EmDrive działa! Wiosło zanurzone we wszechświecie

Fizyka jest prawie na skraju przepaści. W listopadzie 2016 r. NASA opublikowała raport naukowy na temat testów EmDrive w laboratoriach Eagleworks (1). W nim agencja potwierdza, że ​​urządzenie wytwarza przyczepność, czyli działa. Problem w tym, że nadal nie wiadomo, dlaczego to działa...

1. Laboratoryjny system pomiaru ciągu silnika EmDrive

2. Zapisywanie ciągu do EmDrive podczas testowania

Naukowcy i inżynierowie z NASA Eagleworks Laboratories podeszli do swoich badań bardzo ostrożnie. Próbowali nawet znaleźć potencjalne źródła błędów - ale bezskutecznie. Ich silnik EmDrive wytwarzał 1,2 ± 0,1 miliniutona ciągu na kilowat mocy (2). Wynik ten jest dyskretny i ma ogólną wydajność wielokrotnie niższą niż lamp jonowych, np. silników Halla, ale jego wielka zaleta jest trudna do podważenia - nie wymaga żadnego paliwa.Nie ma więc potrzeby zabierania ze sobą w ewentualną podróż jakiegokolwiek zbiornika paliwa „naładowanego” jego mocą.

To nie pierwszy raz, kiedy naukowcy udowodnili, że to działa. Jednak nikt jeszcze nie był w stanie wyjaśnić, dlaczego. Eksperci NASA uważają, że działanie tego silnika można wyjaśnić teoria fal pilotujących. Oczywiście nie jest to jedyna hipoteza próbująca wyjaśnić tajemnicze pochodzenie sekwencji. Niezbędne będą dalsze badania w celu potwierdzenia przypuszczeń naukowców. Bądź cierpliwy i bądź przygotowany na kolejne roszczenia, które EmDrive (3)… To naprawdę działa.

Chodzi o przyspieszenie

W ciągu ostatnich kilku miesięcy obudowa EmDrive przyspieszała i przyspieszała jak prawdziwy silnik rakietowy. Świadczy o tym następująca sekwencja wydarzeń:

• W kwietniu 2015 r. José Rodal, Jeremy Mullikin i Noel Munson ogłosili wyniki swoich badań na forum (jest to strona komercyjna, wbrew nazwie, niezwiązana z NASA). Jak się okazało, sprawdzili pracę silnika w próżni i wyeliminowali ewentualne błędy pomiarowe, udowadniając zasadę działania tego silnika z ich wykorzystaniem.
• W sierpniu 2015 roku opublikowano wyniki badania Martina Taimara z Politechniki w Dreźnie. Fizyk powiedział, że silnik EmDrive dostał ciąg, ale to wcale nie jest dowód jego działania. Celem eksperymentu Taimara było przetestowanie skutków ubocznych wcześniejszych metod stosowanych do testowania silnika. Sam eksperyment został jednak skrytykowany za niedokładne prowadzenie, błędy pomiarowe, a ogłoszone wyniki nazwano „grą słów”.
• W czerwcu 2016 r. niemiecki naukowiec i inżynier Paul Kotsila ogłosił kampanię crowdfundingową mającą na celu wystrzelenie w kosmos satelity o nazwie PocketQube.
• W sierpniu 2016 r. Guido Fetta, założyciel Cannae Inc., ogłosił koncepcję wystrzelenia CubeSata, miniaturowego satelity wyposażonego w Cannae Drive (4), czyli we własnej wersji EmDrive.
• W październiku 2016 roku Roger J. Scheuer, wynalazca EmDrive, otrzymał brytyjskie i międzynarodowe patenty na drugą generację swojego silnika.
• 14 października 2016 roku dla International Business Times UK ukazał się wywiad filmowy z Scheuerem. Przedstawia między innymi przyszłość i historię rozwoju EmDrive, a okazało się, że wynalazkiem zainteresowane są amerykańskie i brytyjskie Departamenty Obrony, a także Pentagon, NASA i Boeing. Scheuer dostarczył niektórym z tych organizacji całą dokumentację techniczną dotyczącą napędu i demonstracji napędu EmDrive zapewniającego ciąg 8 g i 18 g. Scheuer uważa, że ​​oczekuje się, że kriogeniczny napęd EmDrive drugiej generacji będzie miał ciąg równoważny tonie, co pozwoli napędowi być stosowany w prawie wszystkich nowoczesnych samochodach.
• W dniu 17 listopada 2016 roku opublikowano ww. wyniki badań NASA, które wstępnie potwierdziły pracę elektrowni.

4. Cannae Drive na pokładzie satelity - wizualizacja

17 lat i wciąż tajemnica

5. Roger Scheuer z modelem swojego EmDrive

Dłuższa i dokładniejsza nazwa EmDrive to Silnik rezonatora rezonansowego RF. Koncepcja napędu elektromagnetycznego została opracowana w 1999 roku przez brytyjskiego naukowca i inżyniera Rogera Scheuera, założyciela firmy Satellite Propulsion Research Ltd. W 2006 roku opublikował artykuł o EmDrive w New Scientist (5). Tekst został ostro skrytykowany przez uczonych. Ich zdaniem relatywistyczny napęd elektromagnetyczny oparty na przedstawionej koncepcji narusza prawo zachowania pędu, tj. to kolejna opcja fantasy.

jednak Zarówno chińskie testy sprzed kilku lat, jak i te przeprowadzone jesienią przez NASA zdają się potwierdzać, że ruch wykorzystujący ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego na powierzchnię oraz efekt odbicia fali elektromagnetycznej w falowodzie stożkowym prowadzi do różnicy sił. i wygląd przyczepności. Z kolei tę moc można pomnożyć przez Lustra, umieszczony w odpowiedniej odległości, wielokrotność połowy długości fali elektromagnetycznej.

Wraz z opublikowaniem wyników eksperymentu NASA Eagleworks Lab ożyły kontrowersje dotyczące tego potencjalnie rewolucyjnego rozwiązania. Rozbieżności między odkryciami doświadczalnymi a rzeczywistą teorią naukową i prawami fizyki doprowadziły do ​​wielu skrajnych opinii na temat przeprowadzonych testów. Rozbieżność między optymistycznymi twierdzeniami o przełomie w podróżach kosmicznych a otwartym zaprzeczaniem wynikom badań skłoniła wielu do głębokiego zastanowienia się nad uniwersalnymi postulatami i dylematami wiedzy naukowej oraz ograniczeniami eksperymentu naukowego.

Choć od ujawnienia projektu przez Scheuera minęło ponad siedemnaście lat, model brytyjskiego inżyniera nie mógł długo czekać na wiarygodną weryfikację badań. Chociaż eksperymenty z jego zastosowaniem były co jakiś czas powtarzane, nie zdecydowano się na ich odpowiednią walidację i przetestowanie metodologii w konkretnym badaniu naukowym. Sytuacja w tym zakresie uległa zmianie po wspomnianej wyżej publikacji recenzowanych wyników eksperymentu w amerykańskim laboratorium Eagleworks. Jednak oprócz udowodnionej zasadności przyjętej metody badawczej, od samego początku nie rozwiano całej gamy wątpliwości, co w istocie podważało wiarygodność samego pomysłu.

A Newton?

Aby zilustrować skalę problemu z zasadą silnika Scheuera, krytycy porównują autora pomysłu EmDrive do właściciela samochodu, który chce wprawić swój samochód w ruch, naciskając od wewnątrz przednią szybę. Zilustrowana w ten sposób niezgodność z podstawowymi zasadami dynamiki Newtona jest nadal uważana za główny zarzut, co całkowicie wyklucza wiarygodność projektu brytyjskiego inżyniera. Przeciwników modelu Scheuera nie przekonały kolejne eksperymenty, które niespodziewanie pokazały, że silnik EmDrive może pracować wydajnie.

Oczywiście trzeba przyznać, że w dotychczas uzyskanych wynikach eksperymentalnych brakuje wyraźnej podstawy merytorycznej w postaci sprawdzonych naukowo zapisów i wzorców. Zarówno badacze, jak i entuzjaści, którzy udowadniają operacyjność modelu silnika elektromagnetycznego, przyznają, że nie znaleźli jednoznacznie potwierdzonej zasady fizycznej, która tłumaczyłaby jego działanie jako rzekomo sprzeczne z prawami dynamiki Newtona.

6. Hipotetyczny rozkład wektorów oddziaływań w cylindrze EmDrive

Sam Scheuer postuluje jednak konieczność rozpatrzenia swojego projektu w oparciu o mechanikę kwantową, a nie klasyczną, jak ma to miejsce w przypadku napędów konwencjonalnych. Jego zdaniem praca EmDrive opiera się na specyficzne oddziaływanie fal elektromagnetycznych ( 6), którego wpływ nie znajduje pełnego odzwierciedlenia w zasadach Newtona. Ponadto Scheuer nie przedstawia żadnych naukowo zweryfikowanych i metodologicznie zweryfikowanych dowodów.

Mimo wszystkich zapowiedzi i obiecujących wyników badań, wyniki eksperymentu NASA Eagleworks Laboratory to dopiero początek długiego procesu weryfikacji dowodów i budowania wiarygodności naukowej projektu zainicjowanego przez Scheuera. Jeśli wyniki eksperymentów badawczych okażą się powtarzalne, a działanie modelu potwierdzi się również w warunkach kosmicznych, pozostaje do analizy znacznie poważniejsze pytanie. problem pogodzenia odkrycia z zasadami dynamikipodczas gdy nietykalny. Pojawienie się takiej sytuacji nie powinno automatycznie oznaczać zaprzeczenia aktualnej teorii naukowej lub podstawowych praw fizycznych.

Teoretycznie EmDrive działa wykorzystując zjawisko ciśnienia radiacyjnego. Prędkość grupowa fali elektromagnetycznej, a tym samym siła przez nią generowana, może zależeć od geometrii falowodu, w którym się rozchodzi. Zgodnie z ideą Scheuera, jeśli zbudujesz falowód stożkowy w taki sposób, że prędkość fali na jednym końcu znacznie różni się od prędkości fali na drugim końcu, to odbijając falę między dwoma końcami, uzyskasz różnicę w ciśnienie promieniowania, czyli siła wystarczająca do uzyskania trakcji. Według Scheuera EmDrive nie łamie praw fizyki, ale wykorzystuje teorię Einsteina – silnik jest po prostu w inny układ odniesienia niż „działająca” fala w nim.

7. Schemat koncepcyjny działania EmDrive

Trudno zrozumieć, jak działa EmDrive, ale wiesz, z czego się składa (7). Najważniejszą częścią urządzenia jest rezonator mikrofalowydo którego generowane jest promieniowanie mikrofalowe kuchenka mikrofalowa (lampa emitująca mikrofale stosowana zarówno w kuchenkach radarowych, jak i mikrofalowych). Rezonator ma kształt zbliżony do ściętego metalowego stożka – jeden koniec jest szerszy od drugiego. Dzięki odpowiednio dobranym wymiarom rezonują w nim fale elektromagnetyczne o określonej długości. Zakłada się, że fale te przyspieszają w kierunku szerszego końca i zwalniają w kierunku węższego końca. Różnica prędkości przemieszczania się fali powinna prowadzić do różnicy ciśnienia promieniowania wywieranego na przeciwległe końce rezonatora, a tym samym do powstania napęd pojazdu. Ta sekwencja będzie działać w kierunku szerszej podstawy. Problem w tym, że według krytyków Scheuera efekt ten kompensuje oddziaływanie fal na boczne ścianki stożka.

8. Dysza silnika jonowego

Silnik odrzutowy lub rakietowy popycha pojazd (ciąg), wyrzucając przyspieszone spaliny. Silnik jonowy stosowany w sondach kosmicznych również emituje gaz (8), ale w postaci jonów przyspieszanych w polu elektromagnetycznym. EmDrive nic z tego nie wysadza.

według Trzecie prawo Newtona na każde działanie istnieje przeciwna i równa reakcja, to znaczy wzajemne działania dwóch ciał są zawsze równe i przeciwne. Jeśli opieramy się o ścianę, to też na nas naciska, choć nigdzie nie pójdzie. Jak on mówi zasada zachowania pęduJeżeli siły zewnętrzne (oddziaływania) nie działają na układ ciał, to układ ten ma stały pęd. Krótko mówiąc, EmDrive nie powinien działać. Ale to działa. Przynajmniej tak pokazują urządzenia wykrywające.

Moc zbudowanych dotychczas prototypów nie powala ich z nóg, choć, jak już wspomnieliśmy, niektóre z stosowanych w praktyce silników jonowych pracują w tych zakresach mikronewtonowskich. Według Scheuera ciąg w EmDrive można znacznie zwiększyć dzięki zastosowaniu nadprzewodników.

Teoria fal pilotujących

Teoria fal pilotujących została podana przez naukowców NASA jako możliwa naukowa podstawa działania EmDrive. Jest to pierwsza znana teoria ukrytych zmiennych przedstawiona przez Ludwika de Broglie w 1927, później zapomniany, następnie odnaleziony i udoskonalony Dawid Bohm - teraz nazywany teoria de Broglie-Bohma. Jest pozbawiony problemów, które istnieją w standardowej interpretacji mechaniki kwantowej, takich jak natychmiastowe załamanie funkcji falowej i problem pomiaru (znany jako paradoks kota Schrödingera).

to teoria nielokalnaoznacza to, że na ruch danej cząstki ma bezpośredni wpływ ruch innych cząstek w układzie. Jednak ta nielokalność nie pozwala na przekazywanie informacji z prędkością większą niż prędkość światła, a zatem nie jest sprzeczna z teorią względności. Teoria fal pilotujących pozostaje jedną z kilku interpretacji mechaniki kwantowej. Jak dotąd nie znaleziono eksperymentalnych różnic między przewidywaniami teorii fal pilotujących a standardową interpretacją mechaniki kwantowej.

W swojej publikacji z 1926 r. Max Born zaproponował, że funkcją falową równania falowego Schrödingera jest gęstość prawdopodobieństwa znalezienia cząstki. To dla tego pomysłu de Broglie rozwinął teorię fal pilotujących i rozwinął funkcję fal pilotujących. Pierwotnie zaproponował podejście podwójnego rozwiązania, w którym obiekt kwantowy zawiera falę fizyczną (falę u) w rzeczywistej przestrzeni, mającą sferyczny osobliwy obszar, który powoduje zachowanie podobne do cząstek. W tej oryginalnej formie teorii badacz nie postulował istnienia cząstki kwantowej. Później sformułował teorię fal pilotujących i przedstawił ją na słynnej konferencji Solvaya w 1927 roku. Wolfgang Pauli założył jednak, że taki model nie byłby poprawny dla nieelastycznego rozpraszania cząstek. De Broglie nie znalazł

na tę odpowiedź i wkrótce porzucił koncepcję fali pilotowej. Nigdy nie rozwinął swojej teorii, która obejmowałaby losowość.

wiele cząstek.

W 1952 David Bohm na nowo odkrył teorię fal pilotujących. Teoria de Broglie-Bohma została ostatecznie uznana za właściwą interpretację mechaniki kwantowej i stanowi poważną alternatywę dla najpopularniejszej dotychczas interpretacji kopenhaskiej. Co ważne, jest wolny od paradoksu pomiarowego, który koliduje ze standardową interpretacją mechaniki kwantowej.

Położenia i pęd cząstek są zmiennymi ukrytymi w tym sensie, że każda cząstka ma dobrze określone współrzędne i pęd w dowolnym momencie. Nie można jednak zmierzyć obu tych wielkości jednocześnie, gdyż każdy pomiar jednej zaburza wartość drugiej – zgodnie z art. Zasada nieoznaczoności Heisenberga. Zbiór cząstek ma odpowiednią falę materii ewoluującą zgodnie z równaniem Schrödingera. Każda cząsteczka podąża deterministyczną trajektorią kontrolowaną przez falę pilotującą. Razem gęstość cząstek odpowiada wysokości amplitudy funkcji falowej. Funkcja falowa jest niezależna od cząstek i może istnieć jako pusta funkcja falowa.

W interpretacji kopenhaskiej cząstki nie mają ustalonego położenia, dopóki nie zostaną zaobserwowane. W teorii fal

pozycje pilota cząstek są dobrze określone, ale ma to różne poważne konsekwencje dla całej fizyki - stąd

również ta teoria nie jest zbyt popularna. Pozwala jednak wyjaśnić, jak działa EmDrive.

„Jeśli medium może przenosić wibracje akustyczne, to jego komponenty mogą wchodzić w interakcje i przekazywać pęd” – pisze zespół badawczy NASA w publikacji z listopada 2016 r. naruszają prawa dynamiki Newtona.

Najwyraźniej jedną z konsekwencji tej interpretacji jest to, że EmDrive poruszy się, jakby „odpychał się” od Wszechświata.

 EmDrive nie powinien łamać praw fizyki...

… mówi Mike McCulloch z University of Plymouth, proponując nową teorię, która sugeruje inny sposób myślenia o ruchu i bezwładności obiektów o bardzo małych przyspieszeniach. Gdyby miał rację, w końcu nazwalibyśmy tajemniczy napęd „nieinercyjnym”, ponieważ to właśnie bezwładność, czyli bezwładność, prześladuje brytyjskiego badacza.

Bezwładność jest charakterystyczna dla wszystkich obiektów, które mają masę, reagując na zmianę kierunku lub przyspieszenie. Innymi słowy, masę można traktować jako miarę bezwładności. Choć wydaje nam się to dobrze znaną koncepcją, sama jej natura nie jest tak oczywista. Koncepcja McCullocha opiera się na założeniu, że bezwładność wynika z efektu przewidywanego przez ogólną teorię względności, zwanego Promieniowanie Unrua to promieniowanie ciała doskonale czarnego działające na przyspieszające obiekty. Z drugiej strony możemy powiedzieć, że rośnie, gdy przyspieszamy.

O EmDrive Koncepcja McCullocha opiera się na następującej myśli: jeśli fotony mają jakąkolwiek masę, muszą doświadczyć bezwładności po odbiciu. Jednak promieniowanie Unruha jest w tym przypadku bardzo małe. Tak mały, że może wchodzić w interakcje z najbliższym otoczeniem. W przypadku EmDrive jest to stożek konstrukcji „silnika”. Stożek pozwala na promieniowanie Unruha o określonej długości na szerszym końcu i promieniowanie o krótszej długości na węższym końcu. Fotony są odbijane, więc ich bezwładność w komorze musi się zmienić. A z zasady zachowania pędu, która wbrew częstym opiniom o EmDrive nie jest w tej interpretacji naruszana, wynika, że ​​należy w ten sposób tworzyć trakcję.

Teoria McCullocha z jednej strony eliminuje problem zachowania pędu, az drugiej pozostaje na uboczu głównego nurtu naukowego. Z naukowego punktu widzenia dyskusyjne jest założenie, że fotony mają masę bezwładną. Co więcej, logicznie rzecz biorąc, prędkość światła wewnątrz komory powinna się zmieniać. Jest to dość trudne do zaakceptowania przez fizyków.

Czy to naprawdę sznurek?

Pomimo wspomnianych powyżej pozytywnych wyników badania trakcji EmDrive, krytycy wciąż są temu przeciwni. Zauważają, że wbrew doniesieniom mediów, NASA musi jeszcze udowodnić, że silnik faktycznie działa. Jest to możliwe na przykład z absolutną pewnością błędy eksperymentalnespowodowane między innymi przez parowanie materiałów wchodzących w skład układu napędowego.

Krytycy twierdzą, że siła fali elektromagnetycznej w obu kierunkach jest w rzeczywistości równoważna. Mamy do czynienia z inną szerokością pojemnika, ale to niczego nie zmienia, bo mikrofale, odbite od szerszego końca, wracając, padają nie tylko na węższe dno, ale i na ścianki. Sceptycy rozważali na przykład stworzenie lekkiego ciągu za pomocą przepływu powietrza, ale NASA wykluczyła to po testach w komorze próżniowej. Jednocześnie inni naukowcy z pokorą zaakceptowali nowe dane, szukając sposobu na sensowne pogodzenie ich z zasadą zachowania pędu.

Niektórzy wątpią, że eksperyment ten rozróżnia specyficzny ciąg silnika i efekt nagrzewania układu traktowanego prądem elektrycznym (9). W konfiguracji eksperymentalnej NASA bardzo duża ilość energii cieplnej wchodzi do cylindra, co może zmienić rozkład masy i środek ciężkości, powodując wykrycie ciągu EmDrive w urządzeniach pomiarowych.

9. Obrazy termiczne systemu podczas testowania

Miłośnicy EmDrive tak mówią sekret tkwi m.in. w kształcie stożkowego walcadlatego właśnie pojawia się linia. Sceptycy odpowiadają, że warto byłoby przetestować niemożliwy siłownik z normalnym cylindrem. Gdyby bowiem istniał ciąg w tak konwencjonalnej, niestożkowej konstrukcji, podważyłoby to niektóre „mistyczne” twierdzenia dotyczące EmDrive, a także wzmocniłoby podejrzenie, że znane efekty termiczne „niemożliwego silnika” działają w Zestaw doświadczalny.

„Wydajność” silnika, mierzona w eksperymentach NASA Eagleworks, jest również wątpliwa. Przy zastosowaniu 40 W ciąg mierzono na poziomie 40 mikronów - w granicach plus minus 20 mikronów. To jest 50% błąd. Po zwiększeniu mocy do 60 watów pomiary wydajności stały się jeszcze mniej dokładne. Jednak nawet jeśli weźmiemy te dane za dobrą monetę, nowy typ napędu nadal wytwarza tylko jedną dziesiątą mocy na kilowat energii elektrycznej, jaką można uzyskać za pomocą zaawansowanych silników jonowych, takich jak NSTAR lub NEXT.

Sceptycy wzywają do dalszych, dokładniejszych i oczywiście niezależnych testów. Przypominają, że ciąg EmDrive pojawił się w chińskich eksperymentach w 2012 roku i zniknął po ulepszeniu metod eksperymentalnych i pomiarowych.

Sprawdzanie prawdy na orbicie

Ostateczną (?) odpowiedź na pytanie, czy napęd współpracuje z komorą rezonansową, daje wspomniany już Guido Fett – wynalazca wariantu tej koncepcji, tzw. Kanna Drive. Jego zdaniem sceptycy i krytycy będą mieli usta zamknięte, wysyłając na orbitę satelitę napędzanego tym silnikiem. Oczywiście zamknie się, jeśli Cannae Drive rzeczywiście wystrzeli satelitę.

Sonda wielkości 6 jednostek CubeSat (czyli około 10×20×30 cm) powinna zostać podniesiona na wysokość 241 km, gdzie pozostanie przez około pół roku. Tradycyjne satelity tej wielkości zabrakło paliwa korekcyjnego po około sześciu tygodniach. Zasilany energią słoneczną EmDrive usunie to ograniczenie.

Aby skonstruować urządzenie, Cannae Inc., obsługiwane przez Fetta, Inc. założyła spółkę z LAI International i SpaceQuest Ltd, mającą doświadczenie jako dostawca części zamiennych, m.in. dla producenta lotnictwa i mikrosatelitów. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, to Tezeusz, bo tak nazywa się nowe przedsięwzięcie, pierwszy mikrosatelita EmDrive mógłby wystrzelić w 2017 roku.

To tylko fotony, mówią Finowie.

Kilka miesięcy przed opublikowaniem wyników NASA recenzowane czasopismo AIP Advances opublikowało artykuł na temat kontrowersyjnego silnika EmDrive. Jego autorzy, profesor fizyki Arto Annila z Uniwersytetu w Helsinkach, dr Erkki Kolehmainen z Uniwersytetu Jyväskylä w dziedzinie chemii organicznej oraz fizyk Patrick Grahn z Comsol, twierdzą, że EmDrive zyskuje ciąg dzięki uwolnieniu fotonów z zamkniętej komory.

Profesor Annila jest znanym badaczem sił natury. Jest autorem blisko pięćdziesięciu artykułów opublikowanych w prestiżowych czasopismach. Jego teorie znalazły zastosowanie w badaniach nad ciemną energią i ciemną materią, ewolucją, ekonomią i neuronauką. Annila jest kategoryczna: EmDrive jest jak każdy inny silnik. Zabiera paliwo i tworzy ciąg.

Po stronie paliwowej wszystko jest proste i jasne dla wszystkich - mikrofale są wysyłane do silnika. Problem w tym, że nic z niego nie widać, więc ludzie myślą, że silnik nie działa. Jak więc może wyjść z tego coś niewykrywalnego? Fotony odbijają się tam iz powrotem w komorze. Niektóre z nich poruszają się w tym samym kierunku i z tą samą prędkością, ale ich faza jest przesunięta o 180 stopni. Dlatego jeśli podróżują w tej konfiguracji, wzajemnie znoszą swoje pola elektromagnetyczne. To tak, jakby fale wody poruszały się razem, gdy jedna jest przesunięta względem drugiej, tak że wzajemnie się znoszą. Woda nie znika, wciąż tam jest. Podobnie fotony przenoszące pęd nie znikają, nawet jeśli nie są widoczne jako światło. A jeśli fale nie mają już właściwości elektromagnetycznych, bo zostały wyeliminowane, to nie odbijają się od ścian komory i jej nie opuszczają. Mamy więc napęd dzięki parom fotonów.

Łódź zanurzona we względnej czasoprzestrzeni

Znany fizyk James F. Woodward (10) uważa natomiast, że fizyczną podstawą działania nowego typu urządzenia napędowego jest tzw. zasadzka Maha. Woodward sformułował nielokalną teorię matematyczną opartą na zasadzie Macha. Przede wszystkim jednak jego teoria jest weryfikowalna, ponieważ przewiduje skutki fizyczne.

Woodward mówi, że jeśli gęstość masy i energii dowolnego układu zmienia się w czasie, masa tego układu zmienia się o wielkość proporcjonalną do drugiej pochodnej zmiany gęstości danego układu.

Jeśli np. kondensator ceramiczny o masie 1 kg naładujemy raz dodatnim, czasem ujemnym napięciem, które zmienia się z częstotliwością 10 kHz i przekazuje moc np. 100 W – teoria Woodwarda przewiduje, że masa kondensatora powinna się zmieniać ± 10 miligramów wokół pierwotnej wartości masy przy częstotliwości 20 kHz. Przewidywanie to zostało potwierdzone w laboratorium, a tym samym zasada Macha została potwierdzona empirycznie.

Ernst Mach uważał, że ciało porusza się jednostajnie nie względem przestrzeni absolutnej, ale względem środka masy wszystkich innych ciał Wszechświata. Bezwładność ciała jest wynikiem jego interakcji z innymi ciałami. Według wielu fizyków pełna realizacja zasady Macha dowodziłaby całkowitej zależności geometrii czasoprzestrzeni od rozmieszczenia materii we Wszechświecie, a odpowiadająca jej teoria byłaby teorią względnej czasoprzestrzeni.

Wizualnie tę koncepcję silnika EmDrive można porównać do wiosłowania w oceanie. A ten ocean to Wszechświat. Ruch będzie zachowywał się mniej więcej jak wiosło, które zanurza się w wodzie tworzącej wszechświat i odpycha się od niej. A najciekawsze w tym wszystkim jest to, że fizyka jest teraz w takim stanie, że takie metafory wcale nie wydają się science fiction i poezją.

Nie tylko EmDrive, czyli dyski kosmiczne przyszłości

Chociaż silnik Scheuera zapewnił tylko minimalne przyspieszenie, już ma przed sobą wielką przyszłość w kosmosie, która zabierze nas na Marsa i dalej. Nie jest to jednak jedyna nadzieja na naprawdę szybki i wydajny silnik statku kosmicznego. Oto kilka innych koncepcji:

•  napęd jądrowy. Polegałoby to na odpaleniu bomb atomowych i skierowaniu siły ich wybuchu „beczką” na rufę statku. Eksplozje nuklearne wytworzą siłę uderzenia, która „pchnie” statek do przodu. Niewybuchową opcją byłoby użycie rozszczepialnego materiału solnego, takiego jak bromek uranu, rozpuszczonego w wodzie. Paliwo takie przechowywane jest w rzędzie zbiorników, oddzielonych od siebie warstwą trwałego materiału z dodatkiem boru, wytrzymałego

  pochłaniacz neutronów, który zapobiega ich przepływowi między pojemnikami. Gdy uruchamiamy silnik, materiał ze wszystkich zbiorników łączy się, co powoduje reakcję łańcuchową, a roztwór soli w wodzie zamienia się w plazmę, która opuszczając dyszę rakiety chronioną przed ogromną temperaturą plazmy przez pole magnetyczne, daje stały ciąg. Szacuje się, że ta metoda może przyspieszyć rakietę do 6 m/s, a nawet więcej. Jednak przy tej metodzie potrzebne są duże ilości paliwa jądrowego - dla statku ważącego tysiąc ton byłoby to aż 10 XNUMX ton. ton uranu.

• Silnik Fusion wykorzystujący deuter. Plazma o temperaturze około 500 milionów stopni Celsjusza, która daje ciąg, stanowi poważny problem dla projektantów, np. dysze wydechowe. Jednak prędkość, jaką teoretycznie można by w tym przypadku osiągnąć, jest zbliżona do jednej dziesiątej prędkości światła, czyli do 30 XNUMX. km/s. Ta opcja jest jednak nadal technicznie niewykonalna.
• Antymateria. Ta dziwna rzecz naprawdę istnieje - w CERN i Fermilab udało nam się zebrać około bilionów antyprotonów, czyli jednego pikogramu antymaterii, za pomocą pierścieni zbierających. Teoretycznie antymateria może być przechowywana w tzw. pułapkach Penninga, w których pole magnetyczne zapobiega jej zderzeniu ze ściankami pojemnika. Zniszczenie antymaterii przez zwykłe

  z substancją, na przykład z wodorem, daje gigantyczną energię z wysokoenergetycznej plazmy w pułapce magnetycznej. Teoretycznie pojazd napędzany energią anihilacji materii i antymaterii mógłby przyspieszyć do 90% prędkości światła. Jednak w praktyce produkcja antymaterii jest niezwykle trudna i kosztowna. Do wyprodukowania danej partii potrzeba dziesięć milionów razy więcej energii, niż jest w stanie wyprodukować później.

• słoneczne żagle. To koncepcja napędu, która jest znana od wielu lat, ale wciąż czeka, przynajmniej wstępnie, na realizację. Żagle będą działać z wykorzystaniem efektu fotoelektrycznego opisanego przez Einsteina. Jednak ich powierzchnia musi być bardzo duża. Sam żagiel musi być również bardzo cienki, aby konstrukcja nie ważyła zbyt wiele.
• Jednostka napędu . Fantomowie twierdzą, że wystarczy… zakrzywić przestrzeń, co w rzeczywistości skraca odległość między pojazdem a celem i zwiększa dystans za nim. W ten sposób sam pasażer porusza się tylko trochę, ale w „bańce” pokonuje ogromną odległość. Choć brzmi to fantastycznie, naukowcy NASA eksperymentują całkiem poważnie.

  z efektami na fotony. W 1994 roku fizyk dr Miguel Alcubierre zaproponował naukową teorię opisującą, jak taki silnik może działać. W rzeczywistości byłby to jakiś trik - zamiast poruszać się z prędkością większą niż prędkość światła, zmodyfikowałby samą czasoprzestrzeń. Niestety nie licz na to, że w najbliższym czasie dostaniesz płytę. Jednym z wielu problemów jest to, że statek napędzany w ten sposób będzie potrzebował ujemnej energii, aby go zasilić. Prawdą jest, że ten rodzaj energii jest znany fizyce teoretycznej - teoretyczny model próżni jako nieskończonego morza cząstek o ujemnej energii został po raz pierwszy zaproponowany przez brytyjskiego fizyka Paula Diraca w 1930 roku, aby wyjaśnić istnienie przewidywanego kwantu energii ujemnej państw. zgodnie z równaniem Diraca dla elektronów relatywistycznych.

  W fizyce klasycznej przyjmuje się, że w przyrodzie istnieje tylko rozwiązanie z energią dodatnią, a rozwiązanie z energią ujemną nie ma sensu. Jednak równanie Diraca postuluje istnienie procesów, w których rozwiązanie ujemne może powstać z „normalnych” cząstek dodatnich, a zatem nie można go zignorować. Nie wiadomo jednak, czy w dostępnej nam rzeczywistości można wytworzyć negatywną energię.

  Istnieje wiele problemów z wykonaniem napędu. Komunikacja wydaje się być jedną z najważniejszych. Na przykład nie wiadomo, w jaki sposób statek mógłby komunikować się z otaczającymi obszarami czasoprzestrzeni, poruszając się z prędkością większą niż prędkość światła? Zapobiegnie to również wyłączeniu lub uruchomieniu napędu.