Upanje astronavtike
Pred nekaj meseci je laboratorij Eagleworks, ki se nahaja v Centru za vesoljske polete Lyndona B. Johnsona v Houstonu, potrdil delovanje motorja EmDrive, ki mora kršiti enega od temeljnih zakonov fizike – zakon o ohranitvi zagona. Rezultati testa so bili nato potrjeni v vakuumu (1), kar je razblinilo skeptike glede enega od argumentov proti tej tehnologiji.
1. Slika testov Fettijevega motorja, obešenega na nihalu v vakuumu.
Vendar kritiki še vedno poudarjajo, da v nasprotju s poročanjem medijev, NASA motor še ni dokazano deloval.
Na primer, eksperimentalne napake, ki jih povzroča predvsem izhlapevanje materialov, ki sestavljajo pogonski sistem EmDrive - ali bolje rečeno Cannae Drive, saj je tako ameriški oblikovalec Guido Fetta poimenoval svojo različico EmDrive.
Od kod ta naglica?
Trenutno v uporabi motorji vesoljskih plovil zahtevajo, da se plin izvrže iz šobe, kar povzroči, da se ladja odbije v nasprotno smer. Motor, ki za delovanje ne potrebuje takšnega plina, bi bil velik preboj.
Trenutno, tudi če bi vesoljsko plovilo imelo dostop do neomejenega vira sončne energije, kot je to v primeru elektroionski potisniki, za delo potrebuje gorivo, katerega vir je omejen.
EmDrive je bil prvotno zamisel Rogerja Scheuerja (2), enega najuglednejših evropskih letalskih strokovnjakov. To zasnovo je predstavil v obliki stožčaste posode (3).
En konec resonatorja je širši od drugega, njegove dimenzije pa so izbrane tako, da zagotavljajo resonanco za elektromagnetne valove določene dolžine.
Posledično se morajo ti valovi, ki se širijo proti širšemu koncu, pospešiti, proti ožjemu koncu pa se morajo upočasniti.
Pričakuje se, da bodo zaradi različnih hitrosti gibanja valovne fronte izvajale različen sevalni pritisk na nasprotnih koncih resonatorja in s tem ustvarile potisk, ki ni nič, ki poganja ladjo.
No, Newton, imamo problem! Ker po nam znani fiziki, če ne uporabiš dodatne sile, zagon nima pravice rasti. Teoretično EmDrive deluje z uporabo pojava sevalnega tlaka. Skupinska hitrost elektromagnetnega valovanja in s tem sila, ki jo povzroča, sta lahko odvisna od geometrije valovoda, v katerem se širi.
Po Scheuerjevi zamisli, če zgradite stožčasti valovod tako, da se valovna hitrost na enem koncu bistveno razlikuje od valovne hitrosti na drugem koncu, potem z odbojom tega vala med obema koncema dobite razliko v tlaku sevanja , tj. sila, ki zadostuje za dosego potiska (4).
Po Scheuerju EmDrive ne krši zakonov fizike, ampak uporablja Einsteinovo teorijo – motor je v drugem referenčnem okviru kot »delovni« val v njem. Do zdaj so bili izdelani le zelo majhni prototipi EmDrive s potisnimi silami v območju mikro Newtonov.
Kot lahko vidite, vsi ne opustijo tega koncepta takoj, ko nastajajo novi prototipi. Na primer, velika raziskovalna ustanova, kot je kitajska politehnična univerza Xi'an Northwest, je izvedla poskuse, ki so povzročili prototip motorja s potiskom 720 mikronjutonov.
Morda ni veliko, vendar se nekateri od njih uporabljajo astronavtika, ionski potisniki sploh ne ustvarjajo več. Različica EmDrive, ki jo je testirala NASA, je delo ameriškega oblikovalca Guida Fettija. Vakuumsko testiranje nihala je potrdilo, da doseže potisk 30-50 mikronewtonov.
Ali je bilo načelo ohranjanja zagona razveljavljeno? Verjetno ne. Nasini strokovnjaki pojasnjujejo delovanje motorja, natančneje interakcijo z delci materije in antimaterije, ki se v kvantnem vakuumu medsebojno izničijo, nato pa se medsebojno izničijo. Zdaj, ko se je izkazalo, da naprava deluje, bi bilo primerno preučiti, kako deluje EmDrive.
3. Eden od modelov motorja EmDrive
Kdo ne razume zakonov fizike?
Moč, ki jo ponujajo do sedaj izdelani prototipi, vas ne zbije z nog, čeprav, kot smo že omenili, nekateri ionski motorji delujejo v območju mikronjutonov.
4. EmDrive - princip delovanja
Po Scheuerju se lahko potisk v EmDrive močno poveča z uporabo superprevodnikov.
Vendar pa po mnenju Johna P. Costellija, znanega avstralskega fizika, Scheuer "ne razume zakonov fizike" in med drugim dela temeljno napako, ker v svojih shemah ni upošteval sile, ki deluje s sevanjem na stranskih stenah resonatorja.
Pojasnilo, objavljeno na spletni strani Shawyer's Satellite Propulsion Research Ltd, pravi, da je to zanemarljiv znesek. Vendar pa kritiki dodajajo, da Scheuerjeva teorija ni bila objavljena v nobeni recenzirani znanstveni reviji.
Najbolj dvomljivo je ignoriranje načela ohranjanja zagona, čeprav sam Scheuer trdi, da ga delovanje pogona sploh ne krši. Dejstvo je, da avtor naprave še ni objavil niti enega članka o njej v recenzirani reviji.
Edine objave so se pojavile v ljudskem tisku, vklj. v The New Scientist. Njegovi uredniki so bili kritizirani zaradi senzacionalističnega tona članka. Mesec dni kasneje je založba natisnila pojasnila in ... opravičila za objavljeno besedilo.
