Изследователи от Техническия университет в Дрезден измериха тягата на "невъзможния двигател" EmDrive, който не изисква гориво за работа и нарушава закона за запазване на инерцията, и стигнаха до извода, че тук няма магия. Експериментът показа, че регистрираната тяга се обяснява с недостатъчно екраниране на инсталацията и като следствие от това, че преди това не е отчетено влияние на магнитното поле на Земята. Учените споделиха своите открития на конференцията за космически задвижвания.
Изследователите, водени от Мартин Таймар, измерват тягата на EmDrive с помощта на торсионна платформа, която тя усъвършенства последователно в продължение на четири години. Принципът на работа на тази инсталация напомня на торсионния баланс, изобретен в края на 18 век и използван за експериментални тестове на законите на Кулом и Нютон. Торсионният баланс е балансирано рамо, окачено на вертикална нишка. Когато външните сили действат върху лоста, той се обръща и ъгълът на отклонение може да се използва за преценка на големината на приложените сили. В инсталацията на немските учени вместо резба са използвани чувствителни торсионни пружини, които държат камерата с мотор, а изместването на камерата се измерва с помощта на лазерен интерферометър. Това даде възможност да се фиксира силата на тягата от порядъка на няколко микронеутона.
Камерата за експеримента и разположението му.
Разбира се, изследователите се опитаха да намалят максимално възможното въздействие на външни сили, което може да бъде объркано с тягата от "невъзможния двигател". За целта камерата беше инсталирана на отделен бетонен блок, който потиска вибрациите на основата. Камерата се изпомпва под налягане от порядъка на един паскал (100 хиляди пъти по-малко от атмосферното), всички важни части на инсталацията са защитени от външно електромагнитно излъчване с помощта на метални листове, а също така се опитват да предотвратят прегряване на електрониката, като контролират нейната температура с помощта на инфрачервени камери.
Преди да направят основни експерименти, физиците калибрират настройката, за да се уверят, че наистина са изключили всички външни фактори. Накрая, когато измерваха тягата, изследователите обърнаха двигателя вътре в камерата, за да видят дали някакви неотчетени фактори влияят върху резултатите. В идеална ситуация, когато няма такива фактори, посоката на изместване на камерата трябва да е противоположна на посоката на тягата на двигателя - например при ъгъл на въртене на двигателя от 0 градуса, изместването на камерата е положително, при 180 градуса, отрицателно, а при ъгъл от 90 градуса, тя напълно липсва.
Измерванията с EmDrive показаха малко по-различно поведение. Разбира се, при нулев ъгъл тягата достигна четири микроневици с мощност на усилвателя от порядъка на два вата, а когато двигателят беше обърнат на 180 градуса, изместването промени знака. По този начин се оказа, че съотношението на тягата към мощността е приблизително равно на два милинеутона на киловат, което е почти два пъти повече от резултатите от предишни експерименти. Въпреки това, под ъгъл от 90 градуса, физиците все още записват изместване на камерата, въпреки че тя трябваше да отсъства. Освен това, когато силата на електромагнитните трептения вътре в двигателя е била потисната почти сто хиляди пъти, величината на тягата практически не се е променила. Това означава, че в действителност тягата, наблюдавана в експеримента, е свързана не с двигателя, а с незачитани външни фактори.
Магнитното поле на Земята може да действа като такива фактори, отбелязват изследователите. Физиците добавят, че всички устройства, участващи в експеримента, са били екранирани и коаксиални кабели са използвани, когато е възможно, но полето все още може да проникне в инсталацията чрез техните стави. Разбира се, тя трябваше да бъде значително отслабена, но величината на измерената тяга е толкова малка, че може лесно да се отдаде на този ефект. Всъщност силата на магнитното поле на Земята е приблизително 50 микротесла, а токът, който захранва усилвателя, е до два ампера. Използвайки закона на Ампер, е лесно да се изчисли, че при такива условия тяга от около два микронегона може да създаде участък от тел с дължина само два сантиметра. За да премахнете тази сила, екранирайте усилвателя и камерата едновременно,увеличаване на размера на металната клетка Фарадей. Авторите на статията подчертават, че при всички предишни измервания на тягата EmDrive такова екраниране не е извършено, поради което техните резултати трябва да бъдат внимателно проверени.
Хората отдавна мечтаят за междузвездно пътуване, но много технически трудности пречат на тази мечта да се сбъдне. Една от най-големите е необходимостта да носим огромна маса гориво на борда на космическия кораб, тъй като все още нямаме други технологии, които да ни позволят да развиваме високи скорости в космическото пространство. Разчитаме на реактивна тяга и това е един от проблемите.
Промоционално видео:
За да може космическият кораб да лети до най-близката звезда до Слънчевата система - Проксима Кентавър (разстояние около 4,2 светлинни години), ще е необходима маса гориво, съпоставима с масата на Слънцето.
В момента разработването на алтернативни начини за ускоряване на космическите кораби, например, с помощта на същите слънчеви платна, които използват енергията на слънчевия вятър или лазерното излъчване за движение. Например проектът Breakthrough Starshot предлага да изстреля миниатюрни кораби (около един грам маса) до Proxima Centauri, които ще бъдат ускорени от слънчевия вятър и ще достигнат до звездата в рамките на двадесет години. Такива технологии обаче не могат да бъдат мащабирани до човешки размери.
Двигателят EmDrive, друга алтернатива на реактивното задвижване, показа обещание като технология, която ще ни отвори пътя към междузвездното пътуване. Двигателят е предложен от Роджър Шеуер още през 1999 година. Състои се от асиметричен резонатор и магнетрон, който насочва електромагнитно излъчване в него и възбужда стоящи електромагнитни вълни. От своя страна, поради асиметрията на конструкцията, вълните създават различни налягания върху стените на двигателя и са източник на тяга.
Работата на такъв двигател нарушава закона за запазване на инерцията, един от основните закони на физиката. Многобройни експерименти обаче твърдят, че EmDrive все още създава сцепление. Например в документ, публикуван през ноември 2016 г., инженерите в НАСА съобщават за тяга от около 80 микроневиона с приложена електрическа мощност от около 60 вата. А през септември миналата година китайските изследователи обявиха и работещ прототип на двигателя, „невъзможен“от гледна точка на науката.
Николай Хижняк