«Невозможный» двигатель EmDrive, вероятно, так и останется невозможным. Прототип двигателя emdrive


Зафиксированную тягу «невозможного двигателя» EmDrive объяснили плохим экранированием

Фотография двигателя EmDrive, подготовленного к монтированию на экспериментальной установке

Martin Tajmar et al.

Исследователи из Дрезденского технического университета измерили тягу «невозможных двигателей», которые не требуют для работы топлива и нарушают закон сохранения импульса, в том числе двигателя EmDrive. Оказалось, что их зарегистрированную экспериментально тягу можно объяснить с помощью неучтенного ранее воздействия магнитного поля Земли, возникающего из-за недостаточно хорошего экранирования приборов. Об этом ученые сообщили на конференции Space Propulsion Conference.

Человечество давно мечтает о межзвездных путешествиях, однако осуществить эту мечту мешает множество технических трудностей. Одна из самых больших трудностей — необходимость нести на борту космического корабля огромную массу топлива, поскольку высокие скорости в космическом пространстве человечество пока что научилось достигать только с помощью реактивной тяги. Чтобы доставить космический корабль к ближайшей звезде — Проксиме Центавра, находящейся на расстоянии около 4,2 световых лет, — за время, сравнимое с человеческой жизнью, потребуется масса топлива, сравнимая с массой Солнца. Конечно, существуют и альтернативные способы разгона космических аппаратов, такие как использование солнечного ветра или лазерного излучения. Например, проект Breakthrough Starshot предлагает запустить к Проксиме Центавра крошечные корабли (массой около одного грамма), которые будут разгоняться за счет солнечного ветра и достигнут звезды в течение двадцати лет. К сожалению, отмасштабировать этот проект на «человеческие» размеры невозможно.

В то же время, существуют и более экзотические типы двигателей, которые могут создавать тягу без реактивной струи. Самый знаменитый из них — это двигатель EmDrive, прототип которого был предложен Роджером Шойером еще в 1999 году. EmDrive состоит из несимметричного резонатора и магнетрона, который направляет в него электромагнитное излучение и возбуждает стоячие электромагнитные волны. В свою очередь, из-за несимметричности конструкции волны создают различное давление на стенки двигателя и являются источником тяги. Работа такого двигателя нарушает закон сохранения импульса, один из фундаментальных законов физики; тем не менее, многочисленные эксперименты утверждают, что тягу EmDrive все-таки создает. Например, в опубликованной в ноябре 2016 года работе инженеры из NASA сообщали о тяге около 80 микроньютонов при приложенной электрической мощности порядка 60 ватт. А в сентябре прошлого года о работающем прототипе двигателя, «невозможного» с точки зрения науки, объявили также китайские исследователи.

На этот раз группа ученых под руководством Мартина Таймара (Martin Tajmar) измеряла тягу «невозможных двигателей» с помощью крутильной установки, которую она последовательно совершенствовала в течение четырех лет. Грубо говоря, принцип работы этой установки напоминает крутильные весы, изобретенные в конце XVIII века и применявшиеся для экспериментальной проверки законов Кулона и Ньютона. Крутильные весы представляют собой уравновешенный рычаг, подвешенный на вертикальной нити; когда на рычаг действуют внешние силы, он поворачивается, и по углу отклонения можно судить о величине приложенных сил. В установке немецких ученых вместо нити используются чувствительные крутильные пружины, которые удерживают камеру с двигателем, а смещение камеры измеряется с помощью лазерного интерферометра. Это позволяет почувствовать силу тяги величиной порядка нескольких микроньютонов.

Фотография (слева) и схема (справа) экспериментальной установки

Martin Tajmar et al.

Разумеется, ученые постарались как можно сильнее уменьшить воздействие внешних сил, которое можно было бы спутать с тягой от «невозможного двигателя». Для этого они установили камеру на отдельном бетонном блоке, подавляющем вибрации фундамента, откачали ее до давления порядка одного паскаля (в сто тысяч раз меньше атмосферного), защитили все важные части установки от внешнего электромагнитного излучения с помощью металлических листов, а также старались не допускать перегревания электроники, контролируя ее температуру с помощью инфракрасных камер. Перед проведением основных экспериментов физики откалибровали установку, чтобы убедиться, что они действительно исключили все внешние факторы. Наконец, при измерениях тяги исследователи поворачивали двигатель внутри камеры, чтобы проверить, не сказываются ли на результатах какие-нибудь неучтенные факторы. В идеальной ситуации, когда таких факторов нет, направление смещения камеры должно быть противоположно направлению тяги двигателя — так, при угле поворота двигателя φ = 0 градусов смещение камеры положительно, при φ = 180 градусов отрицательно, а при φ = 90 вообще отсутствует.

К сожалению, измерения с двигателем EmDrive показали несколько другое поведение. Конечно, при нулевом угле сила тяги достигала четырех микроньютонов при мощности усилителя порядка двух ватт, а при повороте двигателя на 180 градусов смещение меняло знак. Таким образом, получалось, что отношение силы тяги к мощности примерно равно двум миллиньютонам на киловатт, что почти в два раза больше, чем результаты предыдущих экспериментов. Тем не менее, при φ = 90 градусов физики все так же регистрировали смещение камеры, хотя оно должно было отсутствовать. Более того, при подавлении силы электромагнитных колебаний внутри двигателя почти в сто тысяч раз величина тяги практически не изменялась. Это значит, что в действительности наблюдаемая в эксперименте тяга была связана не с двигателем, а с неучтенными внешними факторами.

Результаты измерений тяги двигателя EmDrive при φ = 0 градусов (a), φ = 180 градусов (b), φ = 90 градусов (d) и при φ = 0 градусов, но подавлении электромагнитных волн в резонаторе (c). Красным отмечена мощность усилителя, черным — измеренная тяга

Martin Tajmar et al.

В качестве таких факторов может выступать магнитное поле Земли. Физики замечают, что они экранировали все участвующие в эксперименте электронные приборы и использовали коаксиальные кабели везде, где только можно, однако поле все равно могло проникнуть внутрь установки через места их соединений. Конечно, оно должно было сильно ослабиться, однако величина измеренной тяги так мала, что ее вполне можно списать на этот эффект. В самом деле, напряженность магнитного поля Земли примерно равна 50 микротесла, а сила тока, питающего усилитель, достигала двух ампер. Используя закон Ампера, легко рассчитать, что в таких условиях тягу около двух микроньютон может создать участок провода длиной всего два сантиметра. Для устранения этой силы следует экранировать усилитель и камеру одновременно, увеличивая размер металлической клетки Фарадея. Авторы статьи подчеркивают, что во всех предыдущих измерениях тяги EmDrive такое экранирование не производилось, а потому их результаты следует тщательно перепроверить.

Наряду с EmDrive исследователи проверили с помощью аналогичной установки еще один двигатель, создающий тягу без использования топлива — так называемый двигатель Маха (Mach Effect Thruster), предложенный Джеймсом Вудвардом в 1990 году. Работа этого двигателя полагается на принцип Маха, утверждающий, что инерционная масса тела возникает только за счет гравитационного взаимодействия со всеми остальными телами Вселенной. Как показал Вудвард, это взаимодействие можно немного изменить, если заставить колебаться отдельные части тела — в результате масса тела тоже будет колебаться, и подбирая частоту колебаний специальным образом, можно создать тягу. Разумеется, работа двигателя Маха также противоречит закону сохранения импульса. Как и в случае с EmDrive, измерения немецких ученых показали наличие тяги порядка 1,2 микроньютона, однако зависимость величины тяги от угла поворота двигателя снова свидетельствовала в пользу внешнего происхождения этой силы. Таким образом, достоверно подтвердить работу «невозможных» с точки зрения современной науки двигателей ученым не удалось.

Результаты измерений тяги двигателя Маха при φ = 0 градусов (a), φ = 180 градусов (b), φ = 90 градусов (c), а также угле при φ = 0 градусов, но с развернутой на 180 градусов камерой (d). Красным отмечена мощность усилителя, черным — измеренная тяга

Martin Tajmar et al.

Вообще говоря, ученые очень любят искать эффекты, нарушающие известные законы природы, поскольку они позволяют построить более полную теорию, которая лучше согласуется с реальностью. К сожалению, зачастую сенсационные открытия оказываются «пустышкой». Например, так произошло со «сверхсветовыми» нейтрино эксперимента OPERA, время полета которых было занижено из-за недостаточно хорошо соединенных кабелей. Или с «загадкой радиуса протона», в которой расхождение возникало из-за неучтенных эффектов квантовой интерференции. Или с двухфотонным пиком, оказавшимся впоследствии простым статистическим отклонением. Тем не менее, современная физика все еще не может объяснить некоторые эффекты — например, различие между временами жизни свободных нейтронов, измеренных разными способами. Это оставляет надежду на то, что рано или поздно более совершенная теория будет построена.

Дмитрий Трунин

nplus1.ru

EmDrive — Википедия

Установка EmDrive, созданная в лаборатории NASA Eagleworks[en] для экспериментов, и измерительное оборудование

EmDrive — состоящая из магнетрона и резонатора двигательная установка, не являющаяся работоспособной согласно современным научным представлениям[1].

Установка EmDrive была впервые предложена британским инженером Роджером Шойером (англ. Roger John Shawyer) в 1999 году[2]. Используемый в ней 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[3]. Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение[4]; 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[4].

Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, очевидно, нарушает закон сохранения импульса[7][8][9], 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[9][10].

Экспериментальные данные не дают однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений[11][12].

Физики объясняют полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах[13]. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года; в нём были устранены многие источники возможных ошибок[14], однако научная группа из Дрезденского технического университета предполагает, что полученная группой Eagleworks тяга возникала из-за влияния магнитного поля Земли на элементы установки, а не из-за самого EmDrive[15].

Экспериментальные испытания

Производители установок

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер представил EmDrive в 1999 году[2]. В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н[16][17][18]. В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип, развивающий усилие 0,1 Н[19]. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью[3].

В период 2006—2011 годов американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан «Cannae Drive» (также известен как «Q-drive») — двигатель, работающий на аналогичном принципе[20][21][22].

Группа Яна Цзюаня

В период 2008—2010 годов в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н[23][24]. 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[25][26].

Eagleworks

С 2013 года двигатель «Cannae Drive» испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой NASA со сравнительно маленьким бюджетом 50 тысяч долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям[27]. Работы проводятся под руководством Гарольда Уайта. Уайт считает, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума[28].

В ходе экспериментов 2013–2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н[29][30][31]. Испытание проводилось 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[29]. 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[29].

Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный NASA», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привёл к практическим результатам»[32].

В ноябре 2016 года была опубликована работа[6], 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[33][34].

Группа Мартина Таймара

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете[35][17]. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDrive[36][37].

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 внешними магнитными полями, чем с самой двигательной установкой[38].

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[39] для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2»[40][41][42]. Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите[43][44][45][46].

В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае[47][48].

Плимутский университет

В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету[en] 1,3 миллиона долларов на изучение и создание двигателя бестопливного типа на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха англ. Dr Mike McCulloch)[49]. Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive[50].

Видео по теме

Теоретический подход

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[51][9].

См. также

Примечания

  1. ↑ Владимир Королев То, чего не может быть // Популярная механика. — 2017. — № 2. — С. 46-49.
  2. ↑ 1 2 3 Андрей Борисов. На пустом ведре. Lenta.ru (31 октября 2016). Проверено 13 сентября 2017.
  3. ↑ 1 2 Roger Shawyer. Second generation EmDrive propulsion applied to SSTO launcher and interstellar probe // Acta Astronautica. — 2015-11-01. — Vol. 116. — P. 166–174. — DOI:10.1016/j.actaastro.2015.07.002.
  4. ↑ 1 2 «The detector antenna geometry ensures that only a small fraction of the reflected electromagnetic wave 19 is extracted from the cavity»[5]; «Leaking RF fields are kept very low <…> The performance of a photon rocket is several orders of magnitude lower than the observed thrust»[6]; «У всех EmDrive есть одна странная особенность — при работе двигателя не фиксируются выбросы фотонов или других частиц из его резонатора»[2].
  5. ↑ Roger John Shawyer. Патент GB 2537119 // Сайт Ipo.gov.uk
  6. ↑ 1 2 Harold White, Paul March, James Lawrence, Jerry Vera, Andre Sylvester. Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum // Journal of Propulsion and Power. — Vol. 33. — P. 830–841. — DOI:10.2514/1.b36120.
  7. ↑ Hambling, David EmDrive: China's radical new space drive. Wired UK (6 February 2013).
  8. ↑ Tucker, Bill The Power Of The Force; The Curious Case Of The EmDrive (6 December 2015). Проверено 20 февраля 2016.
  9. ↑ 1 2 3 C.-W. Wu. Comments on theoretical foundation of “EM Drive” // Acta Astronautica. — 2018. — Vol. 144. — P. 214-215. — DOI:10.1016/j.actaastro.2018.01.006.
  10. ↑ Rothman, Tony & Boughn, Stephen, "The Lorentz force and the radiation pressure of light", arΧiv:0807.1310 
  11. ↑ Brendan Hesse. Here’s the 411 on the EmDrive: the ‘physics-defying’ thruster even NASA is puzzled over. Digital Trends (7 мая 2016). Проверено 7 августа 2016.
  12. ↑ Учёный объяснил работу нарушающего закон сохранения двигателя. lenta.ru (21 апреля 2016). Проверено 20 июня 2016.
  13. ↑ Dvorsky, George No, German Scientists Have Not Confirmed the "Impossible" EMDrive. io9. Gawker Media (28 July 2015).
  14. ↑ Brian Koberlein. NASA's Physics-Defying EM Drive Passes Peer Review. Forbes (19 ноября 2016). Проверено 23 ноября 2016.
  15. ↑ Немецкие инженеры разоблачили «невозможный» двигатель EmDrive, Хайтек+. Проверено 22 мая 2018.
  16. ↑ A force for space with no reaction. www.eurekamagazine.co.uk. Проверено 20 июня 2016.
  17. ↑ 1 2 Учёные не могут найти подвох в «невозможном» двигателе EmDrive. hi-news.ru. Проверено 20 июня 2016.
  18. ↑ Здесь и далее подразумевается, что якобы продемонстрированная работоспособность того или иного варианта EmDrive была достигнута лишь согласно заявлениям тех или иных исследователей; нельзя достоверно утверждать, что тяга действительно присутствовала и не объяснялась какими-то посторонними причинами или ошибками эксперимента.
  19. ↑ No-propellant drive prepares for space and beyond. www.eurekamagazine.co.uk. Проверено 20 июня 2016.
  20. ↑ Нет, варп-двигатель пока не был случайно изобретён
  21. ↑ Cannae Drive
  22. ↑ Nasa validates 'impossible' space drive
  23. ↑ David Hambling. EmDrive: China’s radical new space drive (англ.). Wired UK. Проверено 20 июня 2016.
  24. ↑ Yang Juan, Wang Yu-Quan, Li Peng-Fei, Wang Yang, Wang Yun-Min, Ma Yan-Jie. Net thrust measurement of propellantless microwave thruster : [англ.] // Acta Phys. Sin. — 2012. — Vol. 61. — P. 110301. — DOI:10.7498/aps.61.110301.
  25. ↑ Yang Juan, Liu Xian-Chuang, Wang Yu-Quan, Tang Ming-Jie, Luo Li-Tao, Jin Yi-Zhou, Ning Zhong-Xi (February 2016). «Thrust Measurement of an Independent Microwave Thruster Propulsion Device with Three-Wire Torsion Pendulum Thrust Measurement System» (Chinese). Journal of Propulsion Technology 37 (2): 362–371. DOI:10.13675/j.cnki.tjjs.2016.02.022.
  26. ↑ EM Drive Developments, NASA spaceflight forums, discussion of Yang's 2016 paper. forum.nasaspaceflight.com.
  27. ↑ Katie M. Palmer. That NASA Warp Drive? Yeah, It’s Still Poppycock. // Wired, 6 мая 2016 года. (англ.)
  28. ↑ Harold "Sonny" White. Eagleworks Laboratories: Warp Field Physics (англ.). NASA Technical Reports Server. NASA (2013). Проверено 5 августа 2014.
  29. ↑ 1 2 3 David A. Brady et al. Anomalous Thrust Production from an RF Test Device Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum (англ.) // 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. American Institute of Aeronautics and Astronautics. — 2014. — DOI:10.2514/6.2014-4029.
  30. ↑ David Hambling. 10 questions about Nasa’s 'impossible' space drive answered // Wired, 07 august 2014 (англ.)
  31. ↑ В NASA протестировали двигатель, работающий без топлива и опровергающий законы физики. NEWSru.com (4 августа 2014). Проверено 5 августа 2014.
  32. ↑ Powell, Corey S.. Did NASA Validate an "Impossible" Space Drive? In a Word, No., Discover magazine (Aug 6, 2014). Проверено 16 февраля 2016.
  33. ↑ Королёв, Владимир. Отчет о «невозможном двигателе» официально опубликован, N+1 (22 ноября 2016). Проверено 23 мая 2018.
  34. ↑ Засосало в пустышку. Проверено 27 сентября 2017.
  35. ↑ M. Tajmar and G. Fiedler. Direct Thrust Measurements of an EMDrive and Evaluation of Possible Side-Effects // 51st AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. — 2015. — DOI:10.2514/6.2015-4083.
  36. ↑ George Dvorsky. No, German Scientists Have Not Confirmed the “Impossible” EMDrive (англ.). io9. Проверено 20 июня 2016.
  37. ↑ Профессор из Германии не доказал работоспособность EmDrive.
  38. ↑ Объяснено действие нарушающего законы физики двигателя, Lenta.ru (18 мая 2018). Проверено 18 мая 2018.
  39. ↑ Russon, Mary-Ann. EmDrive: These are the problems China must fix to make microwave thrusters work on satellites (англ.), International Business Times UK (14 December 2016). Проверено 27 сентября 2017. «During the press conference, Li Feng, the chief designer of Cast’s communication satellite division, …its prototype of the EmDrive, which is currently being tested in orbit».
  40. ↑ 1 2 China claims to have a working version of NASA’s impossible engine orbiting the Earth — and will use it in satellites 'imminently'
  41. ↑ 1 2 EmDrive: Chinese space agency to put controversial microwave thruster onto satellites 'as soon as possible'
  42. ↑ EmDrive: US and China already testing microwave thruster on Tiangong-2 and X-37B space plane: «IBTimes UK has been informed that the US Air Force is currently testing out a version of the EmDrive electromagnetic microwave thruster on the X-37B unmanned military space plane, while the Chinese government has made sure to include the EmDrive on its orbital space laboratory Tiangong-2.»
  43. ↑ Невозможный двигатель успешно испытали в космосе, Lenta.ru (21 декабря 2016).
  44. ↑ "It comes just a month after anonymous sources told IBTimes UK that tests on the EmDrive were underway aboard Tiangong-2."[40]
  45. ↑ "Chen confirmed that Cast has developed a test device of the EmDrive and that tests to verify that the device can actually fly are already being carried out in low-Earth orbit." / "This ties in with information sources in the international space industry gave IBTimes UK under condition of anonymity that China already has an EmDrive on its orbital space laboratory Tiangong-2."[41]
  46. ↑ 电磁驱动:天方夜谭还是重大突破 "«陈粤介绍,他们已完成了可用于飞行试验的试验装置研制,正在开展在轨验证。»
  47. ↑ Has China cracked Nasa's 'impossible engine'?, Mail Online. Проверено 27 сентября 2017.
  48. ↑ Китай испытает в космосе нарушающий законы физики двигатель: EADaily (рус.), EADaily. Проверено 27 сентября 2017.
  49. ↑ https://www.plymouth.ac.uk/news/scientists-receive-13-million-to-study-new-propulsion-idea-for-spacecraft
  50. ↑ https://ria.ru/science/20180917/1528744165.html
  51. ↑ Невообразимая тяга. Объяснена работа нарушающего законы физики двигателя. lenta.ru (20 июня 2016). Проверено 20 июня 2016.

Ссылки

wikipedia.green

НЕВОЗМОЖНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ. EmDrive противоречит законам физики.

Революционная технология, которая может сделать дальние космические путешествие возможными, продолжает доказывать свою работоспособность. Исследовательская группа Eagleworks при NASA провела новые испытания двигателя EmDrive, который также называют "невозможным двигателем", и получила положительные результаты..

Особенностью EmDrive является то, что он может выдавать тягу без какого-либо реактивного выброса. Двигатель состоит из генератора микроволн (магнетрона) и конусообразной отражательной камеры. Микроволновое излучение оказывает давление на отражатель. Причем с широкой стороны оно больше. Следствием становится возникновение тяги.

Принцип работы двигателя опровергает законы физики, поэтому его критикуют с самого момента создания. EmDrive и похожие на него установки довольно регулярно участвуют в испытаниях. В прошлом году NASA уже испытывало двигатель. На тесте он выдал 91 мкН тяги.

Аэрокосмическое агентство не публиковало результатов новых тестов. Однако инженер из команды Eagleworks Пол Марч поделился некоторыми данными на форуме NASASpaceFlight. По его словам, с прошлого года двигатель был модифицирован. Инженерам удалось сократить до минимума возможное влияние силы Лоренца на результаты экспериментов. Тем не менее, испытатели получили порядка 100 мкН тяги, которую сам Марч называет "аномальной".

Первый прототип EmDrive был построен в 2002-м году британским инженером Роджером Шойером. Изобретение было подвергнуто критике со стороны ученых, назвавших его "невозможным". В 2008-м году двигателем заинтересовались китайские специалисты. Через два года они продемонстрировали установку, аналогичную EmDrive, и заверили, что она вполне работоспособна. В июле текущего года глава Института аэрокосмического инжиниринга при Техническом университете в Дрездене Мартин Таджмар провел собственные испытания подобного двигателя и тоже отметил возникновение тяги.

Тем не менее, скептики все же не верят в "невозможный" двигатель, потому что пока никто так и не дал теоретического обоснования появлению тяги в EmDrive.Если в итоге двигатель выйдет за пределы лабораторий, это изменит космические путешествия. Микроволновое излучение, необходимое для его работы, можно получать при помощи электричества от солнечной энергии. Теоретически, в этом случае двигатель может работать бесперебойно, пока не выйдут из строя комплектующие. Как пишет журнал Wired, при помощи EmDrive летательные аппараты могли бы добираться до Плутона за 18 месяцев.

zet09.livejournal.com

Немецкие инженеры разоблачили «невозможный» двигатель EmDrive

Немецкие физики, участники проекта SpaceDrive, изучили возможные причины ошибки в экспериментах с EmDrive — альтернативным типом двигателя на основе магнетрона, работоспособность которого не имеет научного обоснования. Скорее всего, причиной ложно положительного результата стало магнитное поле Земли.

До сих пор, несмотря на все усилия космонавтики, только одному космическому кораблю удалось вырваться за пределы Солнечной системы — «Вояджер-1», запущенный в 1977, до сих пор летит прочь от Земли, покрывая в год 520 млн км. Но даже если бы он направлялся в сторону Альфы Центавра, ближайшей к Солнцу звезды, ему понадобилось бы свыше 80 тысяч лет. Очевидно, что для покорения межзвездного пространства человечеству понадобится другой двигатель.

Исследование, представленное немецкими физиками на конференции во Франции, посвящено программе исследования экзотических двигательных установок. В частности, они описали результаты исследования EmDrive — одного из «невозможных» ракетных двигателей, которые теоретически способны вырабатывать тягу без горючего. К сожалению, ученые не открыли новый тип двигателя. Но с помощью сверхчувствительных приборов им удалось определить возможный источник ложноположительных результатов прошлых экспериментов с EmDrive.

Идею EmDrive предложил британский инженер Роджер Шойер в 2001 году, но лишь относительно недавно она приобрела популярность. В 2016 в опубликованной NASA статье был описан успешный запуск прототипа. Аналогичные выводы сделали ученые из Китая. Затем стали появляться даже напечатанные на 3D-принтере прототипы EmDrive, чтобы любители могли проводить эксперименты дома.

Прототип состоит из медного конуса, помещенного в вакуумную камеру. Снаружи его бомбардируют микроволнами, а сверхчувствительный датчик фиксирует малейшее движение. И действительно, в первых экспериментах было отмечено наличие тяги — невероятный результат, нарушающий фундаментальный закон сохранения импульса.

Немецкие ученые решили повторить эксперимент, тщательно подготовившись. В течение четырех лет они разрабатывали точные инструменты измерения и экранирования вакуумной камеры от любых внешних воздействий.

Подав на EmDrive 2 ватта энергии, они получили приблизительно 4 мкН тяги, то есть еще более впечатляющий результат, чем в свое время у NASA. Однако они отметили, что при изменении направления двигателя не менялся уровень тяги. Причем даже в ситуации, когда EmDrive был ориентирован так, что должен быть давать нулевую тягу.

«Это четко указывает на то, что „тяга“ исходит не от EmDrive, а от некой электромагнитного взаимодействия», — пишут исследователи. Они предполагают, что этот эффект объясняется вмешательством магнитного поля Земли. В следующем эксперименте они планируют применить листы мю-металла, защищающего от нежелательных электромагнитных воздействий. В опытах NASA такое экранирование не применялось, пишет Motherboard.

hightech.plus

Двигатель EmDrive проверят в космосе: lesovikov

Источник - https://geektimes.ru/post/280036/(Продолжение темы. Предыдущие посты: http://ru-universe.livejournal.com/1019794.html , http://ru-universe.livejournal.com/934167.html , http://ru-universe.livejournal.com/903292.html .Ссылки на материалы на эту тему, размещённые в нашем сообществе ранее, см. здесь.)Спутник компании Cannae из шести юнитов CubeSat. Рендер: Cannae Inc.Эксперты и энтузиасты с 2003 года спорят о возможности существования гипотетического «волшебного» электромагнитного двигателя EmDrive. Принцип его работы очень простой: магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, а факт наличия стоячей волны электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги. Так создаётся тяга в замкнутом контуре, то есть в системе, полностью изолированной от внешней среды, без выхлопа.

С одной стороны, этот двигатель вроде бы нарушает закон сохранения импульса, на что указывают многие физики. С другой стороны, британский изобретатель Роджер Шойер (Roger Shawyer) свято верит в работоспособность своего EmDrive — и у него много сторонников (см. несколько сотен страниц обсуждений на форуме NASASpaceFlight). Проведённые испытания на Земле (результаты 22 испытаний) как будто подтверждают работоспособность EmDrive.

Пришло время положить конец спорам.

Окончательную точку в спорах намерен поставить Гвидо Петта (Guido Fetta) — единомышленник Шойера и конструктор ещё одного гипотетического двигателя Cannae Drive, который работает на том же принципе: генерация микроволн и создание тяги в замкнутом контуре без выхлопа.17 августа 2016 года Гвидо Петта объявил, что намерен запустить экспериментальный образец Cannae Drive на орбиту — и проверить его в действии. Гвидо Петта является исполнительным директором компании Cannae Inc. Сейчас компания Cannae Inc. лицензировала технологию электромагнитного двигателя фирме Theseus Space Inc., которая выведет на низкую околоземную орбиту спутник CubeSat.

Среди основателей компании Theseus Space — сама Cannae Inc., а также малоизвестные фирмы LAI International, AZ и SpaceQuest.

Дата запуска пока не объявлена. Возможно, энтузиастам удастся собрать деньги и построить экспериментальный аппарат в 2017 году.

Единственная задача этого спутника — испытания двигателя Cannae Drive в течение шести месяцев. Спутник попробует передвинуться с помощью электромагнитной тяги Cannae Drive.

Разработчики Cannae Drive заявляют, что их двигатель способен генерировать тягу до нескольких ньютонов и «более высоких уровней», что лучше всего подходит для использования в маленьких спутниках. Двигателю не требуется топлива, у него нет выхлопа.

Объём двигателя на спутнике CubeSat — не более 1,5 юнитов, то есть 10×10×15 см. Источник питания — менее 10 Вт. Сам спутник будет состоять из шести юнитов.

Спутник компании Cannae. Рендер: Cannae Inc.Сразу после успешной демонстрации на орбите компания Theseus Space намерена предложить новый двигатель сторонним производителям для использования на других спутниках.

По расчётам Cannae, более массивная версия электромагнитного двигателя весом 3500 кг способна доставить груз массой 2000 кг на расстояние 0,1 светового года за 15 лет. Общая масса такого аппарата вместе с системами охлаждения и другими деталями составит 10 тонн.

Испытания электромагнитного двигателя Cannae с гелиевым охлаждением. Фото: CannaeЕсли работоспособность двигателя подтвердится в результате надёжного повторяемого научного эксперимента, то учёным придётся найти объяснение этому феномену. Сам Роджер Шойер предполагает, что принцип работы двигателя основан на специальной теории относительности. Двигатель преобразовывает электричество в микроволновое излучение, которое испускается внутри закрытой конической полости, что приводит к тому, что микроволновые частицы прилагают к большей, плоской части поверхности полости, большее усилие, чем в более узком конце конуса, и тем самым создают тягу.

Шойер уверен, что такая система не противоречит закону сохранения импульса.

Гвидо Петта предлагает похожее объяснение в описании патента США № 20140013724, упоминая силу Лоренца — силу, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу.

Исследователи НАСА, которые испытывают EmDrive, предполагают, что тяга создаётся благодаря «квантовому вакууму виртуальной плазмы» частиц, которые появляются и исчезают в замкнутом контуре пространства-времени. То есть систему на самом деле не изолированная, поэтому она не нарушает закон сохранения импульса благодаря эффектам квантовой физики.

EmDriveРазработка EmDrive в целом игнорируется научным сообществом, хотя некоторые эксперименты всё-таки проводятся. Например, в 2012 году группа китайских физиков опубликовала результаты измерений тяги электромагнитного двигателя, которая составила 70-720 мН при мощности микроволнового излучателя 80-2500 Вт, при ошибке измерений менее 12%. Это слегка превышает тягу ионного двигателя.

Энтузиасты уверены: если EmDrive работает, то в перспективе станет возможным создание не только эффективных космических двигателей, но и летающих автомобилей, а также кораблей, самолётов — любого транспорта на электромагнитной тяге.

Компания Cannae — не единственная, кто хочет проверить работу электромагнитного двигателя в космосе. Немецкий инженер Пол Коцыла (Paul Kocyla) сконструировал маленький карманный EmDrive, а сейчас собирает деньги в рамках краудфандинговой кампании. Чтобы запустить прототип в космос на мини-спутнике PocketQube, требуется 24 200 евро. За три месяца удалось собрать 585 евро.

Прототип EmDrive немецкого инженера Пола КоцылыНедавно научные работы Шойера были опубликованы в открытом доступе. «По всему миру люди измеряли тягу. Одни строили двигатели у себя в гаражах, другие — в крупных организациях. Все они выдают тягу, тут нет великой тайны. Кто-то думает, что здесь некая чёрная магия, но это не так. Любой нормальный физик должен понять, как оно работает. Если кто не понимает, ему пора менять работу», — категорично заявил британский инженер.

lesovikov.livejournal.com

«Невозможный» двигатель EmDrive, вероятно, так и останется невозможным

Как гласит народная мудрость, когда кажется, что все слишком хорошо, чтобы быть правдой, то, вероятно, так оно и есть. Судя по всему, именно это можно сказать о кажущимся ранее революционном двигателе EmDrive, нарушающем известные нам законы физики и сулившем возможность путешествовать на Марс и обратно за несколько недель. Но новые данные указывают на то, что, как это часто бывает с подобного рода сенсационными открытыми, EmDrive может оказаться «пустышкой».

Впервые про EmDrive мы писали еще в 2014 году. Напомним, идея двигателя, способного создавать тягу, по сути, из ничего (без использования топлива), принадлежит инженеру Роджеру Шойеру. Он представил прототип двигателя EmDrive еще в 1999 году – замкнутую герметичную металлическую емкость в виде конуса с микроволновым генератором вверху, излучающим потоки электромагнитного излучения в сторону широкого конца конуса и тем самым создавая тягу.

Ранее мы слышали о различных экспериментах, подтверждающих работоспособность этого экзотического двигателя. В ноябре 2016 года инженеры NASA сообщали о тяге около 80 микроньютонов при приложенной электрической мощности порядка 60 ватт. Спустя месяц китайцы заявили об успешных испытаниях «невозможного» двигателя EmDrive на борту космической станции Tiangong 2.

Теперь же группа исследователей из Дрезденского технического университета решили повторить эксперимент. И они действительно зарегистрировали определенную тягу, но решили пойти дальше. Они провели более глубокий анализ с дополнительными тестами и нашли вероятное объяснение. Ранее неучтенным фактором оказалось воздействие магнитного поля Земли на кабели, которые питают микроволновый усилитель. Если это так, то EmDrive не будет работать в космосе.

Чтобы исключить воздействие магнитного поля Земли на установку следует экранировать усилитель и камеру одновременно, увеличив размер металлической клетки Фарадея. Авторы статьи подчеркивают, что в предыдущих экспериментах EmDrive ничего такого не делалось, поэтому результаты нужно перепроверить.

Пока что окончательного вердикта нет. Ресурсу New Scientist руководитель исследования Мартин Таймар сообщил, что на перепроверку понадобится еще как минимум один год, но сейчас EmDrive кажется еще менее реальным, чем ранее.

Источник: Engadget и New Scientist

itc.ua

Двигатель EmDrive проверят в космосе

Экология потребления.Наука и техника:Эксперты и энтузиасты с 2003 года спорят о возможности существования электромагнитного двигателя EmDrive, но 17 августа 2016 года Гвидо Петта объявил, что намерен запустить экспериментальный образец Cannae Drive на орбиту — и проверить его в действии.

Эксперты и энтузиасты с 2003 года спорят о возможности существования гипотетического «волшебного» электромагнитного двигателя EmDrive. Принцип его работы очень простой: магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, а факт наличия стоячей волны электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги. Так создаётся тяга в замкнутом контуре, то есть в системе, полностью изолированной от внешней среды, без выхлопа.

С одной стороны, этот двигатель вроде бы нарушает закон сохранения импульса, на что указывают многие физики. С другой стороны, британский изобретатель Роджер Шойер (Roger Shawyer) свято верит в работоспособность своего EmDrive — и у него много сторонников . Проведённые испытания на Земле как будто подтверждают работоспособность EmDrive.

Спутник компании Cannae из шести юнитов CubeSat.  

Пришло время положить конец спорам.

Окончательную точку в спорах намерен поставить Гвидо Петта (Guido Fetta) — единомышленник Шойера и конструктор ещё одного гипотетического двигателя Cannae Drive, который работает на том же принципе: генерация микроволн и создание тяги в замкнутом контуре без выхлопа.

17 августа 2016 года Гвидо Петта объявил, что намерен запустить экспериментальный образец Cannae Drive на орбиту — и проверить его в действии. Гвидо Петта является исполнительным директором компании Cannae Inc. Сейчас компания Cannae Inc. лицензировала технологию электромагнитного двигателя фирме Theseus Space Inc., которая выведет на низкую околоземную орбиту спутник CubeSat.

Среди основателей компании Theseus Space — сама Cannae Inc., а также малоизвестные фирмы LAI International, AZ и SpaceQuest. 

Дата запуска пока не объявлена. Возможно, энтузиастам удастся собрать деньги и построить экспериментальный аппарат в 2017 году.

Единственная задача этого спутника — испытания двигателя Cannae Drive в течение шести месяцев. Спутник попробует передвинуться с помощью электромагнитной тяги Cannae Drive.

Разработчики Cannae Drive заявляют, что их двигатель способен генерировать тягу до нескольких ньютонов и «более высоких уровней», что лучше всего подходит для использования в маленьких спутниках. Двигателю не требуется топлива, у него нет выхлопа.

Объём двигателя на спутнике CubeSat — не более 1,5 юнитов, то есть 10×10×15 см. Источник питания — менее 10 Вт. Сам спутник будет состоять из шести юнитов.

Спутник компании Cannae

Сразу после успешной демонстрации на орбите компания Theseus Space намерена предложить новый двигатель сторонним производителям для использования на других спутниках. 

По расчётам Cannae, более массивная версия электромагнитного двигателя весом 3500 кг способна доставить груз массой 2000 кг на расстояние 0,1 светового года за 15 лет. Общая масса такого аппарата вместе с системами охлаждения и другими деталями составит 10 тонн.

Испытания электромагнитного двигателя Cannae с гелиевым охлаждением

Если работоспособность двигателя подтвердится в результате надёжного повторяемого научного эксперимента, то учёным придётся найти объяснение этому феномену. Сам Роджер Шойер предполагает, что принцип работы двигателя основан на специальной теории относительности. Двигатель преобразовывает электричество в микроволновое излучение, которое испускается внутри закрытой конической полости, что приводит к тому, что микроволновые частицы прилагают к большей, плоской части поверхности полости, большее усилие, чем в более узком конце конуса, и тем самым создают тягу.

Шойер уверен, что такая система не противоречит закону сохранения импульса.

Гвидо Петта предлагает похожее объяснение в описании патента США № 20140013724, упоминая силу Лоренца — силу, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. 

Исследователи НАСА, которые испытывают EmDrive, предполагают, что тяга создаётся благодаря «квантовому вакууму виртуальной плазмы» частиц, которые появляются и исчезают в замкнутом контуре пространства-времени. То есть систему на самом деле не изолированная, поэтому она не нарушает закон сохранения импульса благодаря эффектам квантовой физики.

EmDrive

Разработка EmDrive в целом игнорируется научным сообществом, хотя некоторые эксперименты всё-таки проводятся. Например, в 2012 году группа китайских физиков опубликовала результаты измерений тяги электромагнитного двигателя, которая составила 70-720 мН при мощности микроволнового излучателя 80-2500 Вт, при ошибке измерений менее 12%. Это слегка превышает тягу ионного двигателя.

Энтузиасты уверены: если EmDrive работает, то в перспективе станет возможным создание не только эффективных космических двигателей, но и летающих автомобилей, а также кораблей, самолётов — любого транспорта на электромагнитной тяге.

Компания Cannae — не единственная, кто хочет проверить работу электромагнитного двигателя в космосе. Немецкий инженер Пол Коцыла (Paul Kocyla) сконструировал маленький карманный EmDrive, а сейчас собирает деньги в рамках краудфандинговой кампании. Чтобы запустить прототип в космос на мини-спутнике PocketQube, требуется 24 200 евро. За три месяца удалось собрать 585 евро.

Прототип EmDrive немецкого инженера Пола Коцылы

Недавно научные работы Шойера были опубликованы в открытом доступе. «По всему миру люди измеряли тягу. Одни строили двигатели у себя в гаражах, другие — в крупных организациях. Все они выдают тягу, тут нет великой тайны. Кто-то думает, что здесь некая чёрная магия, но это не так. Любой нормальный физик должен понять, как оно работает. Если кто не понимает, ему пора менять работу», — категорично заявил британский инженер. опубликовано econet.ru 

 

econet.kz