Двигатель ем драйв: Испытания EmDrive показали, что двигатель не создает тяги / Хабр |

Содержание

продолжение следует! Двигатель EmDrive – что это и как работает

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 (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.

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 британский инженер.

В научном журнале Американского института аэронавтики и космонавтики вышла статья, посвященная странному и спорному устройству — двигателю EmDrive. По мнению ряда физиков, эта конструкция в принципе не может работать. Это нарушало бы фундаментальный закон природы, сохранение импульса. Другие пытаются найти разумное объяснение того, почему EmDrive все-таки работает, или хотя бы надежные доказательства его работоспособности. Их привлекает зыбкая, но грандиозная цель — двигатель, способный превращать электричество в тягу без топлива или реактивной струи. Или же — окончательное закрытие многолетнего спора.

Научная публикация может стать важным шагом в истории «невозможного» двигателя. Несмотря на наличие десятков экспериментальных проверок, их результаты не были опубликованы в рецензируемых журналах. Этому мешает отсутствие теоретических основ, объясняющих работу EmDrive. К тому же многие эксперименты нельзя назвать «чистыми» — есть множество факторов, которые могут создать видимость работы двигателя. О них мы еще поговорим, а начнем с других вопросов.

Что это такое?

Это гипотетический двигатель, предложенный британским изобретателем Роджером Шойером. Питаясь электричеством, он (по утверждению Шойера и его не слишком многочисленных сторонников) создает слабую тягу без использования рабочего тела. На этот странный факт указывают и некоторые другие эксперименты. Однако вопиющее нарушение закона сохранения импульса заставляет с особой тщательностью подходить к таким заявлениям — и многие эксперты указывают на ошибки в постановке опытов, которые могли создать иллюзию слабой, но существующей тяги.

Устроен чудо-двигатель просто, собрать его может любой энтузиаст, осиливший управление паяльником. Он состоит из двух основных деталей: магнетрона и резонатора. Магнетрон — это вакуумная трубка, используемая для генерации излучения в обычной микроволновке. Она состоит из полого цилиндра-анода и центрального волоска-катода. Под действием напряжения с катода вылетают электроны и начинают двигаться по сложным траекториям внутри цилиндра, испуская микроволны. По волноводу они передаются от магнетрона в резонатор, похожий на медное ведро, закрытое крышкой. Как утверждает изобретатель двигателя Роджер Шойер, тут-то и начинается самое интересное.

По словам Шойера, главная фишка EmDrive — это форма резонатора. Изобретатель предполагает, что из-за разницы в диаметре передней и задней стенок (как у дна ведра и его крышки) на них действуют разные по величине силы, вызванные стоячей электромагнитной волной в резонаторе. Их равнодействующая и толкает двигатель вперед, создавая тягу, которая направлена в сторону «дна». Впоследствии, после нескольких спорящих с этой идеей сообщений, Шойер уточнил, что реальный механизм несколько сложнее и может быть связан с проявлением эффектов специальной теории относительности (СТО).

Что с ним не так?

В самом деле, если взглянуть на первое объяснение механизма работы двигателя, то окажется, что оно напоминает историю барона Мюнхгаузена, вытащившего себя и коня из болота за волосы. EmDrive — замкнутая система, которая ничего не выбрасывает в окружающее пространство. Такой объект не может увеличивать свой импульс без внешних воздействий, как и Мюнхгаузен не мог увеличить свой, как бы сильно он ни тянул. Сторонники двигателя парируют эти аргументы тем, что можно допустить отталкивание резонатора от вакуумного состояния или же привлечь к объяснению СТО. Однако физики неоднократно отмечали грубость таких оценок или отсутствие в них физического смысла.

Но все-таки суть заявлений Шойера состояла не столько в теоретических описаниях, сколько в том, что он якобы зафиксировал реальную тягу от двигателя. На своем сайте исследователь указывает величину тяги примерно в 200−230 мН/кВт — больше, чем у ионных двигателей, которые толкают космические аппараты, выбрасывая ускоренные в электрическом поле заряженные частицы.

Решив, что объяснять эту тягу — дело теоретиков, несколько групп экспериментаторов проверили EmDrive в своих лабораториях. Такую работу проделали исследователи из китайского Северо-Западного политехнического университета и Технического университета Дрездена. Недавно к ним присоединились и авторы статьи, вышедшей в Journal of Propulsion and Power, исследователи из подразделения NASA Eagleworks, которые традиционно занимаются наиболее спорными и «футуристическими» проектами агентства.

Есть, но маленькая?

Первые тесты дали вроде бы обнадеживающие результаты: на включенное устройство действовала некая сила. Однако ее значение оказалось намного меньше, чем предсказанная Шойером величина, причем чем аккуратнее был поставлен эксперимент, тем меньшая регистрировалась тяга. Но ведь дело в принципе: откуда она может вообще браться? Если не рассматривать путаных объяснений Шойера, то можно выделить несколько побочных процессов, которые теоретически могут обеспечить тягу. Это могут быть потоки воздуха, связанные с нагревом двигателя, или тепловое расширение самой экспериментальной установки. Слабую силу способно создавать отталкивание от зарядов, «оседающих» на стенах тестовой камеры, или взаимодействие EmDrive с магнитными полями проводов, или давление излучения, покидающего резонатор.

С потоками воздуха бороться проще всего — достаточно проводить испытания в вакууме. Такие тесты были проделаны учеными из Дрездена, которые обнаружили тягу на уровне всего 0,02−0,03 мН/кВт — на пределе погрешности измерений. Кроме того, физики отметили, что использовали резонатор (то самое медное «ведро») с невысокой добротностью. Излучение быстро покидало его, увеличивая шансы на вклад других побочных процессов. Сотрудники NASA Eagleworks получили немного бóльшие цифры — 1,2±0,1 мН/кВт. При этом они утверждают, что отследили все возможные источники побочных процессов.

Это много или мало?

Строго говоря, миллиньютон (мН) — это меньше, чем вес одной песчинки сахара. Но если говорить о реактивном полете в космосе, то даже тяга 1 мН, непрерывно действуя на протяжении нескольких лет, позволяет разогнать 100-килограммовый аппарат до приличных скоростей.

Можно подсчитать, что за десять лет такой зонд разгонится на 3 км/с и (с учетом стартовой второй космической скорости) преодолеет порядка 3,5 млрд км. Но если мы оценим тягу на уровне, который обещает Шойер (200 мН/кВт), то получим ускорение уже до 600 км/с и дистанцию в 660 астрономических единиц — расстояний от Солнца до Земли.

Так — слабо, но очень долго и экономно расходуя рабочее тело — действуют ионные и фотонные двигатели. Первые «выстреливают» в пространство заряженными ионами, разогнанными до десятков километров в секунду. Их тяга может достигать 60 мН/кВт, однако они требуют использовать рабочее тело — обычно запас инертного газа. К примеру, аппарат Dawn, который недавно завершил основную миссию по исследованию Цереры, был вынужден взять на борт 425 кг ксенона.

Фотонные двигатели обладают несравненно меньшей тягой, порядка нескольких микроньютонов на киловатт мощности лазерного излучения. Источником тяги в них выступает импульс фотонов, вылетающих в космическое пространство. Зато фотонные двигатели не требуют брать с собой ни топлива, ни рабочего тела.

В самом конце 2016 года Китайская академия космических технологий (CAST) сообщила, что уже несколько лет проводит собственные исследования потенциальных возможностей EmDrive и его применения. По словам одного из руководителей CAST Чэня Юэ, организация провела собственные, «многолетние и многократно повторенные» эксперименты, подтвердившие наличие у EmDrive тяги. Использованный в Китае прототип создавал всего несколько миллиньютонов, но в ближайшее время будут разработаны новые конструкции, рассчитанные на 100 мН и больше. Возможно, они будут испытаны уже на орбите.

Нельзя забывать о пассивных двигателях, не требующих ни электроэнергии, ни топлива для своей работы, — о солнечных парусах. Тяга, которую они развивают, определяется площадью паруса и расстоянием до Солнца. Около Земли 1 м² отражающего материала будет развивать тягу в 0,1 мН. Суммарная тяга японского экспериментального аппарата IKAROS с парусом в 200 м² достигала как раз 2 мН. Для понимания масштаба добавим, что тяга двигателей сверхтяжелой ракеты Saturn V, отправлявшей астронавтов на Луну, составляла 34 000 000 Н.

Может, они ошибаются?

Публикация работы в рецензируемом научном журнале означает, что статья прошла проверку несколькими независимыми экспертами в соответствующей области. Эта процедура поддерживает достаточно высокий уровень статей, но даже она не позволяет избежать ошибок.

Можно вспомнить, как в 2014 году международная коллаборация BICEP опубликовала результаты своих многолетних исследований в одном из самых престижных научных журналов Physical Review Letters. Ученые утверждали, что обнаружили следы гравитационных волн при изучении реликтового излучения. Однако эта трактовка была неверной, и сенсационные результаты оказались влиянием галактической пыли.

Журнал, в котором команда Eagleworks опубликовала свою работу, может похвастаться в семь раз меньшим индексом цитирования, чем Physical Review Letters. Поэтому существует даже мнение о том, что процедура рецензирования в нем не столь строга и могла пропустить работу, несмотря на огрехи. Стоит отметить, что и само подразделение NASA Eagleworks — совсем небольшая лаборатория с финансированием на уровне $50 000 в год. Этого с трудом может хватить на выполнение высокоточного исследования и покупку нужного оборудования.

Работает — и ладно?

Если б стопроцентные доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Но пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы слишком больших энтузиастов «невозможного двигателя». Оно даже стало аргументом для отказа в публикации ранних статей в серьезных научных журналах.

Люди попроще любят замечать, что «работает и ладно, не обязательно же знать как». Однако такой подход может привести к неожиданным проблемам в долгосрочных космических миссиях. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. Никому не нужно, чтоб аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. Так что к классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе — но пока создатели EmDrive не могут показать ни того, ни другого.

Интересно проследить, зачем профессиональные ученые работают с такими сомнительными проектами. С одной стороны, открытие реальной тяги в EmDrive может указать на принципиально новые эффекты и долгожданную «новую физику» за границами существующих моделей. С другой стороны, «закрыв» тягу невозможного двигателя, ученые смогут наконец разрешить давно надоевший всем спор. А по пути — создать новые сверхточные методы для исследования сверхмалых сил.

Независимые испытания двигателя с неизвестным принципом работы EmDrive, вроде бы подтвердившие существование его «аномальной» тяги, в очередной раз закончились крайне критическими отзывами со стороны научного сообщества. Дошло до того, что некоторые физики-теоретики предлагают вообще не рассматривать результаты эксперимента, потому что у них «нет внятного теоретического объяснения». «Лента.ру» решила разобраться и с тем, почему так получается, и с тем, какие еще необычные средства передвижения в космосе человечество придумало за свою историю.

Межзвездные путешествия при нынешнем состоянии технологий невозможны — говорит сама физика с ее законом сохранения импульса. Перефразируя известного персонажа, чтобы разогнать что-нибудь нужное, сперва следует выбросить в противоположном направлении что-нибудь ненужное — вроде ракетного топлива, которого не накопишь на путешествие за границы Солнечной системы.

Чтобы выйти из этого тупика, энтузиасты освоения космоса периодически анонсируют устройства вроде двигателя EmDrive — которые, как нам обещают, не нуждаются в выбросе топлива, чтобы набирать скорость. На вид гипотетический двигатель представляет собой ведро с магнетроном (генератором микроволн, как в СВЧ-печи) внутри. По утверждению изобретателей, раз микроволны не выходят из ведра, значит выброса чего-либо материального не происходит, при этом само «ведро» создает тягу, фиксируемую в экспериментах с 2002 года и по сей день. Причем один такой опыт проделали в НАСА, другой совсем недавно провел Мартин Таджмар (Martin Tajmar), глава немецкого Института аэрокосмического инжиниринга при Техническом университете в Дрездене. Оба учреждения трудно назвать прибежищем научных фриков — быть может, за аномальной тягой EmDrive что-то есть?

Их оппонентов, впрочем, это не смущает. Одни, как Шон Кэролл (Sean Carroll) из Калифорнийского технологического института, просто характеризует EmDrive словами , которые невозможно повторить в русскоязычных СМИ. Те, кто сдержаннее, высказывают ту же мысль иначе: EmDrive нарушает закон сохранения импульса . А Эрик Дэвис (Eric W. Davis) из Института продвинутых исследований в Остине (США) добавляет: даже если бы тяга действительно создавалась, но как в испытаниях обнаруживалась бы лишь десятками микроньютонов, то профессионалам, работающим в аэрокосмической отрасли, «вообще неинтересны новые методы передвижения, […] порождающие тягу измеряемую лишь в микроньютонах» — слишком уж она невелика.

Здесь следует отметить, что последнее утверждение довольно рискованно. По данным упомянутых экспериментов НАСА, зарегистрированная тяга составила 0,4 ньютона на киловатт — и несмотря на то, что эта цифра действительно ничтожна, двигатель с такими параметрами доставил бы New Horizons к Плутону за полтора года, вместо десятилетия, потребовавшегося на практике. Иными словами, для действительно дальних перелетов ситуация крайне далека от «незаинтересованности».

Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German

Сложнее вопрос о том, работает ли EmDrive на самом деле, или в экспериментах «регистрируется» несуществующая тяга. Мартин Таджмар — известный «разрушитель мифов», экспериментатор, поставивший несколько «аномальных» экспериментов, найдя источники их аномалий в трудно обнаруживаемых ошибках измерения. В этот раз он привлек крутильные весы и проводил сам эксперимент в глубоком вакууме, чтобы исключить влияние конвекции воздуха. Все это не помогло убрать аномальную тягу.

Однако оппоненты не утратили своего скепсиса. Тот факт, что тяга не исчезала сразу после выключения EmDrive, может указывать на то, что речь идет о каком-то тепловом эффекте, влияющем на показания регистрирующих приборов. Следует отметить, что Таджмар в своей работе детально описывает предпринятые меры по теплозащите и магнитному экранированию, которых его критики (являющиеся физиками-теоретиками) почему-то не замечают.

Более всего смущает тезис Эрика Дэвиса о том, что работа Таджмара «не будет принята рецензируемыми журналами», только потому, что она не предлагает теоретического механизма, который мог бы объяснять наблюдавшуюся аномальную тягу. Очевидно, Дэвис в курсе того, как в XIX веке Майкельсон и Морли в American Journal of Science описание эксперимента, также не предложив никакого внятного теоретического механизма, который мог бы объяснить его. Если бы тогда журнал стоял на позициях Дэвиса, результаты важнейшего эксперимента, вызвавшего кризис теории эфира и в конечном счете возникновение теории относительности, просто не были бы опубликованы. Эксперименты по бета-распаду в 1914-1930 годах формально и вовсе нарушали закон сохранения энергии, но трудно представить себе, как кто-то из физиков той поры говорит: «данные об этом не попадут в рецензируемые журналы, потому что не объяснены теоретически».

Изображение: M. Tajmar and G. Fiedler / Institute of Aerospace Engineering, Technische Universität Dresden, 01062 Dresden, German

Повторимся: отсутствие теоретического объяснения тяги EmDrive действительно означает, что, скорее всего, он не работает — по крайней мере, не работает так, как это описывает его создатель Роджер Шойер (Roger Shawyer). Но и позиция Дэвиса, сводящаяся к утверждению «не стоит тратить время на эксперименты, если у них нет теоретического объяснения», несомненно, необычна для ученого.

Впрочем, не только EmDrive пытается перевести космические полеты на принципиально новые рельсы. В конце концов, самый быстрый из запущенных людьми аппаратов «Гелиос-2 » с трудом преодолел рубеж в 70 километров в секунду. С такой скоростью полет к звездам займет тысячи лет, что лишает его практического смысла.

Первая серьезная попытка превысить скорость химических ракет была предпринята в американском проекте «Орион» еще в 1950-х. В его рамках предлагалось подрывать небольшие водородные бомбы метрах в ста за кормовой амортизирующей плитой космического корабля. Плиту для этого покрывали тонким слоем графитовой смазки, после взрыва испарявшейся, но не дававшей кораблю перегреться. Мы не случайно написали «покрывали»: помимо расчетов, проводились и опыты по такому взрыво-импульсному полету, хотя и с помощью обычной взрывчатки:

Ключевая проблема «Ориона» очевидна: при взлете он должен был вызвать радиоактивные осадки. Конечно, его можно было собирать в космосе и отправлять лишь в дальние путешествия. По расчетам, сделанным Фрименом Дайсоном в 1960-х, беспилотный «Орион» мог достигнуть Альфа Центавра за 133 года — вот только стоил бы он несколько сот миллиардов долларов.

После сворачивания «Ориона» у ученых в США и СССР возникла другая мысль: использовать вместо термоядерных взрывов обычный ядерный реактор, нагревающий водород до 2-3 тысяч градусов. Самый эффективный двигатель такого типа, советский РД-0410 прошел испытания в Казахстане и в принципе позволял сравнительно чистый ядерный старт космического корабля с Земли. Поскольку из урана можно извлечь значительно больше энергии, чем из химтоплива, в теории такие средства разгона позволяли совершить пилотируемый полет к Марсу («Марс-94»)

Возникла и конкурирующая концепция – так называемой «ядерной лампочки ». В ней активная зона реактора закрывалась кварцевой оболочкой, через которую излучение нагревало газ в рабочей зоне двигателя до 25 тысяч градусов. При такой температуре активная зона реактора излучает в ультрафиолете, для которого кварц прозрачен, что исключало его перегрев. Нагреваемый газ, увлекаемый генерируемым вихрем, в свою очередь не должен был дать перегреться оболочке двигателя. Повышение рабочей температуры на порядок резко улучшало все параметры двигателя — но при СССР дальше проработки концепции дело не ушло, а после он и вовсе потерял какие-либо перспективы на финансирование.

Изображение: NASA

Тем не менее, ядерная лампочка выглядит весьма реалистичным проектом, позволяющим добиться высоких скоростей для массивных космических кораблей на базе уже существующих технологий. Увы, ее тяга хороша для быстрых межпланетных путешествий, но слабовата для межзвездных перелетов.

150 лет тому назад, после описания Максвеллом природы света, Жюль Верн предположил, что для межзвездных путешествий лучше всего подойдет парус, отражающий свет — тогда вместо топлива корабль будут разгонять фотоны. По прибытии в систему ближайшей звезды тот же парус затормозит его, так же без топлива.

Технически проект ограничен одним фактором: корабль со скоростью, близкой к световой, должен иметь паруса в десятки квадратных километров, массой не более 0,1 грамма на квадратный метр, что чрезвычайно трудно реализовать на практике.

Но еще в 1970-х годах был предложен так называемый лазерный парус : отражатель куда меньших размеров, разгоняемый лазерным излучателем с околоземной орбиты. Многие годы лазеры требуемой мощности просто не удавалось построить. Однако несколько лет назад Филип Лубин (Philip Lubin) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) предложил вместо них создать группы из множества более мелких излучателей, действующих по принципу фазированной антенной решетки, с итоговой мощностью, ограниченной лишь их числом. В рамках его концепта DESTAR-6 разгон космического зонда массой 10 тонн до околосветовой скорости может быть осуществлен в пределах Солнечной системы — до 30 астрономических единиц от Солнца (дальше проблемы с фокусировкой лазеров не дадут разгонять корабль).

Иллюстрация: Philip M. Lubin

Конечно, DESTAR-6 должна быть огромной группировкой. Каждый из ее элементов по проекту Лубина должен питаться от солнечных батарей, из-за чего общие размеры такой группы — тысяча на тысячу километров. При сегодняшних ценах вывода грузов на орбиту, это те же сотни миллиардов долларов, что и для проектов типа «Ориона».

Поэтому летом 2015 года Лубин предложил использовать зонды минимальной массы: полупроводниковые пластины больших размеров, на которых предлагается расположить все необходимые зонду электронные и оптические компоненты. Их будет достаточно, чтобы делать снимки в оптическом диапазоне, обрабатывать и отправлять их на Землю, используя для этого энергию солнечных батарей с лицевой поверхности пластин. Толщина пластин может быть такой же, как у современных кремниевых подложек — менее миллиметра. Уменьшив массу зонда до десятка килограмм, можно будет доставить зонд к Альфа Центавра всего за 20 лет (0,2 скорости света). Размеры разгоняющей группировки спутников с лазерами на борту при этом могут быть уменьшены до 33 на 33 километра. Конечно, снимки на нем не смогут быть идеальными, да и затормозиться там зонду не удастся, из-за чего первая миссия к звездам будет напоминать пролет New Horizons возле Плутона. Впрочем, на фоне наших нынешних знаний о системе Альфа Центавра и это было бы манной небесной.

Все предложенные выше варианты требуют как минимум десятков лет ожидания. Нет ли более быстрого способа? В первой половине 90-х годов этот вопрос пришел в голову мексиканскому физику Мигелю Алькуберре (Miguel Alcubierre). Если окажется возможным получить отрицательную массу/энергию, ее можно использовать для создания «пузыря», сжимающего пространство прямо перед собой и расширяющего его позади себя, предположил ученый. Идея была чисто теоретической и даже фантастической. Даже при существовании отрицательной энергии, перемещение пузыря диаметром в 200 метров потребует энергии, эквивалентной массе Юпитера. Однако в последние несколько лет были предложены модификации его идеи, в которой «пузырь» , сравнивая параметры двух половин расщепленного лазерного луча, одну из которых он подвергает воздействию, теоретически способному искривлять пространство. В 2013 году в таком эксперименте были получены признаки искривления пространства — причем безо всякой материи с отрицательной массой. Увы, результаты не были окончательными: слишком много помех действует на интерферометр, чувствительность которого требуется существенно повысить.

И кстати об EmDrive: чтобы найти объяснение аномальной тяге, создаваемой «ведром», группа Уайта провела эксперимент с резонирующей полостью EmDrive, пропуская через нее лазерный луч своего интерферометра. Исследователи заявили, что луч в ряде случаев определенно проходил через полость за разное время. Сам Уайт склонен трактовать это как признак того, что по каким-то причинам внутри полости существуют слабые искривления пространства, что может быть как-то связано с аномальной тягой EmDrive.

Любой двигатель, к разработке которого не предпринимают никаких шагов, является невозможным. Первый автомобиль с двигателем внутреннего сгорания поехал еще в 1807 году, однако отсутствие интереса к изобретению (и целому ряду ему подобных), привело к тому, что большинство населения Земли считает изобретателем автомобиля то ли Форда, то ли Даймлера. Сходная история случилась с паровым двигателем и турбиной, все компоненты которых были изготовлены еще во времена Римской империи. Если мы будем считать межзвездные путешествия невозможными, они несомненно останутся таковыми.

И все же надежда есть. Достаточно безопасные ядерные ракетные двигатели испытывались еще десятилетия назад, они, как и технологии лазерного паруса, вполне реальны уже сегодня — было бы желание за них взяться. Возможно, нам повезет и физики откроют новые явления, которые позволят повторить историю открытия ядерной энергии. Когда Эйнштейн в 1934 году сообщал миру, что «нет ни малейших признаков, что атомную энергию когда-либо удастся использовать», Лео Силлард как раз разрабатывал концепцию цепной ядерной реакции, а до запуска основанного на ней атомного реактора оставалось всего восемь лет.

НАСА может доставить человека на Марс за 10 недель. Все дело невозможной скорости заключено в ведре двигателя «EМ Drive», стянутого многочисленными шпильками и болтами.

Ломающий основы физики, двигатель не требующий топлива кроме как солнечных лучей – можно считать вечным, пока наша звезда не потухнет.

Передовая система двигательной установки изобретена Роджером Шоер 10 лет назад в его «Satellite Propulsion Research Ltd.», выдержав тестово-показательный запуск экспериментальной модели.

Демонстрация удалась, это была сенсация – двигатель, не требующий заправки топливом или ядерного реактора работал! Он создавал дикую тягу усилиями микроволн, отталкиваясь ими от…от…

А никто толком не знает, на каком принципе работает странное устройство, и даже сам изобретатель. Машина «разогревает» фотоны, те «катапультируются» из рабочей камеры с высокой скоростью, сообщая устройству движение.

В последнем докладе НАСА (просочившимся в прессу) якобы сообщается о ряде испытаний, проведенных специалистами Космического центра имени Джонсона в Техасе.

Документ инженеров НАСА показывает успешные технологические испытания в вакууме. Как некоторые подозревают, именно с двигателем «EM Drive» на борту, находился в космосе – тестировавший технологии будущего.

Технологичный двигатель свободной энергии, иначе EM Drive попросту и назвать то нельзя, теперь как полагают сделал Марс ближе к Земле минимум на полгода. Названый как EM Drive, двигатель по неподтвержденным данным обладает гигантским потенциалом в плане быстрых внутрисистемных полетов.

EM Drive способен доставить человеческий экипаж на Марс всего за 10 недель, без использования обычного ракетного топлива или ядерного реактора. Тем более что химические двигатели значительно проигрывают в скоростных характеристиках новинке.

Изображенный прототип EM Drive — экспериментальная двигательная система, вызвавшая сенсацию, поскольку согласно законам физики, он не должен работать. Традиционные ракетные двигатели используют химическое топливо, которое сгорает и выталкивается из подруливающих устройств.

В безвоздушном вакууме пространства, это работает по третьему закону Ньютона движения — генерации тяги путем выбрасывания массы в безвоздушном пространстве, без необходимого воздуха. И это вполне понятно, это работает.

Испытания двигателя EM-Драйв.

В случае с EM-Драйв, нет топлива, чтобы извлечь тягу, как же он работает? Не спрашивайте, потому что без «полу-литра брат, здесь не разобраться». Впрочем, вторая половина литра тоже не поможет, потому как автор изобретения либо действительно не знает, что он изобретал и какой принцип разрабатывал – что похоже на бред, либо все в глубоком секрете.

На испытаниях небольшой агрегат показывал силу тяги в 1,2 мН на киловатт (Мn / квт), малую долю от возможности в 60 Мн / кВт (на примере). Двигательная система может совершить глубокий космический полет, как герои космической эпопеи Star Trek.

Все это конечно выглядит для нас сомнительно, слишком уж чужд принцип работы на микроволнах /ионах и фотонах современным технологиям. Тем не менее НАСА в начале этого года заявило: Было , которые стали реальностью в заключение многих лет научных исследований.

И еще, ведя наступление на Марс, планируя полеты по нашей домашней системе, агентство отмахнулось от создания – для них это интересно, но не приоритетный вопрос. Не потому ли, что у них есть «быстрый двигатель»?

Уважаемый профессора физики в Университете Хельсинки Арто Эннила, отзываясь о работе ЕМдрайв сказал загадочную фразу: как и любой другой двигатель, EmDrive способен генерировать тягу без топлива. Его топливо входные фотоны сверхвысокой длинны (со слов зарубежных СМИ).

Секретный двигатель – оружие НАСА для скоростных путешествий.

Конструкция генерирует тягу путем задействования частицы света, выбрасывая микроволны внутри закрытой камеры в форме конуса. Движение внутри создает тягу на тонкий раструб конуса, который приводит двигатель в движение. Судя по множеству болтов в аппарате находится высокое давление.

Впервые увлекательный документ появился на форуме Nasa от австралийского пользователя Фил Уилсон (пишет dailymail), прежде чем пост был удален администраторами. Впоследствии публикация с отчётностью о полевых испытаниях устройства в условиях космоса «пробежалась» по всему интернету, и тайну было уже не скрыть.

Несмотря на кажущийся в «документе» успех НАСА в тестовых экспериментах, нет никаких признаков публикации в научном журнале. А ведь как сообщается, несколько команд работает над технологией, включая НАСА «Eagleworks Laboratories», которая занимается разработкой передовых двигательных систем.

Что такое ЕМдрайв?

Понятие EmDrive двигателя является относительно простым. Он обеспечивает тягу на космическом корабле с помощью микроволн. Солнечная энергия обеспечивает электроэнергию для микроволн. Последствия действительно существующей технологии, будучи запущенной в производство, неоценимы.

Невероятная сила двигателя-без-топлива дает людям возможность путешествовать дальше в космос, при значительно возросших скоростях. Отпадает необходимость тащить с собой запасы драгоценного в космосе топлива.

А место и масса(?) подумать страшно, насколько «облегчиться» космический корабль и возрастет полезный объём. В сущности, ракета-носитель с топливными цистернами также отойдет в историю.

В самом деле, есть множество плюсов, даваемых очаровательным агрегатом. Правда, когда эта концепция была впервые предложена, ее сочли мистификацией, поскольку «мотор» пошел против законов физики.

Теперь специалисты, зная лишь примерный принцип работы устройства, пытаются разобраться с возможностью фотонной тяги, что вероятно и служит инерционной массой для движения машины, когда фотоны «выбрасываются» из камеры мотора.

Несмотря на десяток лет тестирования и обсуждения, привод остается спорным.Суть заключается в том, что, на бумаге, он не должен работать, соблюдая законы физики. И все же, в тесте после испытания EM Drive просто продолжает работать.

Несмотря на многочисленные
слухи
о том,
что документ НАСА об этих испытаниях прошел процесс рецензирования, это
не было опубликовано в научном журнале.
Таким образом, на данный момент, это только одна группа исследователей, сообщающая о невероятных результатах, совершенно без какой-либо внешней проверки.

Экология познания. Наука и техника: EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ тягового полостного резонатора», такие устройства работают за счет магнетрона, испускающего микроволны в закрытую металлическую камеру в форме усеченного конуса, которые затем отражаются от ее задней стенки, передавая реактивную тягу аппарату.

Даже если вы не интересуетесь двигательными установками для космических аппаратов, вам наверняка приходилось слышать об устройстве EmDrive. Упоминание о двигателе часто встречается в заголовках, описывающих его как революционную технологию, способную перевернуть представления о межзвёздных путешествиях, критически сократить время полетов между планетами как внутри Солнечной системы, так и за ее пределами и воплотить в жизнь давние мечты человечества о доступном космосе.

Это достаточно громкие и амбициозные заявления и в свое время, комментируя подобные вещи, великий астрофизик и космолог, пионер в области экзобиологии Карл Саган (Carl Sagan) сказал, что «экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств». Руководствуясь этим мы и попытаемся объяснить, что же на самом деле представляет собой этот нашумевший EmDrive, и действительно ли он является ключевой технологией, которая позволит людям покорить далекие звезды.

Итак, все что вам нужно знать о «невозможном» двигателе мы попытались изложить в одной непродолжительной статье, поехали.

ЧТО ТАКОЕ EMDRIVE?

EmDrive – это двигатель-загадка. Впервые разработка была представлена аэрокосмическим инженером Роджером Шоером (Roger Shawyer) в 2001 году, а суть технологии может быть описана, как «бестопливный ракетный двигатель», в том смысле, что для него не требуется горючего, в традиционном представлении. Отсутствие на борту больших объемов топлива сделает космические корабли более легкими, их будет проще приводить в движение и, теоритически, их производство станет намного дешевле. Кроме того, гипотетический двигатель позволит достигать неимоверно высоких скоростей: астронавты смогут добираться до внешних границ Солнечной системы всего лишь за считанные месяцы.

Все дело в том, что сама по себе концепция движения без реактивного выброса массы «не стыкуется» с ньютоновским Законом сохранения импульса, который утверждает, что внутри замкнутой системы линейный и угловой моменты остаются постоянными величинами, вне зависимости от изменений, происходящих внутри этой системы. Проще говоря, если к телу не приложить внешнюю силу, то сдвинуть его с места невозможно.

Загадочный электромагнитный двигатель, который создает тягу безо всяких реактивных процессов, также нарушает и Третий (не менее фундаментальный) закон Ньютона: «На каждое действие всегда есть равное и противоположное противодействие». Так как же тогда «действие» (реактивное движение космического аппарата) происходит без «противодействия» (сжигания топлива и реактивного выброса масс) и как вообще такое возможно? Если система работает, это значит в ней задействованы силы или явления неизвестной природы или же наше понимание законов физики абсолютно ошибочно.

ПРИНЦИП РАБОТЫ EMDRIVE

Оставив на некоторое время физическую «невозможность» технологии, давайте определимся, что она собой представляет. Итак, EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ тягового полостного резонатора» (RF resonant cavity thruster). Такие устройства работают за счет магнетрона, испускающего микроволны в закрытую металлическую камеру в форме усеченного конуса, которые затем отражаются от ее задней стенки, передавая реактивную тягу аппарату. Опять же, выражаясь обычным языком, тело просто «отталкивается» от самого себя (как всё-таки глупы были люди, не верившие Барону Мюнхгаузену, когда он рассказывал о том, как вытащил себя за волосы из болота).

Такой принцип движения в корне отличается от того, что используют современные космические корабли, сжигающие огромное количество топлива для производства энергии, подымающей в небо массивные аппараты. Одной из метафор, раскрывающих суть «невозможности» такой технологии, может также стать предположение, что сидящий в салоне незаведенного автомобиля водитель способен сдвинуть его с места — всего лишь надавив, как следует, на рулевое колесо.

Несмотря на то, что было проведено несколько успешных тестов экспериментальных прототипов – с очень небольшим, порядка нескольких десятков мкН, выделением энергии (вес мелкой монеты) – итоги ни одного из исследований не были опубликованы в каком-либо рецензируемом журнале. Это значит, что к любым положительным результатом нужно относится с долей здорового скептицизма, который допускает, что зафиксированная тяга могла быть неучтенной силой или ошибкой аппаратуры.

Пока технология не получила соответствующего научного подтверждения, логично было бы предположить, что EmDrive, на самом деле, не работает. Однако есть множество людей, которые опытным путем доказали, что «невозможный» электромагнитный двигатель все-таки работает:

В 2001
году Шойер получил от британского правительства грант в размере £45 000 на тесты для EmDrive. Он заявил, что в ходе испытаний была получена тяга силой 0,016 Н и для этого потребовалось 850 Вт энергии, однако не одна экспертная оценка не подтвердила результат. Причем цифры были настолько малы, что легко могли сойти за погрешность измерительной техники.

В 2008
году группа китайских ученых Северо-западного политехнического университета во главе с Ян Хуаном (Yang Juan), по их заявлению, подтвердила дееспособность технологии создания тяги за счет электромагнитного резонанса и позднее разработала свою собственную рабочую модель двигателя. С 2012 по 2014 год было проведено несколько удачных тестов, в которых удалось получить тягу силой 750 миллиньютон при затраченных на это 2500 ватт энергии.

В 2014
году исследователи NASA протестировали свою модель EmDrive, причем испытания проходили также и в условиях вакуума. И снова ученые отрапортовали об успешном эксперименте (они зафиксировали тягу в 100 мкН) результаты которого, опять, не были подтверждены независимыми экспертами. В тоже время, другая группа ученых космического агентства весьма скептично отозвалась о работе коллег – однако, ни опровергнуть, ни подтвердить возможность технологии так и не смогла, призвав к проведению более глубоких исследований.

В 2015
году эта же группа NASA протестировала другую версию двигателя Cannae Drive (бывший Q-drive), созданную инженером-химиком Гвидо Фетта (Guido Fetta) и заявила оположительном результате. Практически в одно время с ними, немецкие ученые из Дрезденского технологического университета также опубликовали результаты, в которых предсказуемо подтвердили наличие «невозможной» тяги.

И уже в конце 2015
, еще один эксперимент от НАСА, проведенный группой Eagleworks (космический центр имени Джонсона) окончательно подтвердил состоятельность технологии. Тестирование проводилось с учетом предыдущих ошибок и, тем не менее, результаты оказались положительными – двигатель EmDrive производит тягу. В то же время, исследователи допускают, что обнаружились новые неучтенные факторы, одним из которых может быть тепловое расширение, ощутимо влияющее на устройство в условиях вакуума. Будет ли передана работа на рассмотрение экспертам или нет, ученые из Исследовательского центра Гленна, Кливленд, штат Огайо, Лаборатории реактивного движения НАСА и Лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса уверены, что продолжать эксперименты стоит.

ЧЕМ НАМ «СВЕТИТ» EMDRIVE

Вообще научное сообщество очень осторожно воспринимает все, что связано с EmDrive и с электромагнитными резонансно полостными двигателями в целом. Но с другой стороны, такое количество исследований вызывает несколько вопросов. Почему к технологии такой повышенный интерес и почему столько людей хотят ее протестировать? Что на самом деле может предложить двигатель с таким привлекательным концептом?

От разного рода атмосферных спутников и до более безопасных и эффективныхавтомобилей – такую широкую сферу применения пророчат новому устройству. Но главным, по-настоящему революционным последствием его внедрения являются невообразимые горизонты, которые открываются для космических путешествий.

Потенциально, корабль, оснащенный двигателем EmDrive, способен добраться до Луны всего за несколько часов, до Марса – за 2-3 месяца и до Плутона – примерно за 2 года (для сравнения: на то, чтобы долететь до Плутона зонд New Horizons потратил более 9 лет). Это достаточно громкие заявления, однако, если выяснится, что технология имеет под собой реальное основание, эти цифры не будут настолько фантастическими. И это с учетом, того что нет нужды перевозить тонны горючего, производство космических аппаратов станет более простым, а сами они будут намного легче и значительно дешевле.

Для НАСА и подобных организаций, включая множество частных космических корпораций вроде SpaceX или Virgin Galactic легковесный и доступный корабль, способный быстро добираться до самых отдаленных уголков Солнечной системы, является вещью, о которой пока можно только мечтать. Тем не менее, для реализации технологии, науке еще придется потрудиться.

В то же время, Шойер твердо убежден, что для того, чтобы объяснить, как работает EmDrive, не требуется никаких псевдонаучных или квантовых теорий. Наоборот, он уверен, что технология не выступает за рамки действующей модели ньютоновской механики. В подтверждение своих слов он написал несколько статей, одна из которых сейчас находится на рецензировании. Ожидается, что документ будет опубликован в этом году. Вместе с тем, его прошлые работы подверглись критике за некорректные и непоследовательные научные изыскания.

Несмотря на его настойчивые утверждения о том, что двигатель работает в пределах существующих законов физики, Шойер умудряется делать и несколько фантастичные предположения относительно EmDrive. Например, он заявил, что новый двигатель работает за счет варп-поля и именно поэтому последние результаты NASA были успешными. Такие выводы привлекли массу внимания онлайн сообщества. Однако, опять-же, на сегодняшний день нет прозрачных и открытых подтверждающих данных, и для того чтобы технологию восприняла официальная наука нужно провести еще не одно глубокое исследование.

Колин Джонсон (Colin Johnston), сотрудник Планетария Арма, написал , в которой раскритиковал EmDrive и неубедительные результаты множества проведенных экспериментов. Кроме того, Кори С. Пауэлл (Corey S. Powell) из Discovery, вынес свой для двигателей EmDrive и Cannae Drive, точно также, как и для исследований NASA. Профессор математики и физики Джон С. Баэз вообще назвал концепцию этой технологии «вздором» и его заключения отражают настроения многих ученых.

Двигатель EmDrive был воспринят многими с воодушевлением, среди них – вебсайтNASASpaceFlight.com , где была размещена информация о последних экспериментах Eagleworks, и популярный журнал New Scientist , который написал положительный и оптимистический отзыв об электромагнитном двигателе, в котором, тем не менее, не забыл упомянуть о необходимости предоставления дополнительных фактов, обязательных для таких спорных вопросов. Кроме того, энтузиасты со всего мира принялись строить свои модели двигателей с тягой «неизвестного происхождения», одну из интересных рабочих версий , созданную в «гаражных» условиях, предложил румынский инженер Юлиан Берка (Iulian Berca).

Прежде чем делать однозначные выводы, важно помнить о том, что физика в принципе исключает появление какой-либо тяги в EmDrive и ему подобных устройствах. Тем не менее, действительно доказанные рабочие варианты двигателей на электромагнитных волнах могут отрыть до сих пор невиданные возможности как для космического, так и наземноготранспорта и перевернуть современную науку с ног на голову. А пока большинство ученых склонны относить EmDrive к категории научной фантастики. опубликовано

Двигатель ем драйв принцип работы. EmDrive и другие невозможные двигатели. Принцип работы emdrive

Знаете ли Вы,

что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, «мысленный эксперимент» фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей «мысленных экспериментов» является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его «куклой» — фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, «мысленными экспериментами» привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие «фантики» от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что «мысленный эксперимент» весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: «Если факт не соответствует теории — измените факт» (В другом варианте » — Факт не соответствует теории? — Тем хуже для факта»).

Максимально, на что может претендовать «мысленный эксперимент» — это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Успешное освоение космоса постоянно требует от человечества изучения и открытия новых технологий, которые позволили бы иметь более мощное оборудование и создавать системы обеспечения жизни экипажа для дальнейших космических полетов. Одной из таких революционных технологий может стать гипотетический электромагнитный двигатель EmDrive, который до недавнего времени считался невозможным. Однако в 2016-м году NASA опубликовало результаты исследования и проведенных экспериментов двигателя, которые доказывают его работоспособность. Следующий шаг американского космического агентства в исследовании данного вопроса – проведение экспериментов над двигателем EmDrive в открытом космосе.

Но начнем по порядку

Прежде всего, кратко рассмотрим принцип работы рядового двигателя ракеты. Есть три наиболее популярных типа ракетных двигателей:

Химический – наиболее распространенный тип ракетного двигателя. Его принцип работы следующий: в зависимости от агрегатного состояния топлива (твердотопливный или жидкостный двигатель) тем или иным способом окислитель смешивается с горючим, образуя топливо. После химической реакции — топливо сгорает, оставляя после себя продукты сгорания — быстро расширяющийся разогретый газ. Струя этого газа и выходит из сопла ракеты, формируя так называемое «рабочее тело», представляющее собой ту самую «огненную» струю, которую мы часто наблюдаем, например, в телепередачах или фильмах.
Ядерный – тип двигателя, в котором газ (например, водород или аммиак) нагревается в результате получения энергии от ядерных реакций (ядерный распад или синтез).
Электрический – двигатель, в котором разогревание газа происходит за счет электрической энергии. Например, термический тип такого двигателя разогревает газ (рабочее тело) при помощи нагревательного элемента, в то время как статический тип – ускоряет движение частиц газа при помощи электростатического поля.

Сборка реактивного двигателя

Корпус такого двигателя обязан состоять из неплавящегося металла.

Независимо от выбора типа двигателя, для его работы потребуется внушительный запас топлива, которое делает космический корабль значительно тяжелее и требует большей мощности от того же двигателя.

Двигатель EmDrive – что это и как работает?

В 2001-м году британский инженер Роджер Шойер предложил новый тип электрического двигателя, принцип которого в корне отличается от принципа работы перечисленных выше двигателей.

Конструкция представляет собой закрытую металлическую камеру (резонатор) в форме усеченного конуса (нечто вроде ведра с крышкой), который имеет определенный коэффициент отражения микроволнового излучения. Подключенный к конусу магнетрон генерирует электромагнитное излучение в микроволновом диапазоне, которое поступает в резонатор и создает там так называемую стоячую волну. За счет резонанса энергия колебания микроволн возрастает.

Как известно, свет, или электромагнитное излучение, оказывает давление на поверхность. По причине сужения камеры в одну сторону, давление микроволн на меньшее основание усеченного конуса – меньше, чем давление на большее основание. Если рассматривать камеру как закрытую систему, то результатом описанного выше эффекта будет лишь нагрузка на материал камеры, причем на одну ее сторону – больше. Однако, создатель концепции двигателя EmDrive утверждает, что данная система является открытой по причине предельной скорости движения электромагнитного излучения («скорость света»).

Физический принцип действия такого двигателя не ясен в полной мере. Роджер Шойер убежден, что объяснения данной технологии возможно в рамках всем известной ньютоновской механики. Вероятно, в силу наличия коэффициента отражения микроволнового излучения в камере, некоторая малая часть излучение выходит наружу, за пределы резонатора, что делает систему открытой. В то же время, выход излучения со стороны большего основания усеченного конуса происходит в большей степени по причине большей площади основания. Тогда выходящее микроволновое излучение будет аналогом рабочего тела, которое и создает тягу, движущую космический корабль в обратном направлении от излучаемых микроволн.

В то же время, исследователи НАСА предполагают, что истинна действия двигателя лежит намного глубже, в квантовой механике, в общей теории относительности, согласно которой система является открытой. Максимально упростив теорию, можно сказать, что частицы могут исчезать и рождаться в замкнутом контуре пространства-времени.

Возможность реализации двигателя подобным методом оценивали несколько научно-исследовательских организаций, в том числе и НАСА.

Результаты экспериментов

В течение 15-ти лет было проведено множество экспериментов. И хотя результаты большинства из них подтверждали работоспособность концепции двигателя, мнение независимых экспертов отличалось от мнения экспериментаторов. Главной причиной опровержения результатов экспериментов является факт неверной постановки и осуществления эксперимента.

Наконец-то за исследования двигателя EmDrive взялось американское космическое агентство, которое обладает достаточными ресурсами для создания эксперимента, способного вынести окончательный вердикт. А именно — экспериментальная лаборатория НАСА – Eagleworks, где был сконструирован прототип двигателя EmDrive. Двигатель помещался в вакуум, где исключена какая-либо тепловая конвекция, и оказалось, что прототип действительно способен выдавать тягу. Согласно недавнему отчету НАСА , в лаборатории удалось получить тягу, имеющую коэффициент мощности 1,2±0,1 мН/кВт. Этот показатель пока значительно ниже, нежели мощность используемых сегодня ракетных двигателей, однако примерно в сто раз выше, чем мощность фотонных двигателей и солнечных парусов.

С выходом отчета об эксперименте, вероятно, эксперимент над двигателем в земных условиях окончен. Дальнейшие эксперименты над EmDrive НАСА планирует провести в космосе.

Применение

Наличие подобного двигателя в руках человечества значительно расширяет возможности освоения космоса. Начиная с относительно малого – EmDrive, установленный на МКС, значительно понизил бы запасы топлива на станции. Это позволило бы продлить срок эксплуатации станции, а также в разы сократить грузовые миссии по доставке топлива. Следовательно, сократиться финансирование миссий и поддержка работоспособности станции.

Если рассмотреть рядовой геостационарный спутник, на который будет установлен данный двигатель, то масса аппарата уменьшится более чем в два раза. Подобным образом наличие EmDrive скажется и на пилотируемом космическом корабле, который будет двигаться заметно быстрее.

Если еще поработать над мощностью двигателя, то согласно расчетам, потенциал EmDrive позволяет доставить на шестерых астронавтов и некоторое оборудование, после чего – вернуться на Землю – примерно за 4 часа. Аналогично полет до Марса, с подобной технологией, займет пару-тройку месяцев. Полет же до Плутона займет около двух лет. К слову, станции New Horizons потребовалось на это – 9 лет.

Подводя итоги, следует отметить, что технология EmDrive способна значительно повысить скорость космических кораблей, сэкономить на эксплуатации аппаратов, а также топливе. Кроме того, данный двигатель позволяет человечеству осуществить те космические миссии, которые доселе были на границе возможного.

Спутник компании Cannae из шести юнитов CubeSat. Рендер: Cannae Inc.

Пришло время положить конец спорам.

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.

Спутник компании Cannae. Рендер: Cannae Inc.

Прототип EmDrive немецкого инженера Пола Коцылы

В прошлом году компания Volvo представила новое семейство 4-цилиндровых 2-литровых силовых агрегатов Drive-E . Линейка на данный момент включает два бензиновых мотора — Т5 мощностью 245 л.с. и Т6, развивающий 306 л.с., а также дизель D4 с отдачей 181 л.с. В планах расширение этого ряда: мощность дизельных двигателей Drive-E будет составлять от 120 до 230 л.с., а бензиновых — от 140 до 306 л.с. (возможно, и более). Добиться этого будет несложно, применяя нагнетатели различной конструкции и производительности. Так, при одинаковом объеме бензиновых двигателей Т5 и Т6 первый снабжен турбонаддувом, а второй — комбинацией турбины и механического нагнетателя. Отсюда и разница в отдаче.

Что до нового турбодизеля Drive-E D4, то его изюминкой стала технология точного контроля впрыска топлива i-ART (intelligent Accuracy Refinement Technology). Главное ее отличие от распространенных сегодня систем Common Rail — в наличии индивидуальных датчиков давления и управляющих впрыском микроконтроллеров в каждой из четырех форсунок. Система i-ART, отслеживая давление в каждой форсунке, позволяет точнее дозировать подачу топлива в цилиндры двигателя. Это обеспечивает повышение экономичности и плавности работы мотора. Сокращению расхода топлива и вредных выбросов способствует также повышенное до 2500 бар давление впрыска. К примеру, на модели Volvo XC70 с новым Drive-E D4 расход горючего составляет 4,9 л/100 км против 5,9 л/100 км с прежним дизелем.

Высокая экономичность, кстати, свойственна и бензиновым агрегатам линейки Drive-E. Так, у переднеприводного Volvo S60 с новым мотором Т5 расход бензина сократился с 8,6 л/100 км (с предыдущим Т5 — 249 л.с.) до 6,0 л/100 км в смешанном цикле, а на кроссовере XC60 тот же двигатель Drive-E Т5 выигрывает у предшественника (240 л.с.) почти два литра на сотню — 6,7 л/100 км против 8,5 л/100 км. Справедливости ради надо заметить, что существенный вклад в эту экономию вносит и новый 8-ступенчатый «автомат» Aisin.

В России новые моторы уже доступны. Правда, пока только два — на первых порах покупателям предлагают полноприводный универсал XC70 с дизелем D4 и модели S60, S80 и XC60 с бензиновым Т5 . Вместе с новыми силовыми агрегатами дебютировали также системы мониторинга полосы движения и помощи при параллельной парковке, а также электрический усилитель руля с тремя режимами настройки.

Всегда онлайн!

Мультимедийная система Sensus Connect — еще одна новинка, которая недавно появилась на российских моделях Volvo. Главная «фишка» — доступ к различным онлайн-сервисам и встроенный браузер для интернет-серфинга. Подключение к Всемирной паутине открывает, например, возможность слушать более 100 тыс. интернет-радиостанций с помощью сервиса TuneIn. Можно развернуть в автомобиле собственную точку доступа Wi-Fi, рассчитанную на подключение до восьми мобильных гаджетов. А можно, установив на смартфон специальное приложение, удаленно получать информацию о своем автомобиле. Карты в Sensus Navigation можно обновлять самостоятельно. В ближайшее время должна появиться возможность скачивать и устанавливать приложения. Ну а управление системой Sensus Connect организовано как посредством интерфейса на центральной консоли или на руле, так и с помощью голосового управления, что позволяет водителю не отвлекаться от дороги.

Евгений Золотов

Рассказ о «невозможном» двигателе EmDrive, стал одним из самых читаемых её материалов. И, конечно, я постоянно отслеживал тему, надеясь однажды написать продолжение. Но случай такой предоставился только на днях: солидным научным журналом опубликована статья группы сотрудников одной из лабораторий NASA, не просто испытавших движок, чтобы в очередной раз измерить возникающую тягу, но и предоставивших отчёт об испытаниях на суд независимых экспертов (то, что называется peer review), не выявивший серьёзных ошибок. А это значит, что возможность «невозможного» двигателя стала теперь ещё на порядок больше.

Если вы забыли или никогда не слышали, позвольте восстановить картину в общих чертах EmDrive, как его обычно называют, это по большому счёту обычная микроволновая печь, только выполненная не в форме куба, а в форме усечённого и, главное, закрытого с обеих сторон конуса. На узком конце крепится СВЧ-излучатель, включается, и — всё!

Топлива, которое выбрасывалость бы «за борт», здесь нет. Так что, согласно классической физике, а именно Закону сохранения импульса, тяга возникнуть не может. Однако изобретатели EmDrive (британский инженер Роджер Шаер и позже занявшиеся той же темой независимо другие личности) настаивают, что по разным причинам — из-за «квантовой несбалансированности» или ещё чего-нибудь в том же духе, что не учитывает современная физика — тяга таки имеет место быть и её, якобы, даже удалось измерить.

Заметьте, что Шаер и прочие вовсе не утверждают, что законы Ньютона неверны. Они лишь говорят, что наткнулись на эффект, который уточнит существующие законы. Это принципиально важный момент, который сильно помог «ЭМ-движителю» — обеспечив ему интерес со стороны серьёзных исследователей.

Отсюда начинается парадоксальная часть. С одной стороны, все здравомыслящие научно-популярные и научные ресурсы считают такой движок псевдонаучным. С другой — за него неожиданно взялись вполне серьёзные люди: сперва несколько научных групп из Китая, а потом и NASA. О китайцах с тех пор ничего не слышно, а вот американцы не потерялись: в США эта работа финансируется из кармана налогоплательщиков, поэтому результаты должны быть доступны всем.

И вот два года назад появляется первый, весьма обнадёживающий отчёт NASA: тяга действительно есть, хоть и по неизвестной причине. А на днях престижный Journal of Propulsion and Power публикует от сотрудников лаборатории NASA Eagleworks — в которой факт возникновения тяги снова подтверждается, причём в этот раз на чувствительном торсионном подвесе в вакууме (но по-прежнему на Земле). А ещё предлагается осторожное объяснение.

Объяснение — далеко не главная часть статьи, потому что является скорее догадкой, но именно оно наделало больше всего шуму. Дело в том, что привлечена существующая теория, которой буквально почти сотня лет: теория волны-пилота (Pilot wave). Её выдвинули ещё в 20-х годах прошлого века и потом несколько раз уточняли.

Боюсь, я объясню её лишь очень грубо (и буду признателен, если знатоки поправят!), но суть, в общем, в предположении, что мы вынуждены описывать квантовые процессы с помощью неудобных статистических методов лишь потому, что не замечаем некоей более низкоуровневой реальной динамики квантовых частиц — которые на самом деле движутся подобно макроскопическим телам, по вполне конкретным траекториям, определяемым свойствами вакуума. Здесь эта теория пригодилась, потому что позволяет объяснить вакуум как среду, поддерживающую колебания плотности: EmDrive передаёт вакууму импульс (отталкивается от него, словно от воды) и именно таким образом возникает тяга в замкнутой системе.

И тут следует подчеркнуть две важных вещи. Во-первых, теория волны-пилоты — не псевдонаучная выдумка, а одно из множества равновероятных объяснений квантовых процессов, которое удовлетворительно точно описывает наблюдаемые эффекты и подтверждается в том числе экспериментальными данными. И, во-вторых, сам факт публикации статьи NASA в таком издании как минимум снимает вопрос о корректности измерения тяги на подвесе (помнится, это был один из аргументов скептиков: мол, в настоящем космосе движок себя поведёт иначе). Попросту говоря, статью можно понимать так: в NASA не знают наверняка, почему тяга возникает, но знают, как её измерить — и простой читатель может на них в этом положиться.

Отсюда — новый простор для предположений. Опуская цифры, которым сейчас в общем-то придавать большого значения не следует (задачей была демонстрация существования эффекта, а поиск путей оптимизации — в списке на будущее), авторы работы констатируют: уже в текущем виде EmDrive хоть и на порядок менее эффективен классических ракетных движков, зато на два порядка эффективней других «безвыхлопных» движителей, как то солнечного паруса, разгона лазером, фотонного двигателя. Учитывая, что ограничение по скорости накладывается только скоростью света, а по мощности вообще никаких (ничто не мешает выстраивать такие двигатели буквально многокилометровыми батареями — хватило бы электричества, чтобы их запитать!), это делает EmDrive самым перспективным направлением для исследования и освоения Солнечной системы как минимум.

А значит, всё упирается теперь в генеральную проверку в космосе. Китайцы, напомню, уже намеревались такую провести. Провели ли и с какими результатами? Неизвестно. Однако в данном случае тишина заставляет скорее насторожиться, нежели разочароваться. Ведь ясно, что первый, кто подтвердит работу такого движка в космосе, а потом и первый, кто даст теоретическое обоснование, станут родоначальниками новой ветви физики и отцами неожиданных, непредсказуемых открытий и технологий!

Как хорошо сказал кто-то, представить, куда EmDrive приведёт нас, если окажется правдой, мы не в силах, поскольку стоим в самом начале пути. Как спектральные линии в конце концов привели к полупроводниковой революции, так и «невозможный двигатель» «отталкивающийся от вакуума», вовсе не обязательно должен стать лишь основой для ракетной техники будущего. Обязательно обнаружатся побочные эффекты, будут сделаны смежные открытия, поставлены новые вопросы: не каждый день, год и даже век удаётся уточнить или опровергнуть один из фундаментальных законов физики!

И как же приятно, что живём мы как раз в те дни, когда эта история пишется!

Особенности двигателя MPI в автомобилях Volkswagen

Двигатель MPI в автомобилях Volkswagen: принцип работы, особенности, преимущества и недостатки. Двигатель MPI является инжекторной конструкцией, где применяется многоточечное устройство топливного впрыскивания. Поэтому этот мотор получил соответствующее наименование «Multi-Point-Injection». Иными словами, для каждого двигательного цилиндра разработан собственный инжектор-форсунка. Именно такая схема была воплощена автоконцерном «Volkswagen».

Этот тип двигателя устанавливается на самую популярную модель Volkswagen Новый Polo седан, некоторые комплектации Golf и Jetta (частично Golf и Jetta комплектуются также и TSI-двигателями). На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели TSI. На Touareg устанавливают FSI.

Двигательное устройство MPI является наиболее устаревшим из всего моторного ряда «Volkswagen». Но, тем не менее, отличается превосходной практичностью и безотказностью.
Некоторые специалисты отмечают, что теперь такой вид двигателя не отвечает нынешним требованиям в плане экономичности и экологичности. Более того еще недавно можно было утверждать, что такой вид мотора был снят с изготовления. А последней автомобильной моделью автоконцерна, где он применялся, была Skoda Oktavia 2-ой серии.

Но внезапно двигатель MPI возродился и снова стал востребованным. Осенью 2015 года «Volkswagen» запустил производственную линию моторов на своем калужском заводе, где стали выпускать двигательную конструкцию MPI 1,6 серии EA211.

Особенности двигателя MPI

О главном отличии таких двигателей уже было написано — это многоточечная подачи бензина. Но те, кто хорошо с двигателями автомобилей могут отметить, что и TSI-моторы также обладают многоточечным впрыскиванием.

Потому переходим к другой отличительной черте — в MPI отсутствует наддув. Т.е. нет турбокомпрессоров, чтобы нагнетать смесь топлива в цилиндры. Обыкновенный бензонасос, подающий топливо под давлением три атмосферы в особенный коллектор впуска, где оно далее перемешивается с воздушной массой и затягивается через клапан впуска непосредственно в цилиндр. Как видно, это достаточно схоже с деятельностью карбюраторного двигателя. Никакого прямого топливного впрыскивания в цилиндр, как в FSI, GDi или TSI-устройствах нет.

Еще одна особенность — присутствие водяной системы, благодаря которой смесь топлива охлаждается. Это происходит в связи с тем, что в области цилиндровой головки устанавливается повышенный температурный режим, а поступление бензина осуществляется под довольно низким давлением. Потому все это может закипеть и сформировать газовые воздушные пробки.

Преимущества

Двигатель MPI отличается собственной неприхотливостью к топливному качеству и может осуществлять работу на 92-ом бензине.

По своей конструкции этот мотор очень прочен, и его наименьший пробег без какого-нибудь ремонтных работ, как информирует изготовитель, составляет 300 тыс. км, естественно, если вовремя будут заменены масла, а также фильтры.

Благодаря не очень сложной конструкции двигатель MPI в случае поломки можно легко и недорого отремонтировать и вообще это заметно отражается на его цене.
Обычная конструкция выгодно отличает его по сравнению с TSI, где присутствует насос повышенного давления и турбокомпрессорное устройство. Двигатель MPI также меньше склонен перегреваться.

Еще одним преимуществом мотора считается присутствие опор из резины, расположенных непосредственно под двигателем. Это значительно дозволяет уменьшить шум и дрожание во время передвижения.

Недостатки

Можно отметить, что двигатель MPI не очень динамичен. Из-за того, что процесс топливного перемешивания осуществляется в выпускных особых каналах (до того как топливо попадет в цилиндры), такие моторы считаются ограниченными. Восьмиклапанная система с набором ГРМ говорит о недостатках в мощности. Таким образом, они рассчитаны на не очень быстрые поездки.

Из недостатков можно выделить то, что MPI менее экономичен. Многоточечное впрыскивание по своей эффективности уступает наддуву вместе с прямым топливным впрыскиванием в цилиндр, как это сделано в двигательном устройстве TSI.

И все же, если складывать преимущества и недостатки, то выходит, что эти двигатели вполне сравнимы в плане конкурентоспособности, в особенности для российских дорог. Неслучайно для «Шкода Йети» немецкие производители отказались от 1.2-литрового двигателя TSI, отдав предпочтение проверенному и непритязательную 1.6-литровую движку MPI.

Автоцентр Сити — Каширка Volkswagen

7 495 741 45 45

Москва, Внешняя сторона МКАД, 23 км

reception-vw@autocentercity. ru

пн.-пт.: 08:00-21:00
сб.: 08:00-21:00
вс.: 08:00-19:00

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

Acura
Alfa Romeo
Aston Martin
Audi
Bentley
BCC
BMW
Brilliance
Cadillac
Changan
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Daewoo
Datsun
Dodge
Dongfeng
DS
Exeed
FAW
Ferrari
FIAT
Ford
Foton
GAC
Geely
Genesis
Great Wall
Haima
Haval
Hawtai
Honda
Hummer
Hyundai
Infiniti
Isuzu
JAC
Jaguar
Jeep
Kia
Lada
Lamborghini
Land Rover
Lexus
Lifan
Maserati
Mazda
Mercedes-Benz
MINI
Mitsubishi
Nissan
Opel
Peugeot
Porsche
Ravon
Renault
Rolls-Royce
Saab
SEAT
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tesla
Toyota
Volkswagen
Volvo
Zotye
УАЗ

	Алексей Воскресенский, 000Z»>20 июля 2010. Иллюстрации Драйва и фирм-производителей
	Рядный шестицилиндровый двигатель — редкий пример абсолютно уравновешенного мотора. Вымирающий вид. А какой ещё архитектуры бывают ДВС и на что она влияет?

В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объёмом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмёркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестёрка» объёмом 23 л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана…

Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости всё расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далёком прошлом. Средний объём цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трёхсот до шестисот кубических сантиметров. Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового «атмосферника». Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.

Очень маленькие цилиндры часто встречаются на японских микролитражках: например, объём рядной «четвёрки» у Subaru R1 — всего 658 см³. Из «европейцев» отличился трёхцилиндровый дизельный Smart — 799 «кубиков». Есть цилиндры-напёрстки и у «корейцев»: трехцилиндровый Matiz — это 796 «кубиков», а четырёхцилиндровый — 995. «Четвёркой» объёмом 1086 см³ оснащаются Hyundai i10 и Kia Picanto. На другом полюсе — конечно же «американцы». Объём V-образной «восьмёрки» купе Chevrolet Corvette Z06 составляет 7011 см³. Хотя японцы, например, оснащали внедорожник Nissan Patrol предыдущего поколения рядной «шестёркой» TB48DE объёмом 4758 «кубиков».

Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. в большинстве случаев окажется четырёхцилиндровым, у 200-сильного будет четыре, пять или шесть цилиндров, у 300-сильного — восемь. .. Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на 85-сильной двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах. Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А V-образный мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

О силах и моментах

Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров. Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями…

Отчего возникают вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента. Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне. В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мёртвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.

Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент.
В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один.

Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверённой частотой вращения коленвала… Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться. Плюс к этому, пары сил, приложенные на определённом расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.

Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.

Яркий представитель вымершего племени автомобилей с рядной «восьмёркой» — модель 1930-х годов Alfa Romeo 8C.

А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.

Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зелёным в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).

Степень уравновешенности (зелёная ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные)
	1	R2	R2*	V2	B2	R3	R4	V4	B4	R5	VR5	R6	V6	VR6	B6	R8	V8	B8	V10	V12	B12
Силы инерции первого порядка
Силы инерции второго порядка
Центробежные силы**
Моменты от сил инерции первого порядка
Моменты от сил инерции второго порядка
Моменты от центробежных сил
* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.

Что же получается? Из распространённых типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестёрки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали. Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.

Шестицилиндровый «оппозитник» водяного охлаждения Porsche. С левой и правой сторон блока в целях экономии стоят одинаковые головки, поэтому цепные приводы распредвалов пришлось устраивать и спереди, и сзади.

Уравновешенные и не очень

Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (такой, например, стоял на отечественной «Оке»). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе «Оки» слева и справа от коленвала применялись два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить ещё два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешёвых автомобилей, было бы совершенно неуместным.

Впрочем, это ещё ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата… Но мотор зато получался простым и дешёвым! Дешевизна двухцилиндровых двигателей соблазняет разработчиков и сегодня: не зря же эту схему использовали создатели самого доступного автомобиля планеты, индийского хэтчбека Tata Nano.

Машин с оппозитной «двойкой» — по экономическим и компоновочным соображениям — было немного. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.

Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180°), можно встретить сегодня только на мотоциклах. Поскольку поршни в нём всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше. Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели устанавливались на довоенные DKW и их прямых наследников, пластиковые гэдээровские Трабанты. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.

Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1. А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно. Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают…

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

Трёхцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четвёрка», и поэтому производители трёхцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. В своё время опелевские двигателисты решили отказаться от балансирного вала, разрабатывая трёхцилиндровый мотор семейства Ecotec для Корсы второго поколения — в целях удешевления и уменьшения механических потерь. И трёхцилиндровая Corsa после дебюта в 1996-м была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».

В самой популярной среди двигателистов рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка. Её можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью. (Вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?) А для компенсации момента от балансирного вала придётся ставить ещё один, вращающийся в противоположную сторону. Дорого? Безусловно. Однако моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat и самых разных марок концерна Volkswagen.

Пример рядной «четвёрки» с балансирными валами — двухлитровый двигатель Audi. Валы располагаются по обе стороны от коленвала и с удвоенной скоростью вращаются в противоположные стороны. Здесь балансирные валы расположены снизу и соединены зубчатой передачей, а раньше (как, например, на приведённом на картинке внизу двигателе Saab 2.3) их располагали сверху и у каждого был свой шкив цепного привода.

Кстати, оппозитная «четвёрка» уравновешена лучше, чем рядная, — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.

Subaru из компоновочных соображений предпочитает рядной «четвёрке» оппозитную. Что до вибраций, то силы инерции второго порядка у «боксера» уравновешены, но момент от них всё же остаётся свободным.

У рядных «пятёрок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил… Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жёстким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата или применяя специальные противовесы (как у наддувной «пятёрки» 2.5 TFSI на Audi TT RS). И только фиатовские мотористы применяли балансирный вал, который полностью уравновешивал все моменты.

На картинке FIAT JTD от хэтчбека Croma — потомок пятицилиндрового турбодизеля Fiat TD 125 объёмом 2387 см³, образованного путём добавления одного цилиндра к 1,9-литровой «четвёрке» TD 100. Балансирный вал — слева, в нижней части картера.
Под каким углом расположить кривошипы коленвала рядной «пятёрки»? 360° делим на пять… Правильно — 72°!

Кстати, практически все «пятёрки» образованы путём прибавления ещё одного цилиндра к четырёхцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четвёрки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72°.

О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали. А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные «шестёрки», ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трёшки», то есть не ахти. Поэтому, например, балансирным валом в развале блока цилиндров был оснащён самый первый двигатель V6 фирмы Mercedes-Benz — заслуженный М112 с тремя клапанами на цилиндр. У трёхлитровой «шестёрки» концерна PSA вал находился в одной из головок блока. На других моторах того времени инженеры пытались не усложнять конструкцию и старались свести уровень вибраций к минимуму за счёт усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещённого расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).

В моторе V6 с углом развала блока 90° сдвоенные кривошипы расположены под углом 120°. А в моторах с развалом 60° каждый шатун приходится устанавливать на своём кривошипе.
Для уравновешивания свободного момента от сил второго порядка мотору V6 90° необходим один балансирный вал (показан стрелкой). В двигателе Citroen 3.0 V6 он был установлен в одной из головок блока.

У новейших мерседесовских двигателей V6 угол развала блока сократился до 60°, в результате чего необходимость в балансирном вале отпала.

Добавим сюда ещё одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90° не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счёт утяжелённого маховика, но лишь отчасти. Вот вам и ещё один источник вибраций…

Двигатели V8 с углом развала цилиндров в 90° и коленвалом, кривошипы которых располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров. Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят…

Двигатель V8: и развал блока, и угол между кривошипами — 90°.

Напоследок можно поговорить о схемах необычных. Сначала вспомнить о моторах V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного «Запорожца». Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.

Ford и ЗАЗ выбрали экзотику: мотор V4, в котором и угол развала блока, и угол между кривошипами составляют 90°.
Угол развала цилиндров моторов V2 колеблется от 25° до 90°.

А что насчёт V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5. Впрочем, конструкторы прежних моторов Формулы-1 или монстров Dodge Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думали далеко не в первую очередь.

Как жаль, что Viper и его коллосальный V10 — уже история.

Двигателями V10 отметилась целая череда знаковых машин: BMW M5, Audi S6 и S8, а также RS6 с наддувной «десяткой». Не говоря уже об автомобилях Lamborghini. Наконец, Lexus LFA тоже оснащается двигателем V10.

Ну а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмёрка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четвёрки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестёркам».

VR6, VR5, W12…

Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах? Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60° или 90°, а выигрыш в компактности тогда ценили не так. ..

Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, повсеместно применяются гидроопоры силового агрегата, которые значительно ослабляют вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста! Всё началось с Фольксвагена Golf VR6 третьего поколения.

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2.8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

Двигатель VR5 2.3 конструкторы Фольксвагена получили, отняв один цилиндр от мотора VR6. Угол развала компактного блока — 15°, все пять цилиндров укрыты одной головкой блока.

Они придумали суперкомпактный двигатель W12, который дебютировал в 1998 году на концепт-каре W12 Roadster. Это два двигателя VR6, установленные под углом 72° на одном коленвале. Но прежде в серию пошёл мотор W8, которым оснащалась топ-модель седана Passat. Там тоже два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале. Когда-то в Вольфсбурге подумывали и о восемнадцатицилиндровом двигателе — но в итоге остановились на W16 с четырьмя турбокомпрессорами, который разгоняет Bugatti Veyron до 431 км/ч.

Супермотор W12, показанный на концепте имени себя, приводит в движение представительские модели фирм Audi, Volkswagen и Bentley. На фото хорошо видно шахматное расположение цилиндров пары блоков, объединённых в одной отливке под углом 72°. Длина 420-сильного мотора — всего 51 см, ширина — 70 см.

Почему же таких моторов не было раньше? Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится! Создателям новых схем должен помогать компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без помощи вычислительных мощностей обойтись очень сложно.

Теория и практика

Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас всё чаще строятся по модульному принципу. Говоря упрощённо, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трёхцилиндровый, и W12. Вслед за Фольксвагеном на модульные конструкции переходит всё больше производителей. Новейшая линейка моторов Mercedes — тому отличное подтверждение.

А вибрации… Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестёрку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации узлов под нагрузкой. Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора…

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Комментарии

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

Полная версия сайта

Дизель или бензин — плюсы и минусы

Главная
СтатьиСоветы специалистовБензиновый и дизельный двигатель. Что лучше?

Каждый автолюбитель, который планирует приобрести автомобиль, задается вопросом: «Какой двигатель лучше: дизельный или бензиновый?». Однозначный ответ найти сложно, поскольку выбор конкретного силового агрегата зависит от многих факторов: типа кузова авто, его назначения, особенностей местности, где машина будет эксплуатироваться, и др.

У моторов любого типа есть свои преимущества и недостатки, поэтому отнеситесь к выбору серьезно, ведь именно от двигателя зависит расход топлива транспортного средства, время его разгона до 100 км/ч, максимальная скорость и другие важные характеристики.

Принцип работы моторов

И дизельные, и бензиновые силовые агрегаты относятся к двигателям внутреннего сгорания.

В бензиновом двигателе топливовоздушная смесь формируется во впускном коллекторе, то есть за пределами цилиндра. В конце такта сжатия происходит перемешивание паров бензина и воздуха. Эта гомогенная смесь равномерно распределяется по объему. Результатом сжатия становится повышение температуры смеси до 500˚С – этот показатель ниже, чем температура воспламенения бензина. Искру дают свечи зажигания – смесь загорается.

В цилиндре дизельного мотора сжимается только воздух под давлением 30–50 бар. В результате сжатия температура воздуха повышается до 900˚С. В это же время в камере сгорания перед верхней мертвой точкой поршня распыляется дизельное топливо. Мелкие капли жидкости испаряются, образуется топливовоздушная смесь, которую называют гетерогенной – она самовоспламеняется и сгорает.

КПД двигателя и мощность

Сгорание рабочей смеси в дизельном моторе более эффективно. Это возможно за счет высокой степени сжатия: 20 единиц у дизеля против 10 единиц у бензина. КПД дизельного мотора на 40% выше, а расход топлива на 20% меньше. Бензиновый агрегат характеризуется большей мощностью.

Шум

Из-за высокого давления при сгорании топлива дизельные моторы создают больше шума и вибраций, но ситуацию спасает качественная шумоизоляция авто.

Выхлопы

Более экологичными считаются дизельные версии ДВС. Современные агрегаты полностью соответствуют стандартам «Евро-4» и оснащаются сажевым фильтром, что минимизирует воздействие на окружающую среду.

Безопасность

Разница между дизельным и бензиновым топливом состоит в следующем: дизель испаряется медленнее, что снижает вероятность возгорания. Кроме того, в дизельных агрегатах система зажигания не используется.

Эксплуатация

Теоретически дизельный двигатель более долговечен за счет жесткого и прочного блока цилиндров, коленчатого вала, элементов цилиндропоршневой группы, головки блока цилиндров. Однако эта характеристика напрямую зависит от качества дизельного топлива. С этой точки зрения бензиновый агрегат менее прихотлив и более устойчив к топливу низкого качества.

Дизельный двигатель, в отличие от своего бензинового аналога, не приемлет низкие температуры. Уже при –15˚С летняя солярка густеет и перестает проходить через топливный фильтр, в результате чего авто отказывается заводиться. Однако проблема имеет простое решение – использование специальных сортов топлива или установка современных отопительных систем. Кроме того, дизельные двигатели долго прогреваются, поэтому тепло в салоне станет лишь спустя 10–15 минут интенсивного движения. Если Вы живете в местности, где сильные морозы не редки, отдайте предпочтение бензиновой установке.

Кроме того, дизель не боится воды, поскольку электричество в таких моторах используется только для запуска. Именно поэтому дизельными агрегатами оснащают внедорожники и кроссоверы.

Обслуживание

Владельцам машин с дизельными моторами приходится чаще менять фильтры и масла и проверять компрессию в цилиндрах. Подобные агрегаты отличаются сложной конструкцией, поэтому специалисты автосервиса смогут устранить не каждую поломку. Ремонт дизельного двигателя, как правило, обходится дороже.

Дизель требует больших капиталовложений, но только если говорить о краткосрочной перспективе. Если Вы покупаете авто надолго (от 5 лет) и планируете проезжать минимум 20 тысяч километров в год, то благодаря низкому расходу топлива дизель сэкономит Вам деньги.

Стоимость

Дизель обходится дороже бензина, однако учтите, что и обслуживание такого мотора потребует больших капиталовложений.

Дизель или бензин: плюсы и минусы

Бензиновые двигатели
Плюсы	Минусы
☑ Низкий уровень шума ☑ Высокая мощность ☑ Возможность работать на высоких оборотах без последствий для мотора ☑ «Устойчивость» к некачественному топливу ☑ Доступность запасных частей ☑ Дешевизна обслуживания ☑ Способность хорошо переносить низкие температуры	☒ Больший расход топлива ☒ Меньшая долговечность ☒ Возможность достичь максимальной мощности в небольшом диапазоне оборотов

Дизельные двигатели
Плюсы	Минусы
☑ Экономичность ☑ Невысокая стоимость топлива ☑ Отсутствие системы зажигания ☑ Высокий крутящий момент ☑ Долговечность ☑ Экологичность ☑ Возможность контакта с водой	☒ Большая масса ☒ Меньшая мощность ☒ Чувствительность к некачественному топливу ☒ Низкая морозоустойчивость ☒ Дороговизна обслуживания ☒ Невозможность ремонта в большинстве случаев

Что же лучше? Какой двигатель более надежный? Каждый автолюбитель ответит на эти вопросы самостоятельно исходя из своих приоритетов – мощность или экономичность, низкая или высокая морозоустойчивость и др. Идеальный мотор – это агрегат, объединяющий преимущества дизельного и бензинового двигателей.

Назад к «Советы специалистов»

Перегрев двигателя | Основные причины и последствия

Он нечаянно нагрянет, когда его совсем не ждешь… Делимся советами: как не вскипятить мотор и что делать, если уже увидели дым из-под капота.

В процессе работы любого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) выделяется большое количество тепла. Чтобы не допустить перегрева, машины оснащают системой охлаждения: она держит рабочую температуру двигателя в оптимальных пределах (обычно от 85 до 105°С). Как и любая другая технически сложная часть, система охлаждения иногда дает сбои, в результате температура растет до критических значений, а это может привести к очень серьезным последствиям.

Чем грозит перегрев двигателя?

Не будем драматизировать: иногда он проходит без больших последствий. Все зависит от степени перегрева, которую можно условно разделить на три части.

Слабый перегрев. Внимательный водитель постоянно контролирует температуру охлаждающей жидкости (ОЖ). «Зависшая» в красной зоне стрелка датчика температуры — хороший повод проверить систему охлаждения, а заодно и двигатель. Ежедневный «подогрев» мотора вреден.

Средний. Пар из-под капота проблема уже серьезнее. Если такое случилось, нужно срочно остановиться, дождаться пока антифриз остынет, долить его (если есть что) и попробовать запустить ДВС. После этого лучше проверить мотор на станции обслуживания, потому что во время «кипения» он мог пострадать.

Сильный. Обычно такое случается, если мотор «закипел» из-за неисправной системы охлаждения о чем не знал водитель. Самые частые последствия перегрева двигателя звучат страшно и стоят дорого: расплавленные поршни, трещины на головке блока цилиндров, провернутые вкладыши, сломанный коленвал.

Не откладывайте визит в сервис, если силовой агрегат вдруг стал работать как прежде и больше не греется. В следующий раз он может «вскипеть» с последствиями.

Наиболее чувствительны к перегреву современные двигатели с турбонаддувом. Также «в зоне риска» тюнингованные моторы. Даже после замены программного обеспечения (а чип-тюнинг по праву относится к самому доступному и популярному варианту увеличения мощности мотора) температурный режим часто меняется и становится нестабильным.

Самые распространенные причины перегрева двигателя

Начнем с прописных истин: автомобиль и мотор в нем — предметы повышенной ответственности. Их надо регулярно обслуживать, не дожидаясь пока однажды машина встанет где-нибудь в пробке.

Низкий уровень антифриза. Банально, но многие открывают капот только зимой, чтобы залить незамерзающую жидкость, хотя следить за уровнем масла и антифриза нужно в любое время года. В системе охлаждения могут образовываться воздушные пробки, если охлаждающая жидкость постоянно на минимуме. Из-за этого мотор находится в постоянной зоне риска.

Некачественный антифриз. Тоже частая причина. Он может быть изначально плохого качества (скажем, вы залили его весной и никаких проблем до летней жары не было) или просто сильно разбавленный. Вторая причина чаще бывает у ленивых водителей, постоянно забывающих купить «охлаждайку», доливая в нее воду. От такой «жижи» в системе охлаждения проку мало и жди беды.

Забитый грязью радиатор. К сведению тех, кто не в курсе: радиаторов в автомобиле несколько. Обычно ближе к решетке установлен радиатор кондиционера, а за ним — основной, системы охлаждения. Доступ к нему затруднен и не всегда удается визуально проконтролировать состояние сот, тем более их очистить. В результате мы ездим с забитыми грязью радиаторами, процессы теплообмена нарушаются и вот вам снова риск перегрева. Популярный метод очистки струей воды под давлением результата практически не дает. Без демонтажа качественно промыть радиатор обычно не получается.

Неисправности элементов системы охлаждения. Каждый элемент выполняет свою задачу. Например, термостат переключает движение ОЖ между контурами: для быстрого прогрева двигателя пускает ее по малому контуру (через двигатель), после выхода температуры на рабочую — по основному (через радиатор). Если термостат заклинило в первом положении, жидкость может не поступать в радиатор и быстро перегреваться. Разумеется, причины перегрева ДВС могут быть и в неработающей помпе (водяном насосе), и в текущем патрубке. Иногда выходит из строя датчик температуры: на указатели вроде бы норма, а на самом деле температура высокая. Выход из строя вентилятора охлаждения радиатора обычно приводит к перегреву на малых скоростях, в дорожных заторах.

Признаки перегрева двигателя

Перегрев можно предупредить! В первую очередь меняются показания температуры ОЖ. Регулярно проверяйте положение стрелки (или цифру, если панель приборов электронная) — так вы сразу поймете, когда температура двигателя начнет повышаться. На некоторых моделях указателя нет — в этом случае при перегреве загорается сигнализатор. Какие еще признаки перегрева можно выделить?

Появление пара из-под капота
Вибрация, обусловленная кипением антифриза
Падение мощности
Отказ работы двигателя

Как предотвратить перегрев?

Прежде всего, следить за техническим состоянием транспортного средства и вовремя ездить на ТО. В неавторизованных техцентрах под техническим обслуживанием часто понимают замену моторного масла и фильтров, не уделяя внимания полноценной диагностике. В любом дилерском центре ГК FAVORIT MOTORS каждый автомобиль обязательно проверяют в соответствии с технологическими картами производителя. Специалисты не могут делать это каждый день. Поэтому вам необходимо наблюдать за уровнем ОЖ в бачке и информацией на указателе температуры жидкости. Также любые отклонения в работе двигателя (стуки, сложности с запуском и т. д.) должны стать поводом для беспокойства.

Что делать, если ДВС начал перегреваться?

Среди двух вопросов — как бороться с перегревом двигателя и почему греется двигатель — большая пропасть. Мотор может попадать в «красную зону» по множеству причин и угадать верную из них сразу наверняка не удастся, только если вы не профессиональный мастер и под автомобилем нет лужи. Решать проблемы надо по мере поступления, поэтому сначала не даем двигателю «встать колом», а потом ищем причины.

При первых признаках закипания немедленно останавливаемся на дороге. После этого проверяем уровень охлаждающей жидкости. Капот открываем осторожно — может обдать горячим паром.

Крайне нежелательно пытаться самостоятельно остудить перегретый двигатель. Были случаи, когда автовладельцы из лучших побуждений лили холодную воду прямо на ДВС — в результате головка блока цилиндров (а иногда и сам блок) трескалась, вынуждая заняться капитальным ремонтом. Наберитесь терпения и ждите — мотор остынет сам.

Когда перестанет идти пар и бурление в бачке прекратится (если оно было), нужно оценить ситуацию. Если вы не имеете опыта ремонта автомобиля, скорее всего вряд ли поймете причину перегрева двигателя. Внимательно осмотрите детали подкапотного пространства. Возможно, соскочил один из патрубков системы охлаждения или образовалась трещина в радиаторе: в этом случае под проблемным местом можно увидеть лужу. Но чаще всего никаких внешних признаков распознать не удается. В таком случае нужно долить антифриз (или на крайний случай воду) в расширительный бачок и попробовать продолжить поездку.

Как добраться до места ремонта без риска для двигателя?

Обычно перегрев происходит в жаркую погоду или в пробке. Имеет смысл подождать вечера, чтобы без проблем добраться до места ремонта своим ходом: станет прохладнее и спадет трафик. Есть несколько лайфхаков, которые увеличат ваши шансы доехать до нужной точки без перегрева двигателя.

Включите отопитель на максимум. Ваша задача — максимально отвести тепло из системы охлаждения. Печка заберет лишний жар мотора, но при этом вскипеть рискуете вы сами.

Держите минимальные обороты. Мы имеем в виду минимально возможные для нормального движения. При этом нагрузка на двигатель будет меньше — значит, меньше тепла будет выделяться при работе. На автомобилях с механической коробкой передач можно переходить на повышенную передачу раньше обычного. Машины с автоматом, как правило, имеют ручной режим: переведите в него ручку селектора и управляйте диапазонами вручную.

Есть подозрения? Давайте проверим!

Если состояние радиатора или уровень жидкости в расширительном бачке легко проверить, узнать что-то о термостате, водяном насосе, качестве антифриза обычному водителю никак не удастся. Антифриз обычно служит 5 лет, помпу в зависимости от модели меняют раз в 60 000 – 100 000 км. Более точные сроки можно узнать в ближайшем дилерском центре ГК FAVORIT MOTORS: если у вас есть подозрения, что двигатель перегревается, запишитесь на диагностику прямо сейчас. Помните, что реальный перегрев — это всегда большие расходы, которых на самом деле легко избежать.

К черту физику, мы не можем перестать зацикливаться на «невозможном двигателе» НАСА

Поделитесь этой историей

Если вы покупаете что-то по ссылке Verge, Vox Media может получить комиссию. См. наше заявление об этике.

Представьте себе двигатель, который ничего не приводит в действие. Здесь нет движущихся частей, кажется, что сзади ничего не выходит, а если заглянуть внутрь, то там тоже ничего нет. Это невероятная предпосылка, лежащая в основе «ЭМ-двигателя» — гипотетический космический двигатель, который, как нам обещали, однажды может доставить нас на Марс, но, по мнению экспертов, это, скорее всего, результат не более чем принятия желаемого за действительное и научной ошибки.

«Небольшое усилие, которое пока не дало ощутимых результатов.»

Как и сама машина, покрытие ЭМ-привода ходит и едет, движимое, по-видимому, ничем. В ряде статей ранее в этом месяце предполагалось, что само НАСА протестировало привод и обнаружило, что он работает, что космическое агентство опровергло на этой неделе. «Хотя концептуальное исследование новых методов движения, проведенное группой из Космического центра Джонсона НАСА в Хьюстоне, привлекло к себе внимание, это небольшое усилие, которое еще не дало никаких ощутимых результатов», — сказал представитель 9. 0032 Пробел .

Люди хотят, чтобы ЭМ-привод был настоящим по очевидным причинам. Это круто, это захватывающе и до смешного оптимистично. Привод был первоначально создан британским изобретателем по имени Роджер Шойер, который утверждал, что если вы будете отражать микроволны вокруг герметичного металлического контейнера, вы можете создать тягу на одном конце. Никаких движущихся частей, никакой движущей силы, только тяга. Такой двигатель был бы находкой для космических путешествий, позволяя ученым строить космические корабли без всего этого глупо тяжелого и ограниченного ракетного топлива и вместо этого запускать что-то просто с достаточным количеством солнечных батарей, чтобы поддерживать работу двигателя. Некоторые утверждают, что с работающим электромагнитным двигателем мы могли бы добраться до Марса всего за 70 дней, выполнив эту светскую версию спасения — превратив человечество в многопланетный вид.

Ионные двигатели могут звучать как научная фантастика, но они вполне реальны. (НАСА)

Кроме, конечно, физики. Если бы электромагнитный двигатель действительно работал, он нарушил бы один из самых фундаментальных и тщательно проверенных законов Вселенной: закон сохранения энергии и импульса. В первом из них говорится, что вы не можете просто создать энергию из ничего, в то время как во втором говорится, что для создания движения (которое является всего лишь типом энергии) вы должны иметь какое-то равное и противоположное движение. Ученые, которые годами поддерживали электромагнитный двигатель, утверждают, что создали тягу из ничего, тем самым нарушив оба закона одновременно. Электромагнитный привод — если он работает — подобен собаке, натягивающей поводок, но без собаки. В конце не выходит ни газ (как в обычных ракетах), ни что-то столь же невещественное, как ионы (именно это заставляет работать очень слабые, но очень настоящие ионные двигатели). И все же, говорят участники, двигатель создает тягу.

«Это как управлять автомобилем, нажимая на руль».

«Это все равно, что сказать, что вы можете заставить свою машину двигаться, сидя внутри и нажимая на руль», — говорит Шон Кэрролл, физик и космолог из Калифорнийского технологического института. Он добавляет, что ни одно из объяснений того, почему ЭМ-привод может работать, не имеет смысла. Одна из теорий утверждает, что двигатель каким-то образом набирает обороты, взаимодействуя с «квантовым вакуумом» — базовым слоем реальности, который, согласно предсказаниям квантовой механики, полон крошечных флуктуаций, порождающих энергию и материю. Это, говорит Кэрролл, совершенно бессмысленно. «Это полное непонимание квантовой теории поля», — говорит он. «Квантовый вакуум […] не имеет собственной инерции. Обращение к нему за помощью в объяснении сомнительных экспериментальных результатов — это просто техническая болтовня».

Это не остановило распространение истории. В 2006 году, после того как Шойер получил от британского правительства 250 000 фунтов стерлингов на создание машины, электромагнитный привод оказался на обложке New Scientist . Сопутствующая статья была быстро раскритикована различными учеными (сам журнал признал, что им следовало бы яснее сказать, что ЭМ-привод «очевидно противоречит законам физики»), и Шойер исчез из рассказа, а шарик просто пошарили вперед.

«НАСА подтверждает «невозможный» космический диск.»

В 2012 году группа китайских ученых заявила, что построила собственный работающий электромагнитный двигатель, способный создавать небольшую тягу без использования какого-либо топлива. Это вызвало ропот в прессе, но ничего существенного. Но затем, в 2014 году, директор по маркетингу, ставший изобретателем, по имени Гвидо Фетта сказал, что он создал свою собственную версию машины, переименованную в Cannae Drive, которая также работала. Машина Фетты была протестирована небольшой группой ученых из NASA Eagleworks — группы, занимающейся передовыми технологиями двигателей для космических кораблей, — которые сказали, что да, поразительно, эта штука создавала тягу. И хотя двигатель казался менее мощным, чем в китайском эксперименте, это все же была ошеломляющая находка. При этом привод ЭМ действительно взлетел, с первым отчетом от Wired UK , в котором утверждается, что «НАСА подтверждает «невозможный» космический диск». На аналогичную тему последовали различные статьи, многие из которых заняли надлежащую скептическую позицию, но, тем не менее, подтвердили утверждения.

Прототип ЭМ привода. (Roger Shawyer/EMdrive.com)

Однако, как указал журнал Discover Magazine в прошлом году в полном развенчании всей концепции электромагнитных приводов, научные исследования NASA Eagleworks просто не выдерживают критики. Даже игнорируя различные методологические неясности — особенно в отношении того, какие части испытаний проводились в вакууме — в документе сообщалось, что тяга создавалась версией ЭМ-двигателя, которая была спроектирована так, чтобы не работать. Разница между двумя приводами заключалась в том, что на одном из них были выгравированы прорези с одной стороны, предназначенные для создания «дисбаланса» в микроволнах (и, таким образом, согласно теории, тяги), а у другого прорезей не было. Тот факт, что обе версии создают тягу, может свидетельствовать о том, что вовлеченные ученые не совсем понимают, что они создали, или что они допустили ошибку.

Кэрролл говорит, что эффекты, которые должен был измерить тест, были достаточно малы, чтобы их легко могли создать самые разные экспериментальные ошибки. Недавний отчет, например, показал, что радиосигналы «земного происхождения», предположительно уловленные австралийскими телескопами, на самом деле исходили из штатной микроволновой печи. «Экспериментаторы все время делают небольшие ошибки», — говорит он, указывая на печально известный эксперимент 2011 года, который показал, что нейтрино движутся быстрее скорости света. «Настоящие физики с самого начала знали, что это ерунда, но это вызвало большой шум в СМИ», — говорит Кэрролл. «В конце концов, конечно, результаты были прослежены до некоторых ослабленных кабелей».

Никакие документы, касающиеся ЭМ-привода, никогда не представлялись на экспертную оценку.

Это было в прошлом году, но последний всплеск скорости ЭМ-привода, к сожалению, уже не вызывает доверия. На прошлой неделе в статье, опубликованной на NASASpaceFlight, освещались утверждения, сделанные на форумах сайта ученым NASA Eagleworks Полом Марчем. Марш сообщил на форумах, что ЭМ-привод был еще раз протестирован, на этот раз в вакууме, и он до сих пор работает. Этот тест якобы исключил один из способов, которым привод мог давать ложные результаты, когда «тяга» фактически создавалась внешними источниками тепла. Многие публикации, в том числе и эта, написали заявления, хотя ничего существенного не было добавлено к совокупности доказательств, подтверждающих электромагнитный двигатель. Примечательно, что ни один документ, демонстрирующий работу привода, не был отправлен в рецензируемую публикацию. Кэрролл, который не участвовал в экспериментах NASA Eagleworks, говорит, что это потому, что наука настолько неуклюжа — методология неясна, объяснения настолько бессмысленны — что никакая статья об электромагнитном приводе не будет принята.

Мы очень, очень хотим верить, что ЭМ-привод настоящий

Так почему же мы продолжаем верить в эту историю? Люди действительно хотят прочитать об одобренном НАСА космическом двигателе, который не только нарушает законы физики, но и может стать ключом к тому, чтобы поднять человечество с этой скалы. Но это еще не все: во-первых, в то время как основная концепция ЭМ-привода проста для понимания (волшебная коробка создает движение из ничего), поддерживающая теория принадлежит к области науки, которая сама по себе невероятна. . Когда вы находитесь на пределе человеческих знаний, когда даже эксперты спорят между собой о том, что правда, может быть трудно понять, что является законным утверждением, а что нет.

Тот факт, что документы, предположительно подтверждающие работу ЭМ-двигателя, были опубликованы НАСА, также имеет какое-то отношение к этому, хотя, как уже неоднократно указывалось ранее, космическое агентство представляет собой огромную организацию, состоящую из множества движущихся частей. и даже в этом случае он способен ошибаться. Он финансирует всевозможные экзотически звучащие эксперименты, а несколько коротких статей, опубликованных небольшой группой, — это не то же самое, что официальная линия партии. К сожалению, это означает, что публикации могут приписывать работу НАСА и, таким образом, связывать результаты с хорошо финансируемым, строгим и пользующимся доверием государственным органом.

Мы знаем, что очень хотим, чтобы невозможный космический двигатель заработал, и знаем, что пока для этого недостаточно доказательств. «Самое сильное предубеждение, которое у нас есть, — это верить в то, что мы хотим считать правдой», — говорит Кэрролл. «Поэтому один из принципов хорошей науки — относиться к идеям, которые мы хотим, чтобы быть правдой, с высочайшим уровнем скептицизма. То, что мы видим здесь, противоположно этому. Я бы хотел иметь варп-двигатель или дешевые космические путешествия. Я просто не хочу отбрасывать законы физики в первый раз, когда кто-то утверждает, что построил машину, которая сделает это возможным».

Самый популярный

Google закрывает Stadia

Google пытается заново изобрести поиск — будучи более чем поисковой системой

.
Kindle Scribe от Amazon — планшет с электронными чернилами для чтения и письма

Обзор Sonos Sub Mini: бюджетный вариант по более низкой цене

Новый космический двигатель НАСА бросает вызов физике

Наука

14:22 15 мая 2015 г.

Шон Фицморис

Джонатан Уорд
НАСА
ЭмДрайв

nasaspaceflight.com

Играть
Пауза

Ошибка при загрузке медиаплеера.

SciWorks Radio является продуктом 88,5 WFDD и SciWorks , Научный центр и экологический парк округа Форсайт, расположенный в Уинстон-Салеме.

Недавно в Интернете появились новости о том, что НАСА разрабатывает двигатель Star Trek , похожий на двигатель варп-двигателя. Это звучало здорово, поэтому я проверил это. Оказывается, мы не готовы сворачивать пространство, но мы можем приблизиться к этому, разработав новые виды двигательных установок. Чтобы узнать больше, звоните по номеру

. Я поговорил с Джонатаном Уордом, добровольцем-послом Солнечной системы NASA JPL и автором двух будущих книг о космических миссиях «Аполлон».

Одна из недавних концепций, которую НАСА пытается опробовать, называется ионным двигателем, и вместо того, чтобы смешивать химические компоненты топлива, он использует инертный газ в качестве топлива.

При стоимости около 13 000 долларов США за фунт одной из проблем, с которыми мы сталкиваемся при отрыве от земли, является вес. Традиционное химическое топливо тяжелое, но газ, такой как ксенон, например, намного легче. Согласно третьему закону Ньютона, каждое действие имеет равное и противоположное противодействие. Чтобы привести космический корабль в движение, ионный двигатель в основном отрывает электроны от атомов газа и выбрасывает электрически заряженные атомы, называемые ионами, со скоростью света.

Преимущество такого двигателя в том, что он потребляет гораздо меньше топлива, чем типичный химический двигатель. Но недостаток в том, что тяга очень и очень маленькая. Оказываемое давление примерно такое же, как у листа бумаги, лежащего на вашей руке, но если вы будете поддерживать это небольшое давление в течение нескольких недель или месяцев, вы действительно сможете разогнать космический корабль до тысяч миль в час.

Этот тип двигателя успешно используется на космическом зонде Dawn, который в настоящее время вращается вокруг карликовой планеты Церера в поясе астероидов. Но в последнее время мы слышим о новой силовой установке. Это не варп-двигатель, Интернет ошибся, если вы можете в это поверить. Но это интригует, потому что согласно физике это должно быть невозможно.

В 2010 году они заявили, что придумали двигатель, который абсолютно не сжигает топливо и не имеет движущихся частей. Новый двигатель называется Em Drive. Он использует концепцию радиационного давления, согласно которой свет или радиоволны оказывают небольшое давление на объект, когда он находится в космосе. Итак, что отличает Em Drive, так это то, что он создает радиационное давление внутри своего двигателя. Очень просто, у него есть микроволновый генератор, как в микроволновой печи. Он генерирует эти высокоэнергетические микроволны в металлическом конусообразном резонаторе. Изобретатель Em Drive Роджер Шойер утверждает, что микроволны создают небольшую тягу из-за того, как они подпрыгивают внутри этой камеры. На первый взгляд, Em Drive полностью нарушает закон сохранения импульса, один из основных законов физики. Это закрытая система, ничего не входит и не выходит. Единственное, что происходит, это то, что внутри прыгают микроволны. Таким образом, теоретически никакого движения при этом быть не должно.

Если Эм Драйв бросает вызов физике, что же именно здесь происходит?

Шойер утверждает, что законы Ньютона здесь неприменимы. Он считает, что есть и другие факторы, действующие на меньшем микро-, микро-, микроскопическом уровне, которые мы до конца не понимаем.

На субатомном уровне классическая физика терпит неудачу. Вот тут-то и берет верх квантовая физика, физика очень-очень малого.

Что, если этот Em Drive действительно работает? Это действительно изменило бы правила игры. Итак, представьте себе космический полет или авиаперелет, когда вам не нужно носить с собой топливо. Все, что вам нужно, это электричество для питания Em Drive. Устранение потребности в топливе для спутников, что может значительно снизить затраты на запуск. А полезный срок службы спутника связи может достигать 30 лет, не беспокоясь о сгорании топлива на борту. Более низкая стоимость спутников, больше спутников для управления ресурсами Земли и тому подобное.

Сила, создаваемая Em-Drive, настолько мала, что есть вероятность, что измерения были ошибочными.

Он был опубликован, но не прошел рецензирование. На самом деле НАСА хочет провести независимую проверку на другом объекте. Но опять же, что интригует, так это то, что предварительные результаты показывают, что этот двигатель Cannae, или Em Drive, действительно создает тягу, если на самом деле это не из-за экспериментальной ошибки. Происходит что-то, что мы не можем объяснить с помощью обычной физики. Они говорят о взаимодействиях с квантовой вакуумной плазмой, что гораздо глубже, чем я смог понять после нескольких лет изучения физики в колледже.

This Time Round , музыкальная тема для SciWorks Radio , появилась благодаря щедрому вкладу группы Storyman и любезно предоставлена UFOmusic. com.

Этот ракетный двигатель нарушает законы физики. Но тест НАСА говорит, что это все равно работает.

Ученые НАСА мечтают о новом типе ракетного двигателя, который сможет доставить астронавтов на Марс за 70 дней без сжигания топлива. Теперь, в новой статье, опубликованной в рецензируемом Journal of Propulsion and Power, они говорят, что это действительно может сработать.

В документе, написанном астрофизиками из лаборатории NASA Eagleworks Laboratories, была протестирована электромагнитная двигательная установка, или «ЭМ-привод», которая создает небольшую тягу, просто отражая микроволны вокруг конусообразной медной камеры. Топливо не входит, выхлоп не выходит, и все же каким-то образом двигатель может заставить вещи двигаться.

Если вы думаете, что новости звучат слишком хорошо, чтобы быть правдой, у вас хорошее чутье — так может быть. Этот «невозможный» бестопливный двигатель нарушает один из фундаментальных законов физики.

Что сказать?

Вернитесь к школьному классу естественных наук. Отводите глаза от неудачных причесок и прыщей, если это необходимо, и старайтесь сосредоточиться на том, что написано на доске: На каждое действие есть равное и противоположное противодействие.

Это третий закон движения Ньютона. Этот принцип объясняет, почему, толкаясь о стену, фигурист отскакивает в противоположном направлении. Это также объясняет, как работают реактивные двигатели: когда горячие газы выбрасываются из задней части самолета, они создают силу тяги, которая толкает самолет вперед.

Но ЭМ-привод так не работает. Его тяга, по-видимому, исходит от ударов фотонов о стенки медной полости. Это все равно, что двигать машину вперед, просто ударившись о лобовое стекло.

И это работает?

Согласно новой газете, да. Ученые Eagleworks сообщают, что их машина генерировала 1,2 миллиньютона тяги на киловатт закачанного электричества (это электричество могло бы поступать от солнечных батарей в гипотетическом космическом корабле). Это лишь часть тяги, создаваемой легкими ионными двигателями, которые в настоящее время используются во многих космических кораблях НАСА, отмечает National Geographic, но это намного больше, чем несколько микроньютонов на киловатт, производимых световыми парусами — проверенной технологией, создающей тягу за счет солнечного излучения.

Откуда пришла эта идея?

Идея электромагнитного привода была впервые опубликована десять лет назад британским инженером Роджером Шойером. Он утверждал, что двигатель на самом деле не «безреактивный» — вместо этого, как он утверждал, тяга исходит от радиационного давления. Микроволны внутри полости создают дисбаланс излучения, который давит на стены и создает тягу.

Идея была разрекламирована в заголовках и выплеснулась на обложку журнала New Scientist, но большинство ученых были и остаются настроены крайне скептически. Нет теоретического объяснения того, как такой двигатель может работать, и не все возможные источники экспериментальных ошибок устранены.

Группа ученых из Северо-Западного политехнического университета Китая работала над созданием собственного электромагнитного привода, но их единственный положительный результат оказался ошибкой измерения, сообщает Christian Science Monitor. В 2014 году независимый изобретатель и инженер-химик Гвидо Фетта попросил ученых из Eagleworks оценить свой вариант электромагнитного привода, который он назвал Cannae. Они пришли к выводу, что это действительно создавало небольшую тягу, но не размышляли о том, что это может означать или какие таинственные новые законы физики могли ее создать. Согласно Popular Mechanics, Фетта говорит, что теперь хочет испытать двигатель в космосе.

НАСА было нехарактерно сдержанно в отношении всего этого проекта. Отвечая на вопрос об экспериментах Eagleworks в прошлом году, космическое агентство сообщило Space.com: «Хотя концептуальное исследование новых методов движения, проведенное группой из Космического центра имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, привлекло внимание заголовков, это небольшое усилие, которое еще не показало никаких результатов. ощутимые результаты. НАСА не работает над технологией «варп-двигателя».

Что на самом деле означает эта новая статья?

Новое открытие придает некоторую достоверность заявлениям об электромагнитном приводе. Он прошел экспертную оценку, что означает, что несколько ученых-экспертов рассмотрели методологию и результаты и не обнаружили серьезных недостатков. Он также устранил один из основных недостатков прошлых испытаний ЭМ-привода — двигатели нагревались при активации, предполагая, что горячий воздух вокруг машин, а не фотоны внутри них, может быть тем, что создает тягу. Ученые Eagleworks убедились, что это не так, проведя тест в вакууме.

Это не означает, что привод Eagleworks EM точно работает. Рецензирование предназначено для того, чтобы убедиться, что исследования хорошо спланированы и выполнены, а выводы разумны — это не одобрение. И многие результаты, опубликованные в солидных научных статьях, позже оказались неполными или неверными. Именно так и должна работать наука: вы делаете выводы на основе наилучших доступных данных, представляете их своим коллегам, а затем пересматриваете и уточняете, проводя больше тестов и собирая больше данных. Авторы статьи перечисляют девять возможных источников ошибок в своем эксперименте и указывают, что им нужно провести дополнительные тесты, чтобы исключить их.

«Вопрос здесь заключается в том, видит ли эксперимент что-то реальное или нет», — сказал Motherboard Джим Вудворд, физик из Калифорнийского государственного университета в Фуллертоне. «Я знаю, что [соавтор Пол Марч] делает чистую работу, и, честно говоря, я подозреваю, что там действительно что-то есть».

Но, добавил Вудворд, нет теоретического объяснения явления, о котором сообщают Марч и его коллеги. Это не обязательно дисквалифицирует — доказательства есть доказательства — но это хороший повод остановиться и еще раз взглянуть.

«Результат, который они видят, на самом деле не может быть объяснен с точки зрения теории, которую они предлагают», — сказал он. «Итак, вопрос в том, что вызывает это?»

Да что он сказал!

Эта статья National Geographic отлично справляется с некоторыми из предлагаемых физических объяснений того, как электромагнитный двигатель может создавать тягу (если это действительно так). Ученые Eagleworks предполагают, что микроволновые фотоны сталкиваются с чем-то, называемым «квантово-вакуумной виртуальной плазмой», существование которого не доказано. Физик Майк Маккалоу из Университета Плимута предположил, что в работе может быть задействован новый (также недоказанный) вид излучения, возникающий при ускорении объектов. Это явление может быть свидетельством гипотезы, разработанной Вудвордом, называемой эффектом Маха, при котором энергия, генерируемая ускоряющимся телом, фактически сохраняется внутри тела.

Или, возможно, вся эта идея — чепуха, тупиковый проект, подпитываемый фантазиями и достаточно доказательств, чтобы убедить ученых продолжать. В этом не было бы ничего нового. Сам Исаак Ньютон был убежденным алхимиком, который потратил годы, пытаясь превратить свинец в золото. Соблазн достижения невозможного невероятно силен, и даже лучшие ученые в истории не застрахованы от него.

Еще слишком рано звонить по поводу приводов EM. Но документ Eagleworks, скорее всего, немного подтолкнет к достоверности.

В статье для Forbes астрофизик Брайан Коберлейн сказал: «Даже будучи скептиком, я должен признать, что эта работа является достоверным исследованием. Вот как делается наука, если вы хотите понять ее правильно. Проводите эксперименты, отправляйте их на экспертную оценку, получайте отзывы и переоценивайте. В качестве следующего трюка исследователи хотели бы провести эксперимент в космосе. Я признаю, что это эксперимент, который я хотел бы увидеть».

ракета

Может ли новый электромагнитный привод NASA совершить революцию в космических исследованиях?

В июле прошлого года на 50-й конференции AIAA/ASME/SAE/ASEE по объединенным двигателям в Кливленде, штат Огайо, передовые исследования NASA в области двигателей попали в заголовки газет, объявив об успешных испытаниях новой конструкции электромагнитного (ЭМ) двигателя. Несмотря на то, что этот квантово-вакуумный плазменный двигатель, казалось, бросал вызов законам обычной физики, проведенные испытания показали, что двигатель работает.

В конце прошлого месяца исследователи из Космического центра имени Джонсона снова наделали шума, заявив, что они успешно протестировали привод в вакууме, что указывает на то, что он действительно может работать в космосе. Объявление было сделано NASA Eagleworks через NASASpaceFlight. com, вызвав серьезную дискуссию о том, что это может означать для исследования дальнего космоса, о физике самого привода и о том, было ли это мистификацией.

Концепция электромагнитного привода была первоначально предложена Роджером К. Шойером, британским ученым, который основал компанию Satellite Propulsion Research Ltd (SPR), чтобы воплотить ее в жизнь. Его концепция, построенная на идее о том, что электромагнитные микроволновые резонаторы могут обеспечить прямое преобразование электрической энергии в тягу, была привлекательной, поскольку предлагала движение без необходимости в топливе.

Однако, если топливо не выбрасывается, ничто не сможет уравновесить изменение импульса космического корабля во время ускорения. Отсюда скептицизм, поскольку такая система нарушила бы закон сохранения импульса, который гласит, что внутри системы количество импульса остается постоянным и не создается и не уничтожается, а только изменяется под действием сил.

Концепция электромагнитного привода, впервые изобретенная в 2001 году, может революционизировать космические путешествия. Предоставлено: НАСА

Но, как заявил Гарольд Уайт, ученый НАСА Eagleworks, в июле 2014 года после тестирования двигателя: «Тяга ЭМ-двигателя была вызвана тем, что квантовый вакуум (квантовое состояние с минимально возможной энергией) ведет себя как топливо. ионы ведут себя в магнитогидродинамическом приводе (метод электрификации топлива, а затем направления его магнитными полями для толкания космического корабля в противоположном направлении) для движения космического корабля».

Кроме того, в 2010 году профессор Хуан Янг из Северо-Западного политехнического университета в Сиане, Китай, начала публиковать серию статей о своих исследованиях в области технологии электромагнитных приводов. Кульминацией этого стала ее статья 2012 года, в которой она сообщила о более высокой входной мощности (2,5 кВт) и испытанных уровнях тяги (720 мН). В 2014 году она также сообщила об обширных испытаниях, включающих измерение внутренней температуры с помощью встроенных термопар, которые, похоже, подтвердили, что система работает.

Одна из проблем этой теории заключается в том, что такая система может не работать в закрытом вакууме. Следовательно, скептики начали задумываться над тем, действительно ли измеренная тяга была результатом условий окружающей среды, внешних по отношению к двигателю, таких как естественные потоки тепловой конвекции, вызванные микроволновым нагревом, или каким-то другим фактором, которого не было бы в космосе.

Более того, тесты, о которых сообщила команда доктора Уайта в июле 2014 года, не были проведены в вакууме, как и ни один из тестов, о которых сообщил профессор Ян в Китае или г-н Шойер в Великобритании. Чтобы решить эти проблемы, ученые из NASA Eagleworks решили протестировать свой электромагнитный привод в жестком вакууме, и, как сообщил Пол Марч (инженер Eagleworks) на NASASpaceFlight.com, они добились успеха.

«Группа NASASpaceflight.com рассмотрела вопрос о том, были ли экспериментальные измерения силы тяги результатом артефакта. Несмотря на значительные усилия на форуме NASASpaceflight. com, направленные на то, чтобы отвергнуть сообщенную тягу как артефакт, результаты ЭД-двигателя не подтвердились. еще не фальсифицированы. вопрос о том, откуда исходит толчок, заслуживает серьезного исследования».0033

Концепция художника Марка Радемейкера для IXS Enterprise, теоретического межзвездного космического корабля. Предоставлено: Mark Rademaker/flickr.com

Основная мысль здесь заключается в том, что квантовые флуктуации вакуума будут время от времени и спонтанно создавать частицы по всему космическому вакууму, и что эти короткоживущие частицы можно использовать для полезной работы. Двигатель, по-видимому, работает, превращая эти виртуальные частицы в поток плазмы, который затем выбрасывается из задней части корабля для создания тяги — так же, как обычный источник топлива.

Квантовое топливо спонтанно появляется внутри реактивной зоны двигателя, даже не требуя оборудования для сбора или впрыска. Таким образом, он имеет огромные преимущества по сравнению с обычными системами двигателей, которым требуется топливо того или иного типа. Естественно, эти тесты должны быть воспроизведены в другом месте и подвергнуты рецензированию, прежде чем их можно будет считать окончательными, и еще предстоит решить более глубокие вопросы о том, как работает движок.

Тем не менее, они обнадеживают, учитывая тот факт, что НАСА ищет маломощный концепт, чтобы сделать возможными и доступными дальние миссии, и этот двигатель вполне может быть тем, кто это сделает. Например, если бы электромагнитный привод был установлен на Международной космической станции (МКС), он мог бы обеспечить необходимую дельта-V тягу, чтобы компенсировать спад орбиты станции. Такие безтопливные средства тяги могли бы стать серьезной мерой по сокращению затрат и устранили бы необходимость в пополнении запасов и повторном ускорении от посещающих транспортных средств 9.0011

НАСА также сочтет электромагнитный привод полезным для миссий, запланированных на ближайшие десятилетия. К ним относятся буксировка околоземного объекта (NEO) ближе к Земле для его изучения, не говоря уже об операциях на низкой околоземной орбите (LEO) и транзитных миссиях на Луну, Марс и внешнюю солнечную систему. Забегая вперед, космические корабли нескольких поколений также могут использовать такую систему привода для межзвездных путешествий.

И если эта концепция окажется несбыточной мечтой, НАСА всегда может прибегнуть к ионному двигателю, еще одной маломощной концепции, которая выбрасывает заряженные ионы из сопла для медленного, но постепенного наращивания тяги. Затем есть предложение по ядерно-тепловой силовой установке (NTP), где двигатели деления будут использоваться для нагрева водородного топлива для создания значительной тяги при одновременном снижении как стоимости топлива, так и веса корабля.

И если оба этих эксперимента потерпят неудачу, они всегда могут положиться на привод Алькубьер. FLT может быть еще более надуманной возможностью, но мечтать никогда не вредно!

Есть идеи о космических полетах или, может быть, идея, которая может иметь революционные последствия? Затем нажмите здесь, чтобы начать испытание с HeroX, и будьте готовы воплотить его в жизнь!

Top Image Credit: NASA SpaceFlight. com

Может ли EmDrive действительно работать для космических путешествий?

«Невозможный» двигатель EmDrive, который якобы создает тягу, расталкивая микроволны внутри конусообразной камеры.
(Изображение предоставлено SPR Ltd./www.emdrive.com)

« EmDrive » утверждает, что делает невозможное возможным: метод толкания космического корабля без необходимости — ну, толкания. Нет движения. Нет выхлопа. Просто подключите его, запустите, и вы отправитесь в путешествие к месту своей мечты.

Но EmDrive не просто нарушает наше фундаментальное понимание Вселенной; эксперименты, претендующие на измерение эффекта, не повторялись. Когда дело доходит до EmDrive, продолжайте мечтать.

Связанные: Концепции двигателей сверхбыстрых космических кораблей (изображения)

Микроволны будущего

У них разные названия — EmDrive, Q-Drive, RF Resonant Cavity, Impossible Drive — но все воплощения устройства утверждают, что делают то же самое: отбрасывают некоторое количество излучения внутри закрытой камеры, и вуаля-чанго вы можете получить движение.

Это большое дело, потому что все формы ракетной техники (и вообще все формы движения во всей вселенной) требуют сохранения импульса. Чтобы привести себя в движение, нужно от чего-то оттолкнуться. Ваши ноги отталкиваются от земли, самолеты отталкиваются от воздуха, а ракеты выталкивают части себя (например, выхлопные газы) из задней части, чтобы заставить их двигаться вперед.

Но EmDrive — нет. Это просто коробка с микроволновками внутри, которая подпрыгивает. И якобы оно способно двигаться само.

Объяснения того, как может работать EmDrive, выходят за рамки известной физики. Возможно, он каким-то образом взаимодействует с квантовой вакуумной энергией пространства-времени (хотя квантовая вакуумная энергия пространства-времени не позволяет ничему от него оттолкнуться). Возможно, наше понимание импульса нарушено (хотя других примеров за всю нашу историю эксперимента нет). Возможно, это какая-то совершенно новая физика, провозглашенная экспериментами EmDrive.

Не играйте с импульсом

Давайте поговорим об импульсе. Сохранение импульса довольно просто: в закрытой системе вы можете сложить импульсы всех объектов в этой системе. Затем они взаимодействуют. Затем вы снова суммируете импульсы всех объектов. Полный импульс в начале должен быть равен общему импульсу в конце: импульс сохраняется.

Идея сохранения количества движения была с нами на протяжении столетий (она даже вытекает из знаменитого второго закона Ньютона), но в начале 1900-х она приобрела новый статус. Блестящий математик Эмми Нётер доказала, что закон сохранения импульса (наряду с другими законами сохранения, такими как сохранение энергии) являются отражением того факта, что наша Вселенная имеет определенные симметрии.

Например, вы можете выбрать подходящее место для проведения физического эксперимента. Затем вы можете взять свой физический эксперимент, перенести его в любую точку Вселенной и повторить. Пока вы учитываете различия в окружающей среде (скажем, различное давление воздуха или гравитационных полей ), ваши результаты будут идентичными.

Это симметрия природы: физике все равно, где проводить эксперименты. Нётер понял, что эта симметрия пространства напрямую ведет к сохранению количества движения. У вас не может быть одного без другого.

Итак, если EmDrive демонстрирует нарушение сохранения импульса (что, по его утверждению, происходит), то эта фундаментальная симметрия природы должна быть нарушена.

Но почти каждая физическая теория, начиная с Законы Ньютона квантовой теории поля выражают пространственную симметрию (и сохранение импульса) в их основных уравнениях. Действительно, большинство современных физических теорий — это просто сложные переформулировки закона сохранения импульса. Обнаружение нарушения этой симметрии было бы не просто расширением известной физики — это полностью перевернуло бы вековые представления о том, как устроена Вселенная.

Вселенная: от Большого взрыва до сегодняшнего дня за 10 простых шагов

Реальность эксперимента

Это, конечно, не невозможно (научные революции случались и раньше), но для того, чтобы это произошло, потребуется немало усилий.

И эксперименты до сих пор были не такими уж удовлетворительными.

С момента появления концепции EmDrive в 2001 году, каждые несколько лет группа утверждает, что измеряет чистую силу, исходящую от их устройства. Но эти исследователи измеряют невероятно крошечный эффект: сила настолько мала, что даже лист бумаги не может сдвинуться с места. Это приводит к значительной статистической неопределенности и погрешности измерения.

Действительно, из всех опубликованных результатов ни один не дал результатов, выходящих за рамки «едва подходящих для публикации», не говоря уже о чем-то значительном.

Тем не менее, другие группы разработали свои собственные EmDrives, пытаясь воспроизвести результаты, как и должны делать хорошие ученые. Эти попытки воспроизвести либо вообще ничего не смогли измерить, либо обнаружили некоторую искажающую переменную, которая может легко объяснить измеренные скудные результаты, такие как взаимодействие кабеля в устройстве с магнитным полем Земли 9. 0305 .

Итак, вот что мы имеем почти через 20 лет после первоначального предложения EmDrive: куча экспериментов, которые на самом деле не дали результатов, и никаких объяснений (кроме того, «давайте просто разрушим всю физику, нарушив все остальные эксперименты последние 100 лет») того, как они могли бы работать.

Инновационная, бросающая вызов физике революция в космических путешествиях или несбыточная мечта? Совершенно ясно, на чьей стороне природа.

Пол М. Саттер 9 лет, астрофизик.0033 SUNY Стоуни Брук и Институт Флэтайрон, ведущий Спросите космонавта и Космическое радио и автор Как умереть в космосе 3 . Он внес эту статью в журнал Space.com Expert Voices: Opinions and Insights .

Узнайте больше, прослушав выпуск «Может ли EmDrive действительно работать? в подкасте Ask A Spaceman, доступном на 9 0033 iTunes (открывается в новой вкладке) и в Интернете по телефону http://www. askaspaceman.com . Спасибо Mitchell L. за вопросы, которые привели к этой статье! Задайте свой вопрос в Твиттере, используя #AskASpaceman или подписавшись на Пола @PaulMattSutter и facebook.com/PaulMattSutter .

Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom или Facebook.

Пол М. Саттер — профессор-исследователь в области астрофизики в Университете Стоуни-Брук Университета штата Нью-Йорк и Институте Флэтайрон в Нью-Йорке. Он регулярно появляется на телевидении и в подкастах, в том числе «Спросите космонавта». Он является автором двух книг: «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», а также регулярно публикуется на Space.com, Live Science и других ресурсах. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего прошел стажировку в Триесте, Италия.

Ученые одобряют «невозможный» двигатель EmDrive

Проект EmDrive был признан теоретически жизнеспособным физиком НАСА Гарольдом «Сонни» Уайтом, , даже несмотря на то, что он, кажется, нарушает законы физики.

Разработанный более десяти лет назад Роджером Шойером и разработанный подразделением NASA Eagleworks, EmDrive отбрасывает микроволны внутри конусообразной камеры, что приводит к возникновению тяги, толкающей космический корабль в определенном направлении. Согласно третьему закону движения Ньютона, этот механизм не должен работать, потому что из системы EmDrive не должно идти никакого выхлопа.

Прототип EmDrive. Изображение предоставлено: Business Insider.

Это можно сравнить с тяговым механизмом ракет, у которых сгорание топлива происходит в камере, а взрывная волна проходит через тяговые двигатели.

В ходе исследования EmDrive производил 1,2 миллиньютона силы на киловатт энергии, что в сто раз мощнее, чем у двигателей на солнечных батареях.

Внедрение EmDrive в больших масштабах может сделать долгосрочные космические путешествия намного более эффективными, что позволит расширить наши границы исследования космоса. Китай также работал над собственным EmDrive, но результаты испытаний оказались ошибочными из-за ошибки измерения.

EmDrive: вопреки законам физики

Третий закон Ньютона гласит, что в замкнутой системе полный импульс остается постоянным. Это означает, что всякий раз, когда две частицы взаимодействуют, возникающие силы складываются и становятся равными и противоположными друг другу. Было показано, что этот принцип остается активным даже при самых сложных силах и взаимодействиях между частицами. Даже если есть тысячи частиц, обмен импульсами между каждой парой частиц должен в сумме равняться нулю.

Хотя исследование признало теорию жизнеспособной, необходимо провести длительный процесс испытаний, прежде чем двигатель будет использован в любой реальной миссии. Чтобы избежать любого вероятного источника ошибки, двигатель должен быть протестирован, чтобы учитывать любую переменную. Например, ожидается, что двигатель будет нагреваться во время движения ракеты, что может привести к расширению материалов, что может привести к катастрофическим последствиям.

EmDrive означает электромагнитный привод. Двигатель не требовал бы топлива и выхода выхлопных газов. Даже если может показаться, что EmDrive выполняет «безреактивный» процесс, правда в том, что его тяга может исходить от радиационного давления или, как выразился Eagleworks, от «квантово-вакуумной виртуальной плазмы», которая является результатом дисбаланса, вызванного протонами. разбивается о стены камеры, что, в свою очередь, создает тягу. Хотя существование квантового вакуума подтверждено, до сих пор нет доказательств того, что он позволяет излучению сталкиваться с какой-либо «плазмой».

Излучение является ключом

Поскольку теория, лежащая в основе работы EmDrive, настолько причудлива, физики утверждают, что она служит доказательством другого типа инерции, который включает в себя нечто, известное как излучение Унру, которое возникает из-за тепла, выделяемого ускоряющимися частицами. .

По словам Майка Маккаллоха из Университета Плимута, камера EmDrive является идеальным местом для возникновения волн излучения Унру, поскольку инерция фотонов внутри камеры становится неустойчивой, когда они отражаются от стен.

Дракон SpaceX. Исследователи предположили, что излучение можно использовать в качестве тягового механизма для космических путешествий. Изображение предоставлено: SpaceX.

«Невозможность» EmDrive на этом не заканчивается , поскольку теория излучения Унру также предполагает, что в таком сценарии это нарушит специальную теорию относительности Эйнштейна.

Впервые описанное Стивеном Фуллингом в 1973 году излучение Унру или эффект Унру определяет температуру равномерно ускоряющегося измерения комбинированных эффектов в вакуумном поле, используя постоянную Планка, постоянную Больцмана и постоянную скорости света, как она появляется. в уравнениях Эйнштейна. Температура Унру использует то же выражение для предположения Хокинга о температуре черной дыры, которое было случайно сформулировано в 1919 году.74.

Для ускоряющегося наблюдателя В. Г. Унру продемонстрировал, что состояние минимальной энергии в условиях радиоактивной инерции будет наблюдаться как теплый газ. Эта интерпретация измерения комбинированных эффектов для ускоряющегося наблюдателя в лучшем случае вызывает споры, поскольку одни физики утверждают, что это уже наблюдалось, а другие уверяют в обратном. Главный предмет обсуждения заключается в том, что скептики считают, что эффект Унру не испускает протоны. Сторонники утверждают, что излучение Унру ускоряет субатомные частицы до релятивистских скоростей, обеспечивая ионизацию материалов.

Альфа-излучение, например, состоит из альфа-частиц или ядер гелия-4, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. Эти частицы взаимодействуют с веществом благодаря своему значительному электромагнитному заряду, хотя и не способны проникать, например, через кожу человека.

Альфа-частицы присутствуют в космических лучах, которые могут быть использованы EmDrive для движения в пространстве, точно так же, как это делается с солнечной энергией. Солнце испускает свободные протоны благодаря солнечному ветру, и частицы глубокого космоса также в основном состоят из протонов и альфа-частиц, поскольку они являются остатками взорвавшихся сверхновых.

Команда, опубликовавшая результаты исследования, признала, что может быть как минимум девять потенциальных источников ошибок, включая радиоактивную утечку и навязчивые потоки воздуха.