из двух основных деталей: магнетрона и резонатора. Магнетрон — это вакуумная трубка, используемая для генерации излучения в обычной микроволновке. Она состоит из полого цилиндра-анода и центрального волоска-катода. Под действием напряжения с катода вылетают электроны и начинают двигаться по сложным траекториям внутри цилиндра, испуская микроволны. По волноводу они передаются от магнетрона в резонатор, похожий на медное ведро, закрытое крышкой. Как утверждает изобретатель двигателя Роджер Шойер, тут-то и начинается самое интересное.

По словам Шойера, главная фишка EmDrive — это форма резонатора. Изобретатель предполагает, что из-за разницы в диаметре передней и задней стенок (как у дна ведра и его крышки) на них действуют разные по величине силы, вызванные стоячей электромагнитной волной в резонаторе. Их равнодействующая и толкает двигатель вперед, создавая тягу, которая направлена в сторону «дна». Впоследствии, после нескольких спорящих с этой идеей сообщений, Шойер уточнил, что реальный механизм несколько сложнее и может быть связан с проявлением эффектов специальной теории относительности (СТО).

Что с ним не так?

В самом деле, если взглянуть на первое объяснение механизма работы двигателя, то окажется, что оно напоминает историю барона Мюнхгаузена, вытащившего себя и коня из болота за волосы. EmDrive — замкнутая система, которая ничего не выбрасывает в окружающее пространство. Такой объект не может увеличивать свой импульс без внешних воздействий, как и Мюнхгаузен не мог увеличить свой, как бы сильно он ни тянул. Сторонники двигателя парируют эти аргументы тем, что можно допустить отталкивание резонатора от вакуумного состояния или же привлечь к объяснению СТО. Однако физики неоднократно отмечали грубость таких оценок или отсутствие в них физического смысла.

Но все-таки суть заявлений Шойера состояла не столько в теоретических описаниях, сколько в том, что он якобы зафиксировал реальную тягу от двигателя. На своем сайте исследователь указывает величину тяги примерно в 200−230 мН/кВт — больше, чем у ионных двигателей, которые толкают космические аппараты, выбрасывая ускоренные в электрическом поле заряженные частицы.

Решив, что объяснять эту тягу — дело теоретиков, несколько групп экспериментаторов проверили EmDrive в своих лабораториях. Такую работу проделали исследователи из китайского Северо-Западного политехнического университета и Технического университета Дрездена. Недавно к ним присоединились и авторы статьи, вышедшей в Journal of Propulsion and Power, исследователи из подразделения NASA Eagleworks, которые традиционно занимаются наиболее спорными и «футуристическими» проектами агентства.

Есть, но маленькая?

Первые тесты дали вроде бы обнадеживающие результаты: на включенное устройство действовала некая сила. Однако ее значение оказалось намного меньше, чем предсказанная Шойером величина, причем чем аккуратнее был поставлен эксперимент, тем меньшая регистрировалась тяга. Но ведь дело в принципе: откуда она может вообще браться? Если не рассматривать путаных объяснений Шойера, то можно выделить несколько побочных процессов, которые теоретически могут обеспечить тягу. Это могут быть потоки воздуха, связанные с нагревом двигателя, или тепловое расширение самой экспериментальной установки. Слабую силу способно создавать отталкивание от зарядов, «оседающих» на стенах тестовой камеры, или взаимодействие EmDrive с магнитными полями проводов, или давление излучения, покидающего резонатор.

С потоками воздуха бороться проще всего — достаточно проводить испытания в вакууме. Такие тесты были проделаны учеными из Дрездена, которые обнаружили тягу на уровне всего 0,02−0,03 мН/кВт — на пределе погрешности измерений. Кроме того, физики отметили, что использовали резонатор (то самое медное «ведро») с невысокой добротностью. Излучение быстро покидало его, увеличивая шансы на вклад других побочных процессов. Сотрудники NASA Eagleworks получили немного бóльшие цифры — 1,2±0,1 мН/кВт. При этом они утверждают, что отследили все возможные источники побочных процессов.

Это много или мало?

Строго говоря, миллиньютон (мН) — это меньше, чем вес одной песчинки сахара. Но если говорить о реактивном полете в космосе, то даже тяга 1 мН, непрерывно действуя на протяжении нескольких лет, позволяет разогнать 100-килограммовый аппарат до приличных скоростей.

Можно подсчитать, что за десять лет такой зонд разгонится на 3 км/с и (с учетом стартовой второй космической скорости) преодолеет порядка 3,5 млрд км. Но если мы оценим тягу на уровне, который обещает Шойер (200 мН/кВт), то получим ускорение уже до 600 км/с и дистанцию в 660 астрономических единиц — расстояний от Солнца до Земли.

Так — слабо, но очень долго и экономно расходуя рабочее тело — действуют ионные и фотонные двигатели. Первые «выстреливают» в пространство заряженными ионами, разогнанными до десятков километров в секунду. Их тяга может достигать 60 мН/кВт, однако они требуют использовать рабочее тело — обычно запас инертного газа. К примеру, аппарат Dawn, который недавно завершил основную миссию по исследованию Цереры, был вынужден взять на борт 425 кг ксенона.

Фотонные двигатели обладают несравненно меньшей тягой, порядка нескольких микроньютонов на киловатт мощности лазерного излучения. Источником тяги в них выступает импульс фотонов, вылетающих в космическое пространство. Зато фотонные двигатели не требуют брать с собой ни топлива, ни рабочего тела.

Нельзя забывать о пассивных двигателях, не требующих ни электроэнергии, ни топлива для своей работы, — о солнечных парусах. Тяга, которую они развивают, определяется площадью паруса и расстоянием до Солнца. Около Земли 1 м² отражающего материала будет развивать тягу в 0,1 мН. Суммарная тяга японского экспериментального аппарата IKAROS с парусом в 200 м² достигала как раз 2 мН. Для понимания масштаба добавим, что тяга двигателей сверхтяжелой ракеты Saturn V, отправлявшей астронавтов на Луну, составляла 34 000 000 Н.

Может, они ошибаются?

Публикация работы в рецензируемом научном журнале означает, что статья прошла проверку несколькими независимыми экспертами в соответствующей области. Эта процедура поддерживает достаточно высокий уровень статей, но даже она не позволяет избежать ошибок.

Можно вспомнить, как в 2014 году международная коллаборация BICEP опубликовала результаты своих многолетних исследований в одном из самых престижных научных журналов Physical Review Letters. Ученые утверждали, что обнаружили следы гравитационных волн при изучении реликтового излучения. Однако эта трактовка была неверной, и сенсационные результаты оказались влиянием галактической пыли.

Журнал, в котором команда Eagleworks опубликовала свою работу, может похвастаться в семь раз меньшим индексом цитирования, чем Physical Review Letters. Поэтому существует даже мнение о том, что процедура рецензирования в нем не столь строга и могла пропустить работу, несмотря на огрехи. Стоит отметить, что и само подразделение NASA Eagleworks — совсем небольшая лаборатория с финансированием на уровне $50 000 в год. Этого с трудом может хватить на выполнение высокоточного исследования и покупку нужного оборудования.

Работает — и ладно?

Если б стопроцентные доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Но пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы слишком больших энтузиастов «невозможного двигателя». Оно даже стало аргументом для отказа в публикации ранних статей в серьезных научных журналах.

Люди попроще любят замечать, что «работает и ладно, не обязательно же знать как». Однако такой подход может привести к неожиданным проблемам в долгосрочных космических миссиях. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. Никому не нужно, чтоб аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. Так что к классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе — но пока создатели EmDrive не могут показать ни того, ни другого.

Интересно проследить, зачем профессиональные ученые работают с такими сомнительными проектами. С одной стороны, открытие реальной тяги в EmDrive может указать на принципиально новые эффекты и долгожданную «новую физику» за границами существующих моделей. С другой стороны, «закрыв» тягу невозможного двигателя, ученые смогут наконец разрешить давно надоевший всем спор. А по пути — создать новые сверхточные методы для исследования сверхмалых сил.

Competition

With the large volumes of content on the web from mainstream news to niche content, millennials are facing a tough time to keep up with the news. Also, because of short attention spans (

eight seconds) , short-form content is more suited for the younger generation.

On the global front Circa , one of the pioneers in the space of short form content, which had raised $5.7M in funding recently decided to go on an ‘indefinite hiatus’ as they were relying solely on venture capital to sustain themselves and had not yet cracked their business model.

Cruxtor, which provides news aggregation in a timeline format; and NewsHunt , which focuses on vernacular content in the form of books and news and had raised 100 crore last year , and 250 crore in February this year are two other news applications trying to make sense with their technology in the content space.

• Dirty Fingers Funny Baby T-Shirt «What would Elvis do?» Rock n Roll Music Warhol
• Mechanical Fuel Pump Spectra SP1291MP
• ANIMAL WOLF CANVAS PAINTING PICTURE POSTER LIVING ROOM BEDROOM WALL DECOR SUPER
• Anytek X28 1080P FHD 150° Car Video Recorder WiFi ADAS G-sensor Dash Camera GPS
• 1pc Shell Necklace Chain Boho Seashell Pendants Ocean Beach Gifts Jewelry 2019
• John Dow JDI-17PK Pump Kit for JDI-17PLP
• 25 Pcs Philips Head Screw M3 x 4mm
• 1 New Blue Auto World Thunderjet 500 Ultra G Tjet HO Slot Car Chassis Fit Aurora
• 200PCS 1N4001 DO-41 IN4001 1A 50V Rectifie Diodes NEW
• Black Front Highway Footrest Footpegs For 25MM BMW R1200GS LC Triumph Tiger KTM

2 Tennessee Tri-star state vinyl car sticker decal NASHVILLE PREDATORS

sticker decal NASHVILLE PREDATORS 2 Tennessee Tri-star state vinyl car, — Adhesive on the back of Sticker, Material we use for all of our decals are High Performance Orcal 651 & 641 Vinyl, These are not cheap stickers, Vinyl Product Details,The background WILL NOT be part of the sticker,Incredible shopping paradise,Prices Drop As You Shop,All products guaranteed 100% authentic licensed. vinyl car sticker decal NASHVILLE PREDATORS 2 Tennessee Tri-star state, 2 Tennessee Tri-star state vinyl car sticker decal NASHVILLE PREDATORS.

Новый космический двигатель расколол научное сообщество (обновлено)

Британский инженер Роджер Шойер создал космический двигатель, который может совершить революцию в космических полетах.

Новый двигатель, получивший название EmDrive, не нуждается в горючем. Он создает тягу с помощью микроволн, которые отражаются от внутренних стенок герметичного контейнера.

Проверку работоспособности EmDrive провели две группы ученых — из Дрезденского технологического университета и из лаборатории перспективных разработок NASA Eagleworks. Отфильтровав все погрешности, обе группы констатировали: микроволновый двигатель действительно способен создавать тягу.

Впрочем, в научном сообществе остались и те, кто не верит в новый двигатель. Скептики утверждают, что изобретенная британцами схема работать не должна, поскольку это противоречит фундаментальному физическому закону сохранения импульса.

Как бы то ни было, новый «невозможный» двигатель заставил ученых проводить новые и новые эксперименты и пробовать на прочность нынешние представления о физике.

«По просьбе трудящихся» решил дополнить пост.

© wikimedia.org «Двигатель, работающий вопреки всем законам физики» — самая популярная из новостей космонавтики последних дней. В этой истории строгие отчеты NASA и детальные выкладки инженеров странным образом соединились с довольно нелепыми заявлениями журналистов. Политех попытался расставить все по своим местам.

Неправда: «Первые испытания двигателя EmDrive прошли успешно»

В NASA была испытана система Cannae Drive, которая реализована на принципе, предложенном британским разработчиком Роджером Шойером (Roger Shawyer). Многие годы его проект EmDrive оставался непризнанным, несмотря на успешные демонстрации и на то, что в 2012 г. работоспособность концепции подтвердила независимая группа китайских инженеров.

Лишь аналогичный Cannae Drive, собранный американцем Гвидо Феттой (Guido Fetta), удостоился строгих испытаний в лабораториях NASA. Испытаний, закончившихся сенсационно: 30 июля на конференции в Кливленде инженеры агентства сообщили, что Cannae Drive выдает стабильную тягу в 30−50 мкН. Это на порядки меньше, чем у современных плазменных и ионных двигателей — и еще меньше, чем у жидкостных реактивных. Но все они требуют топлива, которое может занимать больше половины веса космического аппарата. «Неправильному» двигателю Шойера-Фетты этого не нужно.

Послужной список Шойера впечатляет: 11 лет инженерных работ в области оборонных технологий, 20 лет в космическом консорциуме EADS Astrium… и 14 лет собственной разработки «электро-микроволнового двигателя» EMDrive. Как же мог такой человек «оступиться», создав нечто, что физику отвергает? Конечно, не мог — в отчете NASA сказано: «Результаты показывают, что радиочастотный резонансный двигатель (…) создает силу, которую невозможно отнести к какому-либо явлению классического электромагнетизма». Уточнение «классический» здесь очень важно — и скоро мы узнаем, почему.

Неправда: «Двигатель, работающий вопреки всем законам физики»

Идея EMDrive берет начало еще в работах Джеймса Максвелла, который в 1870-х заметил, что излучение должно создавать давление на любую поверхность, на которую падает — небольшое, но все-таки вполне реальное. На рубеже ХХ в. это было доказано экспериментально, когда Петр Лебедев измерил величину светового давления Солнца. «Для своего времени Лебедев поставил поразительный опыт, ведь свет оказывает очень малое давление — например, 100-ватная лампочка, если сконцентрировать на теле весь ее свет, будет создавать силу всего 300 наноньютонов», — добавляет руководитель физической лаборатории Политеха Юрий Михайловский. В 1920-х один из пионеров советской космонавтики Фридрих Цандер предложил использовать это давление для создания космических кораблей на солнечном парусе.

Конечно, впечатляющей тяги от такого движителя ожидать не стоит — давление фотонов солнечного света очень мало и падает с увеличением расстояния от звезды — однако он не требует никакого топлива и может работать, теоретически, сколь угодно долго. Эти преимущества достаточно весомы, и проекты создания солнечного паруса пытаются реализовать уже не одно десятилетие. Существовали они и в СССР, и в США, однако из-за бесчисленных технических трудностей ни один из них успехом не увенчался, и только в 2010 г. японский аппарат IKAROS сумел не только благополучно развернуть парус размерами 14×14 м, но и менять с его помощью скорость и направление движения. Впрочем, нам придется снова вернуться в прошлое.

Дело в том, что про Солнце Максвелл не говорил: это лишь частный случай, ведь давление создает любое излучение. С его помощью можно добиться и большей тяги, если только получить достаточно мощный поток излучения и канализировать его в нужном направлении. Эта идея, по словам Шойера, «крепко засела» у него в голове еще в 1970-х, когда он сотрудничал с британской компанией Sperry Gyroscope и работал над созданием гироскопов для систем ориентации военных аппаратов.

Неправда: «Первый двигатель, работающий без топлива»

«В основе работы любого двигателя лежит простой принцип: чтобы двигаться вперед, по закону сохранения импульса надо что-то отправить назад, — рассказывает Юрий Михайловский, — Поэтому, если говорить о полетах к звездам, у нас неизбежно возникнет проблема с тем, что для них топлива, продукты сгорания которого могли бы вылетать назад, толкая вперед корабль, — не напасешься. Поэтому сейчас для этой цели рассматривается возможность использовать солнечный парус, который сможет использовать давление света, например, от установленного на Луне мощного лазера. Такому двигателю-парусу топливо на борту не нужно». Не требует топлива и EMDrive — но давайте разберемся, почему.

Возьмите обычный магнетрон — электронную лампу, такую же, какие производят микроволны в любой бытовой СВЧ-печке. Направляйте их не просто в воздух, а в волновод — медную трубку, которая служит удобным каналом, направляющим движение волн, и не дает им быстро затухать. Придайте волноводу специальную форму, такую, что микроволны с определенной длиной волны будут интерферировать, усиливаясь и накапливая больше энергии.

Теперь запаяйте открытые концы волновода — и микроволны будут, отражаясь то с одной, то с другой стороны, путешествовать внутри туда и обратно, создавая давление на обоих концах. Конечно, это давление в две стороны будет уравновешено. Но если сделать волновод коническим, то фотоны микроволн в широкой части смогут путешествовать более-менее свободно, а в узкой будут «замедляться» непрерывным отражением от стенок. Такая система создаст тягу в сторону широкого конца волновода, не требуя никакого топлива: достаточно электричества для генерации микроволн.

Именно тут происходит нечто, из-за чего от проекта Шойера так долго отмахивались. Ведь еще из ньютоновских принципов мы помним, что сила действия равна силе противодействия, и фотоны микроволн, путешествуя лишь в пределах волновода, не должны создавать тягу. Это все равно что встать на платформу вагона и бросать в его переднюю стенку тяжелые ядра: импульс по направлению вперед, который создаст удар ядра, будет уравновешен импульсом в обратном направлении, который оно придаст вам в момент броска.

Однако фотоны микроволн в EMDrive классическим правилам не подчиняются. Во-первых, они движутся на скорости света, и для точного описания их поведения потребуются расчеты на основе Специальной теории относительности. Во-вторых, все происходит в таких крошечных масштабах, на которых должны проявляться странные квантово-механические явления. В частности, в вакууме волновода должны появляться и снова исчезать виртуальные частицы и, возможно, резонирующие микроволны каким-то образом влияют на эти процессы.

«Не стоит думать, что такой двигатель — вечный! — подчеркивает Юрий Михайловский. — Для создания тяги он потребляет энергию, просто огромную для таких показателей. Автор утверждает, что максимальная тяга для этого двигателя 333 мН/кВт, однако те прототипы, о которых сообщают в NASA, имеют эффективность в тысячи раз меньше. Для сравнения: если вы просто включите фонарик, то будете ощущать тягу в противоположную от распространения луча сторону, равную 3,3 мкН/КВт».

Рассмотреть происходящее теоретически еще предстоит, как предстоит и провести нужные расчеты. Это не значит, что они не могут быть проведены вообще, или что двигатель Шойера отменяет современную физику. Это — один из тех случаев, когда практика несколько обогнала теоретические выкладки.

Возможно: «Двигатель совершит прорыв в космической индустрии»

На самом деле, с давлением, которое фотоны излучения создают внутри волновода, физики сталкиваются уже достаточно давно. Этот эффект заметен в современных ускорителях частиц, где оно слегка растягивает длину волновода — приходится использовать сложные системы для компенсации этого воздействия. Просто до Шойера никто не задумывался о том, что такую силу можно использовать.

Зато задумывались физики о том, как сделать волноводы более эффективными, так, чтобы энергия пойманных в них волн не рассеивалась в тепло. Как правило, для этого используются сверхпроводящие материалы и сложные установки для поддержания сверхнизких температур. Внимательный Шойер обратил внимание и на это: его расчеты показали, что при достижении определенного уровня сохранения энергии микроволн в EMDrive такие двигатели смогут создавать тягу очень существенную. Вплоть до такой, которая позволит использовать их даже на Земле, на автомобилях, самолетах и повсюду, где только могут понадобиться двигатели. Сначала в космической индустрии, далее — везде.

Юрий Михайловский резюмирует: «Устройство и принцип работы данного двигателя вызывают ряд вопросов. Конечно, должно пройти достаточное время, чтобы убедиться, что такая схема действительно корректно работает. В подобный экспериментах очень легко совершить ошибку, особенно когда очень хочется получить заветный результат. Чтобы подтвердить работоспособность такого двигателя, его должны собрать и протестировать в разных лабораториях мира. Так что говорить о сенсации пока что преждевременно».