Club Aurora

ЕmDrive — невъзможният двигател

декември 26th, 2016 by

Годината е 2000. Британският ави­о­ин­же­нер Роджър Шойър съз­да­ва ком­па­ни­я­та Satellite Propulsion Research Ltd., след ка­то ня­кол­ко де­се­ти­ле­тия е ра­бо­тил в от­б­ра­ни­тел­на­та и ае­ро­кос­ми­чес­ка­та ин­дус­т­рия на Обединеното Кралство. Идеята, ко­я­то стои зад та­зи ком­па­ния, е без­с­пор­но ре­во­лю­ци­он­на и до­ри прек­рач­ва гра­ни­ца­та на здра­вия ра­зум. Шойър се на­дя­ва да съз­да­де дви­га­тел, чрез кой­то се по­лу­ча­ва тег­ли­тел­на си­ла, без от­де­ля­не на ре­ак­тив­но ве­щес­т­во – ин­же­нер­ни­ят ек­ви­ва­лент на са­мо­из­дър­п­ва­щия се от бла­то­то ба­рон Мюнхаузен.

И са­мо след две го­ди­ни Шойър ус­пя­ва. Пред све­та е пред­с­та­вен ра­бо­тещ про­то­тип на не­въз­мож­ния дви­га­тел. Той се на­ри­ча EmDrive – за­иг­рав­ка с Елек­т­роМаг­не­тиз­ма, кой­то стои (уж) в ос­но­ва­та му. Шойър твър­ди, че е по­лу­чил 0,02 N тя­га при вка­ра­ни 850 W елек­т­ри­чес­ка енер­гия в ус­т­ройс­т­во, на­по­до­бя­ва­що мик­ро­въл­но­ва­та ви печ­ка. И съв­сем ес­тес­т­ве­но още то­га­ва ус­пя­ва да прив­ле­че ме­дий­но­то вни­ма­ние. Като под ме­дий­но вни­ма­ние ня­ма­ме пред­вид жъл­ти таб­ло­и­ди, а ре­но­ми­ра­ни на­уч­ни из­да­ния ка­то “New Scientist”. Разбира се всич­ко то­ва не пре­чи през го­ди­ни­те Шойър неп­ре­къс­на­то да бъ­де уп­рек­ван от кон­сер­ва­тив­на­та ака­де­мич­на об­щ­ност, че той е прос­то обик­но­вен шар­ла­та­нин, не­за­ви­си­мо от фак­та, че „дви­га­те­лят“ му е тес­т­ван ве­че мно­гок­рат­но от раз­лич­ни ин­с­ти­ту­ции, ко­и­то ня­мат ни­що об­що с Шойър, и ре­зул­та­ти­те ви­на­ги са в не­го­ва пол­за. Всъщност EmDrive е ед­на ис­тин­с­ка съв­ре­мен­на на­уч­на мис­те­рия, тъй ка­то ни­кой не знае за­що ра­бо­ти, а ако всъщ­ност не ра­бо­ти, ни­кой не мо­же да до­ка­же как­ва точ­но из­мер­ва­тел­на греш­ка до­пус­кат всич­ки, за­ни­ма­ва­щи се с не­го.

Прототипът на EmDrive, изработен от компанията на Шойър - Satellite Propulsion Research. Изображение: emdrive.com

Прототипът на EmDrive, из­ра­бо­тен от ком­па­ни­я­та на Шойър — Satellite Propulsion Research. Изображение: emdrive​.com

Но как­во е всъщ­ност EmDrive? Както сме пи­са­ли и пре­ди, в кон­с­т­рук­тив­но от­но­ше­ние EmDrive е впе­чат­ля­ва­що прост и при­ли­ча на не­що ко­е­то все­ки с мал­ко сво­бод­но вре­ме мо­же да сгло­би в га­ра­жа си сам с под­ръч­ни ма­те­ри­а­ли. Той на­по­до­бя­ва ко­ну­со­об­раз­на ме­тал­на ку­хи­на, ка­то ед­на­та ѝ ос­но­ва е с по-​голяма площ от дру­га­та. В та­зи ку­хи­на се вкар­ва по въл­но­вод мик­ро­въл­но­во лъ­че­ние, ге­не­ри­ра­но в маг­нет­рон, кой­то, как­то ка­зах, не се раз­ли­ча­ва от маг­нет­ро­ни­те, из­пол­з­ва­ни ма­со­во в мик­ро­въл­но­ви­те печ­ки и ра­да­ри­те. И то­ва е прак­ти­чес­ки всич­ко! Посочената опит­на пос­та­нов­ка ге­не­ри­ра тя­га, вяр­но – ми­жа­ва тя­га, но все пак тя­га, та­ка че EmDrive се от­мес­т­ва по по­со­ка на го­ля­ма­та си ос­но­ва. Номерът из­г­леж­да е в то­ва, че ме­тал­на­та ку­хи­на не е прос­то ме­тал­на ку­хи­на, а обе­мен ре­зо­на­тор с ви­сок ко­е­фи­ци­ент на ка­чес­т­во­то, чий­то раз­ме­ри са та­ка под­б­ра­ни, че да се съз­да­ва ре­зо­нанс за оп­ре­де­ле­на чес­то­та, съв­па­да­ща с чес­то­та­та на вкар­ва­но­то мик­ро­въл­но­во из­лъч­ва­не.

Схема на ра­бо­та на EmDrive, спо­ред Роджър Шойър. Изображение: emdrive​.com

Тук е не­об­хо­ди­мо да нап­ра­вим ед­но от­к­ло­не­ние за не­из­ку­ше­ни­те в те­о­ри­я­та на елек­т­ро­маг­не­тиз­ма. Както зна­е­те, вся­ко сво­бод­но раз­п­рос­т­ра­ня­ва­що се елек­т­ро­маг­нит­но из­лъч­ва­не съ­дър­жа в се­бе си как­то елек­т­рич­на, та­ка и маг­нит­на със­тав­ка, чий­то по­ле­та са пер­пен­ди­ку­ляр­ни ед­но на дру­го и пер­пен­ди­ку­ляр­ни на по­со­ка­та на дви­же­ние. Ето та­ка:

Ала как­во се случ­ва, ако елек­т­ро­маг­нит­но­то из­лъч­ва­не не се раз­п­рос­т­ра­ня­ва сво­бод­но, а сме го вка­ра­ли в ня­как­ва „на­соч­ва­ща“ струк­ту­ра — ме­та­лен или оп­ти­чен про­вод­ник, въл­но­вод? Очевидно тук тряб­ва да от­че­тем и про­це­си ка­то реф­рак­ция (пре­чуп­ва­не) и реф­лек­ция (от­ра­же­ние) на елек­т­ро­маг­нит­на­та въл­на. Анализът на та­зи за­да­ча се из­вър­ш­ва пос­ред­с­т­вом ре­ша­ва­не на ди­фе­рен­ци­ал­ни­те урав­не­ния на Максуел, опис­ва­щи елек­т­ро­маг­не­тиз­ма. Нещо, ко­е­то да­леч над­х­вър­ля ни­во­то ни тук, но ако слу­чай­но ис­ка­те да се за­поз­на­е­те по-​обстойно с та­зи за­да­ча, то пре­по­ръч­ва­ме ви да пог­лед­не­те тук и тук. Ние ще се за­до­во­лим са­мо с из­во­ди­те, а те са, че в един въл­но­вод в за­ви­си­мост от ге­о­мет­рич­на­та му фор­ма, раз­ме­ри и чес­то­та на елек­т­ро­маг­нит­но­то треп­те­ние е въз­мож­но да се по­лу­чат мно­го по-​сложни фор­ми на елек­т­ро­маг­нит­но­то по­ле, от илюс­т­ри­ра­но­то по-​горе. Те се на­ри­чат мо­до­ве и най-​общо се гру­пи­рат по то­ва да­ли има елек­т­рич­на или маг­нит­на със­тав­ка в по­со­ка­та на из­лъч­ва­не­то.

Пример за раз­лич­ни кон­фи­гу­ра­ции на TEM (Transverse electromagnetic) мод на ла­зе­рен сноп в ци­лин­д­ри­чен ка­нал. При ТЕМ мо­да ня­ма ни­то маг­нит­на, ни­то елек­т­рич­на със­тав­ка по по­со­ка­та на дви­же­ние. Различните кон­фи­гу­ра­ции на кар­тин­ка­та са от­бе­ля­за­ни с раз­лич­ни ин­дек­си, ка­то пър­ва­та циф­ра бе­ле­жи броя на ин­тер­фе­рен­т­ни­те ми­ни­му­ми ра­ди­ал­но по ши­ри­на­та на ка­на­ла (с фор­ма­та на пръс­те­ни), а вто­ра­та циф­ра – ин­тер­фер­н­т­ни­те ми­ни­му­ми по ви­со­чи­на на ка­на­ла (с фор­ма­та на лъ­чи). Изображение: https://​en​.wikipedia​.org/​w​i​k​i​/​T​r​a​n​s​v​e​r​s​e​_​m​ode

Или ка­за­но с ня­кол­ко ду­ми – да­же в кон­с­т­рук­ции с прос­та ге­о­мет­рич­на фор­ма елек­т­ро­маг­нит­но­то по­ле при­е­ма слож­на кон­фи­гу­ра­ция. И ко­ну­со­об­раз­на­та ка­ме­ра на EmDrive, то не пра­ви из­к­лю­че­ние. Резониращото мик­ро­въл­но­во лъ­че­ние фор­ми­ра вът­ре в пре­се­че­ния ко­нус e съв­куп­ност от сто­я­щи елек­т­ро­маг­нит­ни въл­ни, ко­я­то се под­чи­ня­ва на ня­как­ва хар­мо­нич­на за­ви­си­мост във вре­ме­то, т.е. елек­т­рич­но­то по­ле се опис­ва от крат­ни на E sin(ωt), а маг­нит­но­то по­ле – от крат­ни на B cos (ωt). Известно е и по ка­къв на­чин мо­гат да се гру­пи­рат си­ло­ви­те ли­нии на маг­нит­но­то и елек­т­рич­но­то по­ле вът­ре в ко­ну­са. Възможни са два на­чи­на:

  • Силовите ли­нии на маг­нит­но­то по­ле вът­ре в ко­ну­са се гру­пи­рат в ок­ръж­нос­ти, раз­по­ло­же­ни в рав­ни­ни, пер­пен­ди­ку­ляр­ни на ос­та на ко­ну­са, а елек­т­рич­ни­те си­ло­ви ли­нии са та­ка на­со­че­ни, че да са пер­пен­ди­ку­ляр­ни на сте­ни­те на ко­ну­са.

Пример за ТМ мо­до­ве в ко­ну­са на EmDrive, под­чи­не­ни на гор­ни­те прин­ци­пи. Магнитното по­ле е изоб­ра­зе­но със си­ни ли­нии, а елек­т­рич­но­то – с чер­ве­ни точ­ки, за­що­то е на­со­че­но от или към нас. Изображение: http://​www​.gregegan​.net/​S​C​I​E​N​C​E​/​C​a​v​i​t​y​/​C​a​v​i​t​y​.​h​tml

  • Силовите ли­нии на маг­нит­но­то по­ле вът­ре в ко­ну­са се гру­пи­рат в ок­ръж­нос­ти, кон­цен­т­ри­ра­ни око­ло „пръс­те­ни“, пер­пен­ди­ку­ляр­ни на ос­та на ко­ну­са, а елек­т­рич­ни­те си­ло­ви ли­нии съ­що се гру­пи­рат в ок­ръж­нос­ти, раз­по­ло­же­ни в рав­ни­ни, пер­пен­ди­ку­ляр­ни на ос­та на ко­ну­са и за раз­ли­ка от пред­ход­ния слу­чай ни­ко­га не кон­так­ту­ват със сте­ни­те на ко­ну­са.

Пример за ТЕ мо­до­ве в ко­ну­са на EmDrive, под­чи­не­ни на гор­ни­те прин­ци­пи. Магнитното по­ле е изоб­ра­зе­но с чер­ве­ни точ­ки (пръс­те­ни­те му са пер­пен­ди­ку­ляр­ни на рав­ни­на­та на кар­тин­ка­та), а елек­т­рич­но­то – със си­ни ли­нии. Изображение: http://​www​.gregegan​.net/​S​C​I​E​N​C​E​/​C​a​v​i​t​y​/​C​a​v​i​t​y​.​h​tml

На ба­за­та на те­зи прин­ци­пи по­ле­та­та мо­гат да се гру­пи­рат в мо­до­ве с най-​разнообразна кон­фи­гу­ра­ция, ко­я­то за­ви­си от чес­то­та­та на вкар­ва­но­то елек­т­ро­маг­нит­но треп­те­ние. Съответно елек­т­ро­маг­нит­на­та енер­гия вът­ре в пре­се­че­ния ко­нус съ­що се раз­п­ре­де­ля не­рав­но­мер­но и в за­ви­си­мост от мо­да мо­же да се кон­цен­т­ри­ра бли­зо до ед­на от две­те ос­но­ви или в сре­да­та. Но па­тен­тът на Шойър изис­к­ва да се взе­ме не как­ва да е чес­то­та на мик­ро­въл­но­во­то из­лъч­ва­не, а ед­на точ­но оп­ре­де­ле­на стой­ност, при ко­я­то нас­тъп­ва яв­ле­ни­е­то ре­зо­нанс.

Aла как­во точ­но е елек­т­ро­маг­нит­ни­ят ре­зо­нанс? В об­щия слу­чай в сте­ни­те на пре­се­че­ния ко­нус (и на вся­ка ед­на ме­тал­на кон­с­т­рук­ция, в ко­я­то се вка­ра елек­т­ро­маг­нит­но из­лъч­ва­не), елек­т­ро­маг­нит­но­то по­ле ин­ду­ци­ра то­ко­ве, ко­и­то из­п­рав­ни пред съп­ро­тив­ле­ни­е­то на ме­та­ла, ге­не­ри­рат топ­ли­на. Нагряват се най-​много учас­тъ­ци­те, къ­де­то елек­т­ро­маг­нит­но­то по­ле е най-​интензивно. Или ина­че ка­за­но има­ме за­гу­би и неп­ре­къс­на­то тряб­ва да вкар­ва­ме елек­т­ро­маг­нит­на енер­гия, за да под­дър­жа­ме по­ле­то вът­ре. Тези за­гу­би са най-​малки при ед­на чес­то­та, на­ре­че­на чес­то­та на ре­зо­нанс. В слу­чая на пре­се­че­ния ко­нус ня­ма фор­му­ла, по ко­я­то да се оп­ре­де­ли ана­ли­тич­но та­зи чес­то­та, тя мо­же да се ус­та­но­ви един­с­т­ве­но ек­с­пе­ри­мен­тал­но или чрез ком­пю­тър­на си­му­ла­ция.

Конфигурация на елек­т­ро­маг­нит­но­то по­ле за две чес­то­ти, при ко­и­то въз­ник­ва ре­зо­нанс – 2179,4 MHz вля­во и 1937 MHz вдяс­но. Както виж­да­те елек­т­ро­маг­нит­на­та енер­гия се раз­п­ре­де­ля съв­сем раз­лич­но при те­зи два слу­чая, ко­и­то опит­но са из­с­лед­ва­ни от NASA. Изображение: https://​forum​.nasaspaceflight​.com/​i​n​d​e​x​.​p​h​p​?​t​o​p​i​c​=​3​9​2​1​4.0 /​ http://​arc​.aiaa​.org/​d​o​i​/​p​d​f​/​1​0​.​2​5​1​4​/​1​.​B​3​6​120

Дотук се за­ни­ма­вах­ме с кон­фи­гу­ра­ци­я­та на по­ле­то в пре­се­че­ния ко­нус, но въ­об­ще не ста­на ду­ма за чу­до­дей­на­та си­ла, ко­я­то го ка­ра да се от­тлас­к­ва в ед­на по­со­ка. От къ­де се взе­ма тя (ако изоб­що се взе­ма от­ня­къ­де)? Оказва се, че всъщ­ност има ня­кол­ко на­чи­на да се съз­да­де та­зи си­ла. Така нап­ри­мер топ­ли­на­та, ге­не­ри­ра­на в сте­ни­те на ко­ну­са, тряб­ва да се от­да­де на окол­но­то прос­т­ран­с­т­во и то­ва ста­ва вклю­чи­тел­но чрез лъ­чист топ­ло­об­мен (ако ко­ну­сът е във ва­ку­ум – са­мо чрез лъ­чист топ­ло­об­мен). Но лъ­чис­ти­ят топ­ло­об­мен е най-​общо ка­за­но из­лъч­ва­не на ин­ф­ра­чер­ве­ни фо­то­ни, все­ки от ко­и­то със соб­с­т­вен им­пулс, та­ка че тех­ни­ят су­ма­рен им­пулс се пре­да­ва на са­мия ко­нус с об­ра­тен знак. Значи за­ра­ди тях той ще се от­тлас­не? Не бър­зай­те тол­ко­ва. Математически мо­же да се до­ка­же, че не­за­ви­си­мо от не­си­мет­рич­на­та фор­ма на ко­ну­са и има­що­то до­ней­де слу­ча­ен ха­рак­тер раз­п­ре­де­ле­ние на елек­т­ро­маг­нит­на­та енер­гия вът­ре, то су­мар­ни­ят им­пулс, кой­то му оказ­ват топ­лин­ни­те фо­то­ни, е ра­вен на ну­ла. И ко­ну­сът ня­ма да се пом­ръд­не, кол­ко­то и да се на­пе­че от­вът­ре.

Обаче Роджър Шойър и под­дръж­ни­ци­те му имат мал­ко по-​различна трак­тов­ка за то­ва как­во се случ­ва в ко­ну­са. „Теоретичната обос­нов­ка“ мо­же­те да я про­че­те­те тук . Както са­ми бих­те се убе­ди­ли, из­ло­же­ни­е­то е дос­та ла­ко­нич­но и до­ней­де неп­ри­ят­но впе­чат­ле­ние пра­вят нат­ра­пе­ни­те още в на­ча­ло­то из­во­ди, ко­и­то ма­ни­пу­ла­тив­но на­соч­ват съз­на­ни­е­то на чи­та­те­ля в же­ла­на­та от ав­то­ра на­со­ка. Ние ще се опи­та­ме да ги пре­раз­ка­жем тук още по-​лаконично. И тъй, Шойър раз­г­леж­да фо­то­ни­те, фор­ми­ра­щи сто­я­щи­те елек­т­ро­маг­нит­ни въл­ни вът­ре в ко­ну­са и си­ла­та, ко­я­то съз­да­ват, от­ра­зя­вай­ки се от две­те му ос­но­ви. Твърдението му е, че две­те си­ли не са рав­ни – фо­то­ни­те на­тис­кат по­ве­че го­ля­ма­та ос­но­ва, от­кол­ко­то мал­ка­та.

Аргументацията на Шойър из­хож­да от ня­кои осо­бе­ни свойс­т­ва, ко­и­то имат елек­т­ро­маг­нит­ни­те из­лъч­ва­ния, ко­га­то ги вка­ра­ме в на­соч­ва­ща струк­ту­ра (ка­то въл­но­вод). Вътре във въл­но­во­да дъл­жи­на­та на въл­на­та на елек­т­ро­маг­нит­но­то из­лъч­ва­не се раз­ли­ча­ва от дъл­жи­на­та на въл­на­та на съ­що­то елек­т­ро­маг­нит­но из­лъч­ва­не, ко­я­то би има­ло, ако се раз­п­рос­т­ра­ня­ва­ше сво­бод­но. Тя е по-​голяма, ка­то то­ва кол­ко по-​голяма е за­ви­си от ге­о­мет­рич­ни­те раз­ме­ри на въл­но­во­да. И за да ста­не още по-​объркано – ос­вен дъл­жи­на­та на въл­на­та се про­ме­ня и ско­рост­та на раз­п­рос­т­ра­не­ние на елек­т­ро­маг­нит­но­то из­лъч­ва­не, ко­я­то пък на­ма­ля­ва*. Идеята е, че по­ра­ди та­зи при­чи­на око­ло ос­но­ва­та на ко­ну­са с по-​голяма площ ско­рост­та на уд­ря­щи­те се в нея мик­ро­въл­но­ви фо­то­ни е по-​голяма, от­кол­ко­то ско­рост­та на уд­ря­щи­те се в мал­ка­та. Разликата в ско­рос­ти­те во­ди до по­я­ва на си­ла, на­со­че­на към го­ля­ма­та ос­но­ва. Поне та­ка твър­ди Шойър. За ка­пак на всич­ко той на­бър­к­ва и Айнщайновата Специална те­о­рия на от­но­си­тел­ност­та, в рам­ки­те на ко­я­то спо­ред не­го EmDrive не е зат­во­ре­на фи­зи­чес­ка сис­те­ма, а от­во­ре­на и фун­да­мен­тал­ни­ят Закон за за­паз­ва­не на им­пул­са е спа­зен.

Защото имен­но тук е ахи­ле­со­ва­та пе­та на EmDrive, ко­я­то ка­ра фи­зи­ци­те да сбръч­к­ват че­ло, щом ка­то чу­ят за не­го. Поне на пръв пог­лед Законът за за­паз­ва­не на им­пул­са (ЗЗИ) е на­ру­шен, а при по-​внимателно вглеж­да­не се оказ­ва, че е на­ру­шен и Законът за за­паз­ва­не на енер­ги­я­та (ЗЗЕ). Ако раз­г­ле­да­ме ед­на ра­ке­та ка­то хрис­то­ма­ти­ен при­мер за ЗЗИ, ще за­бе­ле­жим вед­на­га клю­чо­ва­та раз­ли­ка с EmDrive. При ра­ке­та­та има­ме го­ри­во, ко­е­то се из­х­вър­ля в ед­на­та по­со­ка, и ра­ке­та, ко­я­то се от­мес­т­ва в дру­га­та по­со­ка. Импулсите на го­ри­во­то и на ра­ке­та­та са рав­ни по-​големина и об­рат­ни по знак. При EmDrive ни­що не се из­х­вър­ля, прос­то вка­ра­ни­те вът­ре фо­то­ни на­тис­кат по­ве­че ед­на­та му по­ло­ви­на, от­кол­ко­то дру­га­та по­ло­ви­на. Нещо по­доб­но на чо­век, кой­то ис­ка да из­бу­та нап­ред пи­ка­па си, ка­чен на ка­ро­се­ри­я­та му. Що се от­на­ся до ЗЗЕ – при EmDrive има­ме пос­то­ян­на елек­т­ри­чес­ка енер­гия, ге­не­ри­ра­ща пос­то­ян­но ус­ко­ре­ние, ко­е­то пък от своя стра­на неп­ре­къс­на­то уве­ли­ча­ва ско­рост­та на дви­га­те­ля и съ­от­вет­но ки­не­тич­на­та му енер­гия, та­ка че при про­дъл­жи­тел­но ус­ко­ре­ние се сти­га до мо­мент, в кой­то ки­не­тич­на­та му енер­гия (за­ви­се­ща от квад­ра­та на ско­рост­та) ста­ва по-​голяма, от то­ва, ко­е­то сме вка­ра­ли вът­ре до­то­га­ва. Тъй че Шойър прос­то е при­ну­ден да при­бег­не към Теорията на от­но­си­тел­ност­та, ко­я­то по­на­ча­ло ни­кой не раз­би­ра, за да за­мас­ки­ра при­вид­на­та на­уч­на не­дос­то­вер­ност на тво­ре­ни­е­то си.

Въпреки бе­ли­те кон­ци на те­о­ри­я­та оба­че, как­то не­кол­кок­рат­но бе де­мон­с­т­ри­ра­но от най-​различни из­точ­ни­ци, меж­ду ко­и­то и са­ма­та NASA, EmDrive ра­бо­ти и ге­не­ри­ра тя­га. Или по­не та­ка из­г­леж­да. Най-​простото обяс­не­ние на то­зи факт е, че всич­ки, за­ни­ма­ва­ли се с EmDrive до­пус­кат ня­как­ва об­ща из­мер­ва­тел­на греш­ка или не от­чи­тат всич­ки ефек­ти при ра­бо­та­та на „дви­га­те­ля“. Опитните пос­та­нов­ки към мо­мен­та са ба­зи­ра­ни на ед­на­къв прин­цип за из­мер­ва­не на тя­га­та. Изследваното ус­т­ройс­т­во се пос­та­вя в еди­ния край на лост, ла­ге­ру­ван в сре­да­та, та­ка че мо­мен­тът от евен­ту­ал­но съз­да­де­на­та си­ла да пре­диз­ви­ка ро­та­ция на лос­та.

Схема на опит­на­та пос­тав­ка из­пол­з­ва­на от Harold White и еки­па му към NASA Johnson Space Center. Изображение: http://​arc​.aiaa​.org/​d​o​i​/​p​d​f​/​1​0​.​2​5​1​4​/​1​.​B​3​6​120

Подобна ме­то­ди­ка крие въз­мож­нос­ти за ця­ла пле­я­да от из­мер­ва­тел­ни греш­ки, още по­ве­че ка­то има­ме пред­вид ни­щож­на­та ге­не­ри­ра­на си­ла от EmDrive (не по­ве­че от 1 mN). И без да сме фи­зи­ци, е яс­но, че ко­ну­сът на EmDrive все пак про­пус­ка в окол­но­то прос­т­ран­с­т­во из­вес­т­но ко­ли­чес­т­во елек­т­ро­маг­нит­на енер­гия, ко­я­то кой знае как вли­яе на из­мер­ва­тел­на­та апа­ра­ту­ра. Ето и при­мер за ед­на ко­вар­на греш­ка, ко­я­то про­ва­ли ек­с­пе­ри­мен­та на екип ки­тайс­ки уче­ни, за­ни­ма­ва­щи се с EmDrive. Както ве­че ста­на яс­но, до­ка­то ра­бо­ти EmDrive съз­да­ва мно­го топ­ли­на, ко­я­то се от­да­ва в окол­но­то прос­т­ран­с­т­во през ра­ди­а­тор, по­до­бен на ра­ди­а­то­ри­те из­пол­з­ва­ни за от­веж­да­не на топ­ли­на­та от про­це­со­ри­те и пр. Само че до­ка­то се заг­ря­ва, ра­ди­а­то­рът се раз­ши­ря­ва и из­мес­т­ва цен­тъ­ра си на те­жест­та, та­ка че е въз­мож­но той да съз­да­де мо­мент спря­мо цен­тъ­ра на те­жест­та на EmDrive, кой­то да бъ­де пог­реш­но ин­тер­п­ре­ти­ран ка­то ге­не­ри­ра­на си­ла.

Все пак ка­у­за­та на EmDrive не е на­пъл­но за­гу­бе­на. И фи­зи­ци­те не спи­рат да съз­да­ват хи­по­те­зи за­що ра­бо­ти не­въз­мож­ни­ят дви­га­тел. Сред най-​екстравагантните е хи­по­те­за­та, че EmDrive всъщ­ност об­ме­ня им­пулс с т.нар. кван­тов ва­ку­ум, т.е. той из­т­лас­к­ва на­зад кван­то­ви­те флук­ту­а­ции във ва­ку­у­ма.** Което пък спо­ред дру­ги фи­зи­ци е не­въз­мож­но, тъй ка­то ня­ма от­п­рав­на сис­те­ма, спря­мо ко­я­то да се от­тлас­к­ват тия флук­ту­а­ции.

Изобщо пред­ла­га­ни­те хи­по­те­зи, ко­и­то да обяс­нят EmDrive, спо­де­лят ед­на об­ща чер­та – всич­ки те се ос­но­ва­ват на ме­ко ка­за­но не­яс­ни фи­зи­чес­ки кон­цеп­ции. А то­ва е са­мо още един по­вод да се ус­ми­хем, ка­то се за­мис­лим как не­що тол­ко­ва кон­с­т­рук­тив­но прос­то ка­то EmDrive e спо­соб­но да тръш­не в нок­да­ун фи­зи­ка­та на 21-​ви век.

Предстои да ви­дим да­ли изоб­ре­те­ни­е­то на Роджър Шойър ще се на­ре­ди сред най-​големите съв­ре­мен­ни мис­ти­фи­ка­ции или нап­ро­тив – ще про­ка­ра пъ­тя за но­во по­ко­ле­ние кос­ми­чес­ки ко­ра­би. Макар и мал­ка­та тя­га на EmDrive да ня­ма при­ло­же­ние на зе­мя­та, в кос­ми­чес­ки ус­ло­вия един та­къв дви­га­тел би за­ел мно­го се­ри­оз­на ни­ша. В ус­ло­ви­я­та на ва­ку­ум елек­т­ри­чес­ки­те дви­га­те­ли имат ре­ди­ца пре­дим­с­т­ва (ка­то мал­ко­то тег­ло и спо­соб­ност­та им да се ус­ко­ря­ват до го­ле­ми ско­рос­ти след из­вес­т­но вре­ме), а EmDrive бе се пред­с­та­вил дос­та по-​добре от пре­кия си елек­т­ри­чес­ки кон­ку­рент – йон­ния дви­га­тел.

БЕЛЕЖКИ:

* Тук го­во­рим за т.нар. гру­по­ва ско­рост на елек­т­ро­маг­нит­ния сиг­нал, ко­я­то не тряб­ва да се бър­ка с фа­зо­ва­та му ско­рост. Под те­зи две по­ня­тия се има пред­вид след­но­то – ако си пред­с­та­вим един елек­т­ро­маг­ни­тен им­пулс, из­лъ­чен в прос­т­ран­с­т­во­то, то гру­по­ва­та ско­рост на то­ва из­лъч­ва­не е ско­рост­та, с ко­я­то се дви­жи им­пул­са. Освен та­зи ско­рост оба­че сиг­на­лът има и фа­зо­ва ско­рост – то­ва е ско­рост­та, с ко­я­то се пре­мес­т­ва фа­за­та му, т.е. раз­с­то­я­ни­е­то меж­ду два пи­ка на елек­т­ро­маг­нит­на­та въл­на. В един сво­бод­но раз­п­рос­т­ра­ня­ващ се сиг­нал две­те ско­рос­ти са ед­нак­ви, но във въл­но­вод те се раз­ли­ча­ват. Фазовата ско­рост е труд­но за въз­п­ри­е­ма­не по­ня­тие — тя не но­си енер­гия и мо­же да бъ­де по-​голяма от ско­рост­та на свет­ли­на­та или до­ри от­ри­ца­тел­на.

**Според хи­по­те­за за кван­то­вия ва­ку­ум, ва­ку­у­мът (от­със­т­ви­е­то на ма­те­рия в прос­т­ран­с­т­во­то) всъщ­ност не е ва­ку­ум, а в не­го все пак ос­та­ва ми­ни­мал­но ко­ли­чес­т­во енер­гия, тъй ка­то от вре­ме на вре­ме във ва­ку­у­ма се по­я­вя­ват и из­чез­ват ня­как­ви час­ти­ци и по­ле­та въз ос­но­ва на кван­то­ва­та не­оп­ре­де­ле­ност.

ИЗПОЛЗВАНА ЛИТЕРАТУРА:

Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-​Frequency Cavity in Vacuum, White et al. Journal of propulsion and power, 2015 (http://​arc​.aiaa​.org/​d​o​i​/​p​d​f​/​1​0​.​2​5​1​4​/​1​.​B​3​6​120)

http://​blogs​.discovermagazine​.com/​d​-​b​r​i​e​f​/​2​0​1​6​/​1​1​/​2​1​/​i​m​p​o​s​s​i​b​l​e​-​e​m​d​r​i​v​e​-​t​h​r​u​s​t​e​r​-​c​l​e​a​r​e​d​-​f​i​r​s​t​-​h​u​r​d​l​e​/​#​.​W​F​w​q​M​x​t​9​7cd

https://​en​.wikipedia​.org/​w​i​k​i​/​R​F​_​r​e​s​o​n​a​n​t​_​c​a​v​i​t​y​_​t​h​r​u​s​ter

http://​www​.rexresearch​.com/​s​h​a​w​y​e​r​/​s​h​a​w​y​e​r​.​htm

http://​www​.gregegan​.net/​S​C​I​E​N​C​E​/​C​a​v​i​t​y​/​C​a​v​i​t​y​.​h​tml

avatar

About Еmil Petkov

Емил е ави­а­ци­о­нен ин­же­нер, кой­то се опит­ва да пре­да­де тук сво­и­те зна­ния и опит. Намира кос­мо­са за въл­ну­ва­що мяс­то и се ин­те­ре­су­ва как чрез но­ви­те тех­но­ло­гии ще се приб­ли­жим до не­го.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *
css.php
Page generated in 1,489 seconds. Stats plugin by www.blog.ca