Содержание
НАСА опубликовало официальную финальную версию своего доклада об испытаниях «невозможного» двигателя EmDrive / Хабр
EmDrive будоражит умы ученых и энтузиастов космических путешествий вот уже 15 лет
НАСА уже довольно долгое время изучает так называемый «невозможный» двигатель. Споры ученых и энтузиастов космического дела не прекращаются вот уже 15 лет, с момента предоставления двигателя его создателем. И спорить действительно есть о чем — ведь EmDrive создает тягу в замкнутом контуре без всякого выхлопа. На первый взгляд, двигатель нарушает закон сохранения импульса. На второй — тоже нарушает. Но вот результаты десятков (а возможно, уже и сотен) испытаний однозначно говорят о том, что двигатель таки работает.
Агентство НАСА решило взять изучение EmDrive в свои руки. После ряда испытаний, включая вакуум, оказалось, что двигатель действительно работает, и о тепловой конвекции здесь и речи быть не может. Не так давно отчет НАСА попал в открытый доступ, но это все же была не официальная публикация, а нечто вроде утечки.
Сейчас заключение специалистов агентства опубликовано по всем правилам на сайте издания Journal of Propulsion and Power.
Как и сообщалось, ранее, авторы публикации — Гарольд Уайт, Пол Марч, Джеймс Лоуренс, Джерри Вера, Андре Сильвестр, Дэвид Брэйди и Пол Бэйли (Harold White, Paul March, James Lawrence, Jerry Vera, Andre Sylvester, David Brady, Paul Bailey), все они работают в Космическом центре им. Линдона Джонсона.
Содержание отчета примерно то же, что уже размещалось в сети, но в последней версии документа есть официальное заключение о том, что EmDrive, созданный в НАСА, развивает тягу в 1,2 миллиньютона на киловатт в вакууме. При этом специалисты во время испытаний и после них пытались найти возможную ошибку в конструкции испытательного стенда или самого двигателя, что и приводит к появлению тяги или, по крайней мере, к ее фиксации. Ошибок и проблем найдено не было, что позволяет говорить о том, что двигатель действительно работает. И это при том, что для появления тяги должна быть «равная по силе обратная реакция».
Двигатель в НАСА испытывали на стенде с установкой на базе торсионного маятника.
1,2 миллиньютона на киловатт — это очень малый показатель. С другой стороны, солнечный парус развивает еще меньшую тягу: около 3,6 микроньютона на киловатт. Энтузиасты EmDrive считают, что если двигатель оснастить еще и ячейками с топливом, то есть с водородом и кислородом, то его вполне можно использовать в космическом деле. Например, установить на МКС, что позволит работать с минимальным количеством топлива, а также снизить количество маневров для разгона станции. Это, по словам специалистов, должно уменьшит нагрузку на корпус и опорные конструкции МКС, продлив общий срок ее эксплуатации.
Также есть мнение, что EmDrive можно использовать и для космических путешествий, устанавливая такой двигатель на кораблях, которые летят к Луне, Марсу и другим объектам Солнечной системы и даже за ее пределами.
Изображение спутника компании Cannae
В конце лета этого года появилась информация о том, что уже в следующем году, возможно, в космосе протестируют работу схожего двигателя, работающего на микроволнах с созданием тяги в замкнутом контуре без выхлопа.
Речь идет о Cannae Drive. Его экспериментальный образец планируется запустить на орбиту. Срок испытаний — полгода. Таким двигателем оснастят орбитальный спутник, который и будет пробовать перемещаться при помощи электромагнитной тяги.
На орбиту при условии получения финансирования могут отправить и миниатюрный спутник с портативным EmDrive. Этот двигатель разработан немецким инженером. Он начал собирать средства, но, к сожалению, кампания оказалась неудачной — финансирование инженер не получил. Хотя есть вероятность того, что проектом займется какая-либо крупная компания, но эта вероятность не так уж и велика.
Внятного объяснения того, почему «невозможный» двигатель все же работает, пока нет. По мнению НАСА, есть вероятность, что у тяги EmDrive — квантовая природа. Так, она представляет собой последствие появления «квантового вакуума виртуальной плазмы» частиц, появляющихся и исчезающих в замкнутом контуре пространства-времени. Если это так, то снимается «обвинение» в нарушении двигателя закона сохранения импульса, поскольку система, на самом деле, вовсе не изолированная.
Финские физики в июне этого года предложили свое объяснение работы «невозможного» двигателя. Они считают, что в резонаторе EmDrive могут появляться пары фотонов, которые находятся в противофазе друг с другом. Такие пары уносят импульс в сторону, противоположную движению двигателя. И взаимодействие таких фотонов способствует возникновению электромагнитной волны с нулевой поляризацией. Импульс такая волна все же переносит.
«Принцип работы EmDrive можно сравнить с принципом работы реактивного двигателя самолета, когда газы, двигающиеся в одном направлении, толкают самолет в противоположном направлении», — говорит Арто Аннила (Arto Annila), представитель команды ученых из Финляндии. «Микроволновое излучение — это топливо, которое уходит в резонатор… а тягу в EmDrive создают пары фотонов. Когда два фотона движутся вместе, но имеют противоположные фазы, тогда у этой пары нет электромагнитного поля, следовательно, она не будет отражаться от металлических стенок, а уйдет».
В целом, после того, как НАСА подтвердила работу двигателя в земных условиях, для того, чтобы убедиться в возможности его эксплуатации в космосе, нужно провести соответствующие испытания на орбите.
И уже после этого можно будет планировать использование EmDrive в космических программах разных стран и компаний.
как инженеры пытаются сделать вечный двигатель
Елизавета
Приставка
Новостной редактор
В 2001 году британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер заявил о создании двигателя, который, как тогда заявили и как сегодня продолжают считать его оппоненты, нарушает все известные законы физики. Рассказываем, что о нем известно и существуют ли другие подобные разработки.
Читайте «Хайтек» в
Что такое EmDrive?
EmDrive — двигательная установка, состоящая из магнетрона и резонатора, не являющаяся работоспособной согласно современным научным представлениям.
Установка EmDrive была впервые предложена британским инженером Роджером Шойером в 1999 году.
Используемый в ней магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и, по заявлениям автора, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги.
Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение; иными словами, EmDrive — не фотонный двигатель. Но даже если бы создаваемые магнетроном микроволны полностью излучались в одном направлении, полученная тяга была бы значительно меньше заявленной тяги EmDrive.
Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, очевидно, нарушает закон сохранения импульса, а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал не рецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория радиационного давления более сложна, чем упрощенный аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы.
Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений.
Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат, — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок.
Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата.
Экспериментальные испытания
- Производители установок
Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер представил EmDrive в 1999 году.
В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н.
В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью.
В период 2006–2011 годов американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан Cannae Drive (также известен как Q-drive) — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы.
- Группа Яна Цзюаня
В период 2008–2010 года в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н. В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты ее авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений.
- Группа Гарольда Уайта
С 2013 года двигатель Cannae Drive испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс. долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям.
Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума.
В ходе экспериментов 2013–2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н. Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении.
Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт. Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности.
Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привел к практическим результатам».
В ноябре 2016 года была опубликована работа, выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки.
Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт.
В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота.
- Группа Мартина Таймара из Дрезденского технического университета
В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDriver.
В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость.
Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создает тяги.
- Предполагаемые китайские испытания в космосе
В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2».
Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите.
В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае.
- Плимутский университет
В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, противоречащая специальной и общей теории относительности).
Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive.
Как работает EmDrive?
Это устройство, работающее на базе микроволнового излучения, представляет собой особую коническую камеру-резонатор, к которой подключен мощный магнетрон — источник микроволнового излучения.
При определенной геометрии этого конуса данное устройство будет загадочным образом двигаться в сторону узкой его части с крайне малой, но силой, если внутри конуса будут «гулять» микроволны.
Британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер отказался от своей идеи, и ее через несколько лет проверил ряд физиков-профессионалов, в том числе и одна из лабораторий НАСА. Эти тесты, как пишет Майкл Маккаллох из Университета Плимута (Великобритания), привели к неожиданным для ученых результатам — оказалось, что изобретение Шоера действительно работает.
Маккаллох предложил правдоподобное с точки зрения физики объяснение этому «чудо-двигателю», обратив внимание на другую противоречивую вещь — так называемый эффект Унру.
Этот феномен был открыт американским физиком Уильямом Унру (William Unruh) в конце 70-х годов прошлого века, и он представляет собой объяснение того, почему существует сила инерции.
Унру показал, что предмет, движущийся с ускорением, начинает по-особому взаимодействовать с вакуумом или другой средой, через которую он движется — если говорить просто, то окружающее пространство становится «теплее» для него. Это тепло «давит» на движущееся тело и заставляет его снижать скорость.
Критика
Научное сообщество в основной своей массе не поверило в результаты испытаний спорного двигателя. Марк Миллс, который возглавлял ныне прекратившую существование лабораторию Breakthrough Propulsion Physics lab, считает, что аномальная тяга могла возникнуть в результате взаимодействия двигателя с испытательной камерой.
Лаборатория Миллса в свое время занималась задачами, аналогичными Eagleworks, то есть проверкой различных полуфантастических проектов космических двигателей.
Так что опыта, чтобы делать подобные предположения, у него достаточно.
Астрофизик Технологического института Рочестера и научный обозреватель Forbes Брайан Коберлейн отметил, что публикация статьи в рецензируемом журнале еще не означает, что ее результат окажется верным.
Российские ученые также раскритиковали идею EmDrive. Астрофизик, главный редактор газеты «Троицкий вариант» и член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой Борис Штерн назвал бредом саму возможность создания невозможного двигателя.
Подобные эксперименты
- Катализатор энергии Росси
В 2009 году была подана заявка на предполагаемое изобретение «метод и аппаратура для проведения экзотермической реакции между никелем и водородом, с выделением меди».
Патент ссылается на предыдущие работы по холодному ядерному синтезу, хотя, по одному из заявлениий Росси, это не холодный ядерный синтез, а скорее — низкоэнергетическая ядерная реакция.
Подобная система, но производящая меньше энергии, ранее уже была описана Фокарди и др.
Хотя итальянский патент, как и международные патентные заявки, описывает структуру и общую работу устройства, подробная работа устройства является коммерческой тайной, и независимая сторона рассматривает устройство как непрозрачный «черный ящик». Наблюдатели измеряли входную и выходную энергию за различные периоды во время публичной демонстрации. Widom и Larsen предложили теорию как объяснение элементного превращения и высвобождения избытка энергии.
Совместная работа про «холодный ядерный синтез» Росси и Фокарди была отклонена рецензируемым научным журналом и появилась в самоизданном блоге Росси.
Для публикации результатов Росси и Фокарди основали в 2010 году свой собственный онлайн-блог, назвав его Journal of Nuclear Physics (название блога сходно с названием некоторых научных журналов). Тесно связанная работа Фокарди была опубликована в 1998 году в рецензируемом научном журнале Il Nuovo Cimento A.
- Пузырь Алькубьерре
Это идея, основанная на решении уравнений Эйнштейна, предложенная мексиканским физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре, в которой космический аппарат может достичь сверхсветовой скорости.
Движение выше скорости света невозможно для объектов с действительной ненулевой массой в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.
В 2012 году группа Eagleworks под руководством Гарольда Уайта, объявила о создании интерферометра Уайта — Джудэя, который, по их заявлениям, может обнаружить пространственные возмущения, создаваемые сильными электрическими полями. Эксперимент подробно описан в работе Гарольда Уайта Warp Field Mechanics 101.
- Энергия из воздуха
Валерий Майсоценко, доктор технических наук, профессор, автор около 200 научно-технических работ и трех десятков актуальных прорывных патентов, нашел способ извлечения энергии из воздуха через природные экологически чистые процессы увлажнения воздуха, испарения и конденсации воды.
Термодинамический цикл Майсоценко основан на действии известных физических законов. Пространство, где образуется влажный охлажденный воздух, является областью пониженного давления. Теплый сухой воздух находится в зоне повышенного давления.
Воздух всегда движется от области высокого давления к низкому. До тех пор, пока слои воздуха различаются по температуре, влажности, давлению, существует направленный ветер. И дует тем сильнее, чем больше разница между исходными параметрами.
Спустя 30 лет его разработками пользуются по всему миру.
Испарительно-конденсационный тепловой насос на основе воды сейчас способен вытеснить центральное отопление и компрессионную климатическую технику, а М-цикл в будущем может реализовать принципиально новую термодинамическую концепцию для двигателей и турбин.
Читать далее
Исследователи впервые погрузились к самому глубоколежащему утонувшему кораблю
Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?
Появилась беспроводная система, которая помогает парализованным
Вечный двигатель как его сделать
Проект 1. Колесо с перекатывающимися шарами |
Двигатели №1 и №11 — похожи по принципу. Это одни из самых старых моделей вечных двигателей.Идея изобретателя: Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно.Почему двигатель не работает: Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны (FiLi = FjLj).
|
Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.Еще в начале XVII века замечательный нидерландский физик и инженер Симон Стевин (1548–1620), видимо первым в истории, сделал всё наоборот. Экспериментируя с трехгранной призмой и цепью из 14 одинаковых шаров, он предположил, что вечный двигатель вообще невозможен (это закон природы), и вывел из этого принципа закон равновесия сил на наклонной плоскости: силы тяжести, действующие на грузы, пропорциональны длинам плоскостей, на которых они лежат. Из этого принципа вырос векторный закон сложения сил и представление о том, что силы нужно описывать новым математическим объектом — вектором.Кроме этого, Симон Стевин сделал много глубоких, пионерских работ в физике и математике. Он обосновал и ввел в оборот в Европе десятичные дроби, отрицательные корни уравнений, сформулировал условия существования корня в данном интервале и предложил способ его приближенного вычисления.
Стевин был, наверное, первым прикладным математиком, который доводил свои вычисления до числа. Для решения конкретных практических задач он постоянно развивал прикладные вычисления. К ним Стевин относил и бухгалтерию, как науку о рациональном хозяйствовании, то есть он стоял у истоков математических методов в экономике. Стевин считал, что «цель бухгалтерского учета — определение всего народного богатства страны». Он был суперинтендантом по военным и финансовым вопросам у великого полководца, создателя современной регулярной армии Морица Оранского. Его должность в современных терминах — «заместитель командующего по тылу».
Птичка начинает два-три раза в минуту наклоняться и окунать головку в стаканчик. Раз за разом, непрерывно, днем и ночью кланяется птичка, пока в стаканчике не кончится вода.Почему это не вечный двигатель: Голова и клюв птички покрыты ватой. Когда птичка «пьет воду», вата пропитывается водой. При испарении воды температура головы птички снижается. В нижнюю часть туловища птички налит эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачан). При охлаждении головы птички давление паров в верхней части снижается. Но давление в нижней части остается тем же. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир по трубочке вверх, голова птички тяжелеет и наклоняется к стакану.Как только жидкий эфир дотечет до конца трубочки, пары теплого эфира из нижней части попадут в верхнюю, давление паров сравняется и жидкий эфир потечет вниз, а птичка снова поднимет клюв, при этом захватив воду из стакана. Испарение воды начинается снова, голова охлаждается и всё повторяется. Если бы вода не испарялась, то птичка бы и не двигалась.
Для испарения из окружающего пространства потребляется энергия (сосредоточенная в воде и окружающем воздухе).«Настоящий» вечный двигатель должен работать без затраты внешней энергии. Поэтому птичка Хоттабыча в действительности не является вечным двигателем.
Одним из наиболее выдающихся «изобретателей» был некий доктор Орфиреус(настоящая фамилия — Бесслер). Основным элементом его двигателя было большое колесо, которое будто бы не только вращалось само собой, но и поднимало при этом тяжелый груз на значительную высоту.Почему двигатель не работает: «Вечный двигатель» оказался далеко не вечным — его приводили в действие брат Орфиреуса и служанка, дергая за искусно спрятанный шнурок.
Проект этого магнитного perpetuum mobile описал в XVII веке английский епископ Джон Вилкенс.Почему двигатель не работает: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но вниз шарик скатывается замедленно под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не приобретет скорость, необходимую для поднятия по закруглению нижнего желоба и начала нового цикла.
Сосуды укреплены подвижно один относительно другого; при увеличении атмосферного давления колба опускается и чаша поднимается, при уменьшении же давления — наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону и через систему зубчатых колес поднимают гири часов.Почему это не вечный двигатель: Необходимая для работы часов энергия «черпается» из окружающей среды. По сути это мало чем отличается от ветряного двигателя — разве что исключительно малой мощностью.
Почему двигатель не работает: С верхней, загнутой части фитиля жидкость стекать вниз не будет. Капиллярное притяжение, преодолев силу тяжести, подняло жидкость вверх по фитилю — но ведь та же причина удерживает жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него.
Тогда система уравновешивается — следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.
При подключении трубы по способу 2 вода в колонке (ОК) получает вращательное движение, и именно этот процесс приводит к увеличению количества отдаваемого батареей (БТ) тепла.Почему двигатель не работает: Описанная установка действительно была собрана в НПО «Энергия» и, по утверждению авторов, работала. Изобретатели не ставили под сомнение правильность закона сохранения энергии, но утверждали, что двигатель черпает энергию из «физического вакуума». Что невозможно, т. к. физический вакуум имеет самый низкий из возможных уровней энергии и черпать из него энергию нельзя.Наиболее вероятным представляется более прозаическое объяснение: имеет место неравномерный нагрев жидкости по сечению трубы и из-за этого возникают ошибки в измерении температуры. Не исключено также, что энергия помимо воли изобретателей «закачивается» в установку из электрической цепи.
Луна и планетыВечный двигатель: изобретаем невозможное
Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Впоследствии этому устройству дали определение Perpetuum Mobile или Вечный двигатель. Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи.
Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, как путем усовершенствования уже имеющихся моделей, так и пытаясь создать что-то принципиально новое. В конце концов разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.
Колесо Бхаскара и подобные проекты вечных двигателей
Доподлинно неизвестно, кто и когда первый попытался создать вечный двигатель, но первое упоминание о нем в рукописях датируется XII веком. Рукописи принадлежат индийскому математику Бхаскаре.
В них в стихотворной форме описывается некое колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно.
Примерно на том же принципе было сделано еще несколько попыток создать вечный двигатель. Как обычно, безуспешно.
Модели, построенные по принципу колеса Бхаскара
Вечный двигатель из цепочки поплавков
Другой прототип вечного двигателя основывается на использовании закона Архимеда. В теории считалось, что цепь, состоящая из полых резервуаров, за счет выталкивающей силы станет вращаться. Не было учтено лишь одно – давление водяного столба на самый нижний бак будет компенсировать выталкивающую силу.
Вечный двигатель, работающий по закону Архимеда
Вечный двигатель Симона Стевина
Еще одним изобретателем вечного двигателя является нидерландский математик Симон Стевин. По его теории цепочка из 14 шаров, перекинутая через треугольную призму, должна прийти в движение, потому что с левой стороны шаров в два раза больше, чем с правой, а нижние шары уравновешивают друг друга.
Но и тут коварные законы физики помешали планам изобретателя.
Несмотря на то, что четыре шара в два раза тяжелее, чем два, они катятся по более пологой поверхности, следовательно, сила тяжести, действующая на шары справа, уравновешивается силой тяжести, действующей на шары слева, и система остается в равновесии.
Модель вечного двигателя Стевина и его реализация с цепью
Вечный двигатель на постоянных магнитах
С появлением постоянных (и особенно неодимовых) магнитов, изобретатели вечных двигателей вновь активизировались. Существует множество вариаций электрогенераторов на основе магнитов, а один из первых их изобретателей, Майкл Брэди, в 90-х годах прошлого века даже запатентовал эту идею.
Майкл Брэди работает над вечным двигателем на постоянных магнитах в 2002 году
А на видео ниже представлена довольно простая конструкция, которую каждый может сделать у себя дома (если наберете достаточное количество магнитов).
Неизвестно, насколько долго будет крутится эта штука, но даже если не учитывать потери энергии от трения, этот двигатель можно считать лишь условно вечным, потому что мощность магнитов со временем ослабевает. Но все равно, зрелище завораживает.
Конечно, мы рассказали далеко не о всех вариантах вечных двигателей, потому что людская фантазия, если и не бесконечна, то весьма изобретательна.
Однако все существующие модели вечных двигателей объединяет одно – они не вечны.
Именно поэтому Парижская академия наук с 1775 года решила не рассматривать проекты вечных двигателей, а Патентное ведомство США не выдает подобные патенты уже более ста лет.
И все же в Международной патентной классификации до сих пор остаются разделы для некоторых разновидностей вечных двигателей. Но это касается лишь новизны конструкторских решений.
Подводя итог, можно сказать лишь одно: несмотря на то, что до сих пор считается, что создание действительно вечного двигателя невозможно, никто не запрещает стараться, изобретать и верить в неосуществимое.
Вечный двигатель: история попыток изобрести генератор, который будет работать, своими руками
Под вечным двигателем подразумевают механизм, который способен работать без остановки до тех пор, пока не будет специально остановлен. Он самостоятельно приводит себя в движение без подзарядки и дополнительной помощи. Многовековые попытки создать подобную систему определили точное понятие термина.
Кроме того, инженеры поняли почему вечный двигатель сделать невозможно.
Определение и классификация двигателей
Несмотря на то что устройство так и осталось воображаемым, во время попыток реализации установили два подвида.
- Первый род двигателя работает без подзарядки и помощи извне. Он запускается один раз и работает до тех пор, пока инженер не остановит вечный генератор своими руками. Именно этот вопрос вызывает ряд споров, ведь до сих пор не установили, должен ли работать вечный двигатель сразу после сборки или его нужно запустить. Невозможность построения возникает как следствие закона сохранения энергии. Его формулировка: в изолированной системе энергия может переходить из одного вида в другой, однако его общее число не меняется и остается постоянным. Для вечного двигателя это означает, что вырабатывая одну силу, должна быть отдача из другой. А это полностью противоречит теории, ведь подразумевается бесконечная выработка энергии.
- Второй род подразумевает работу механизма, который беспрерывно подпитывается от какого-либо вечного источника, например, атмосферы, солнца, океана.
Этот вариант максимально приближен к практической реализации системы. Подробный анализ показывает, что механизм является условно вечным, так как теоретически возможные источники энергии когда-нибудь прекратят свое существование. - Третий род открыли много позже, чем два предыдущие. В данном примере рассматривается машина, которая работает абсолютно без потерь и превращает всю энергию в работу или другой вид энергии.
Этот вариант максимально приближен к практической реализации системы. Подробный анализ показывает, что механизм является условно вечным, так как теоретически возможные источники энергии когда-нибудь прекратят свое существование.История возникновения теории
Теорию нескончаемой работы механизма рассматривали с давних времен. Аристотель и его современники отрицали возможность создания такой системы искусственным путем. Свою точку зрения они объясняли тем, что условия, которые могут удовлетворить данную систему, не работают на Земле. Самые приближенные тела, которые соответствуют таким требованиям, находятся в космосе. В начале Х столетия индийский поэт и ученый описал круг с беспрерывным движением. Апогеем развития теории считаются Средние века, когда максимально развилось строение храмов, соборов, дворцов.
Примеры
В ходе разработки определили основные модели, которые по своему принципу напоминают двигатель вечного движения. Они работают за счет следующих источников:
- гравитационное поле;
- магнитное поле;
- водяной поток;
- гидравлика.
Принцип действия, основанный на гравитации, подразумевает использование сил Вселенной. Они, как известно, обеспечивают равномерное движение и полный покой в космосе. Основное преимущество можно описать следующим примером. Если уместить всю Вселенную в какую-то плоскость и вырвать один кусок, то начнутся активные изменения внутри. Будет происходить латание дыр, чтобы как можно скорее вернуть прежний порядок. Это указывает на поддержку своего обычного состояния и в случае изменений — самолечения или подзаряда. Создать антигравитационный двигатель своими руками, и даже модель сегодня невозможно.
Магнитно-гравитационный двигатель работает по принципу подпитки от условно вечного источника питания.
Расположив несколько грузов вокруг основного магнита и перемещая его по кругу, можно добиться такого взаимодействия, при котором будут чередоваться силы гравитации и постоянных магнитов, что даст возможность работать беспрерывно.
Чтобы привести в действие достаточно подтолкнуть и он раскрутиться до максимальной скорости. Собрать механический вечный двигатель достаточно просто и для этого потребуется:
- пластиковая бутылка;
- фанера;
- трубки маленького диаметра.
Бутылка разрезается вдоль длины, в полученную щель вставляется часть фанеры в качестве перегородки. Далее, монтируется трубка, которая проходит через бутылку и перегородку. Важно обеспечить полную изоляцию и заполнить все пустоты в домашнем генераторе. Внизу вырезается отверстие, в которое наливается бензин или фреон. Жидкость не доходит до среза и перегородки. Воздух, окруженный жидкостью, воздействует теплом на окружающую среду. Гравитация препятствует превращению жидкости в конденсат и возвращает его обратно.
Под трубками устанавливается колесо, которое приводится в движение под воздействием конденсата.
Водный двигатель
Довольно простая модель для сборки дома, потому что понадобятся подручные средства. Чтобы создать водяной генератор своими руками потребуется гидравлический насос и две емкости. Один из сосудов должен быть немного больше, чем другой. Насос — как можно простейший, без подключения к сети 220 вольт. Г-образная тонкая трубка вставляется в колбу с обратным клапаном. Отверстие для трубы должно быть герметичным, чтобы не пропускать воздух. За счет атмосферного движения насос перекачивает жидкость из одной колбы в другую.
Электрический двигатель изобрести невозможно потому, что использование электричества полностью противоречит работе вечного генератора.
Однако электродвигатель можно считать максимально близко напоминающим механизм работы.
Пока есть подключение к сети, работа будет выполняется теоретически вечно. Ученые пытаются создать нечто похожее на вечный генератор при использовании разных источников энергии.
На данный момент только китайские проектировщики создали квантовый двигатель, который может работать без использования внешней энергии.
Многие аферисты пытались показать свои творения публике, представляя проекты вечными. Инженер из Саксонии продемонстрировал машину с диаметром вала 3,5 м.
Двигатель запустили в комнате, измерили скорость движения, и через месяц убедились, что она осталась прежней. Аферист получил много предложений покупки проекта.
Публика пыталась раскрыть секрет, предлагала свои варианты, в том числе, что колесо движется усилиями третьих лиц. Это догадка оказалась правдой.
Энергия из ничего: как инженеры пытаются сделать вечный двигатель
EmDrive — двигательная установка, состоящая из магнетрона и резонатора, не являющаяся работоспособной согласно современным научным представлениям.
Установка EmDrive была впервые предложена британским инженером Роджером Шойером в 1999 году. Используемый в ней магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и, по заявлениям автора, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги.
Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение; иными словами, EmDrive — не фотонный двигатель. Но даже если бы создаваемые магнетроном микроволны полностью излучались в одном направлении, полученная тяга была бы значительно меньше заявленной тяги EmDrive.
Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, очевидно, нарушает закон сохранения импульса, а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал не рецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория радиационного давления более сложна, чем упрощенный аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы.
Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений.
Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат, — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок.
Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата.
Экспериментальные испытания
Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер представил EmDrive в 1999 году. В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н.
В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью.
В период 2006–2011 годов американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан Cannae Drive (также известен как Q-drive) — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы.
В период 2008–2010 года в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н. В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты ее авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений.
https://www.youtube.com/watch?v=yZCuvR46Gsw\u0026t=310s
С 2013 года двигатель Cannae Drive испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс.
долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям.
Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума.
В ходе экспериментов 2013–2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н. Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении.
Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт. Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности.
Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привел к практическим результатам».
В ноябре 2016 года была опубликована работа, выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки.
Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт. В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота.
- Группа Мартина Таймара из Дрезденского технического университета
В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDriver.
В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость.
Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создает тяги.
- Предполагаемые китайские испытания в космосе
- В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2».
- Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите.
- В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае.
В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, противоречащая специальной и общей теории относительности).
Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive.
Как работает EmDrive?
Это устройство, работающее на базе микроволнового излучения, представляет собой особую коническую камеру-резонатор, к которой подключен мощный магнетрон — источник микроволнового излучения.
При определенной геометрии этого конуса данное устройство будет загадочным образом двигаться в сторону узкой его части с крайне малой, но силой, если внутри конуса будут «гулять» микроволны.
Британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер отказался от своей идеи, и ее через несколько лет проверил ряд физиков-профессионалов, в том числе и одна из лабораторий НАСА. Эти тесты, как пишет Майкл Маккаллох из Университета Плимута (Великобритания), привели к неожиданным для ученых результатам — оказалось, что изобретение Шоера действительно работает.
Маккаллох предложил правдоподобное с точки зрения физики объяснение этому «чудо-двигателю», обратив внимание на другую противоречивую вещь — так называемый эффект Унру.
Этот феномен был открыт американским физиком Уильямом Унру (William Unruh) в конце 70-х годов прошлого века, и он представляет собой объяснение того, почему существует сила инерции.
Унру показал, что предмет, движущийся с ускорением, начинает по-особому взаимодействовать с вакуумом или другой средой, через которую он движется — если говорить просто, то окружающее пространство становится «теплее» для него. Это тепло «давит» на движущееся тело и заставляет его снижать скорость.
Критика
Научное сообщество в основной своей массе не поверило в результаты испытаний спорного двигателя. Марк Миллс, который возглавлял ныне прекратившую существование лабораторию Breakthrough Propulsion Physics lab, считает, что аномальная тяга могла возникнуть в результате взаимодействия двигателя с испытательной камерой.
Лаборатория Миллса в свое время занималась задачами, аналогичными Eagleworks, то есть проверкой различных полуфантастических проектов космических двигателей. Так что опыта, чтобы делать подобные предположения, у него достаточно.
Астрофизик Технологического института Рочестера и научный обозреватель Forbes Брайан Коберлейн отметил, что публикация статьи в рецензируемом журнале еще не означает, что ее результат окажется верным.
Российские ученые также раскритиковали идею EmDrive. Астрофизик, главный редактор газеты «Троицкий вариант» и член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой Борис Штерн назвал бредом саму возможность создания невозможного двигателя.
Подобные эксперименты
- Катализатор энергии Росси
В 2009 году была подана заявка на предполагаемое изобретение «метод и аппаратура для проведения экзотермической реакции между никелем и водородом, с выделением меди».
Патент ссылается на предыдущие работы по холодному ядерному синтезу, хотя, по одному из заявлениий Росси, это не холодный ядерный синтез, а скорее — низкоэнергетическая ядерная реакция.
Подобная система, но производящая меньше энергии, ранее уже была описана Фокарди и др.
Хотя итальянский патент, как и международные патентные заявки, описывает структуру и общую работу устройства, подробная работа устройства является коммерческой тайной, и независимая сторона рассматривает устройство как непрозрачный «черный ящик». Наблюдатели измеряли входную и выходную энергию за различные периоды во время публичной демонстрации. Widom и Larsen предложили теорию как объяснение элементного превращения и высвобождения избытка энергии.
Совместная работа про «холодный ядерный синтез» Росси и Фокарди была отклонена рецензируемым научным журналом и появилась в самоизданном блоге Росси.
Для публикации результатов Росси и Фокарди основали в 2010 году свой собственный онлайн-блог, назвав его Journal of Nuclear Physics (название блога сходно с названием некоторых научных журналов). Тесно связанная работа Фокарди была опубликована в 1998 году в рецензируемом научном журнале Il Nuovo Cimento A.
Это идея, основанная на решении уравнений Эйнштейна, предложенная мексиканским физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре, в которой космический аппарат может достичь сверхсветовой скорости.
Движение выше скорости света невозможно для объектов с действительной ненулевой массой в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.
В 2012 году группа Eagleworks под руководством Гарольда Уайта, объявила о создании интерферометра Уайта — Джудэя, который, по их заявлениям, может обнаружить пространственные возмущения, создаваемые сильными электрическими полями. Эксперимент подробно описан в работе Гарольда Уайта Warp Field Mechanics 101.
Валерий Майсоценко, доктор технических наук, профессор, автор около 200 научно-технических работ и трех десятков актуальных прорывных патентов, нашел способ извлечения энергии из воздуха через природные экологически чистые процессы увлажнения воздуха, испарения и конденсации воды.
Термодинамический цикл Майсоценко основан на действии известных физических законов. Пространство, где образуется влажный охлажденный воздух, является областью пониженного давления. Теплый сухой воздух находится в зоне повышенного давления.
Воздух всегда движется от области высокого давления к низкому. До тех пор, пока слои воздуха различаются по температуре, влажности, давлению, существует направленный ветер. И дует тем сильнее, чем больше разница между исходными параметрами.
Спустя 30 лет его разработками пользуются по всему миру. Испарительно-конденсационный тепловой насос на основе воды сейчас способен вытеснить центральное отопление и компрессионную климатическую технику, а М-цикл в будущем может реализовать принципиально новую термодинамическую концепцию для двигателей и турбин.
Читать далее
Исследователи впервые погрузились к самому глубоколежащему утонувшему кораблю
Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?
Появилась беспроводная система, которая помогает парализованным
российские учёные раскритиковали заявления китайских коллег о создании бестопливного двигателя.
Что это дает человечеству
катализатор, используя наночастицы железа. По их словам, он способен «вечно» из обычного углекислого газа и водорода вырабатывать смесь углеводородов, которые похожи на бензин, передает сайт со ссылкой на РИА Новости .
«За последние 200 лет, уголь, нефть и газ были главными двигателями нашей цивилизации, основой ее экономического и социального развития. Сжигание топлива привело к выбросу гигантского количества СО2 в атмосферу, что сегодня вызывает негативные изменения климата. Превращение СО2 в топливо и химикаты не только поможет нам бороться с потеплением, но и решит проблему исчерпания полезных ископаемых», — заявляют Цзянь Сунь (Jian Sun) из Института химической физики в Даляне (Китай) и его коллеги.
В последние годы ученые активно пытаются найти способ превращения атмосферного СО2 в биотопливо и другие полезные вещества. К примеру, в июле прошлого года физики из Чикаго сконструировали солнечную батарею, которая использует энергию света для расщепления СО2 и производства угарного газа и водорода, а в октябре их коллеги из Национальной лаборатории в Оак-Ридж создали катализатор, преобразующий углекислоту в обычный спирт.
В принципе, и то и другое уже можно использовать для запасания энергии, однако у этих катализаторов есть два больших недостатка. Они быстро выходят из строя и требуют очистки через несколько десятков часов работы, а также выделяют много побочных продуктов.
Сунь и его команда решили обе эти проблемы — их катализатор преобразует фактически всю углекислоту в углеводороды, составляющие основу бензина и других высокооктановых видов топлива, и при этом работает как минимум 1000 часов (полтора месяца) в «обычных» промышленных условиях.
Он состоит из двух компонентов — наночастиц из соединения оксида железа и натрия, а также так называемых цеолитов. Цеолиты представляют собой полые наночастицы из силиката алюминия, которые сегодня широко применяются для очистки воды и для «упаковки» различных катализаторов, попадание молекул которых внутрь цеолитов заметно меняет их свойства и часто заставляет их вести себя гораздо активнее, чем в свободном виде.
Как отмечают ученые, каждый компонент в данном случае играет разную роль — наночастицы железа «разрывают» молекулы углекислоты и заставляют ее соединяться с атомами водорода, а цеолиты и их начинка — способствуют объединению подобных «полуфабрикатов» в длинные цепочки углеводородов.
Комбинация этих компонентов, по словам китайских химиков, позволяет добиться фактической «вечности» такого катализатора. Его эффективность, как отмечают ученые, снизилась всего на 6% в первые 300 часов работы и потом не менялась, что говорит о том, что он стабилен и будет оставаться в таком виде гораздо дольше, чем 1000 часов. Кроме того, 96% углекислоты преобразуется в аналог бензина, и лишь 4% СО2 превращается в метан.
Более того, «букет» углеводородов можно гибко менять, повышая или понижая доли водорода и СО2 в смеси и варьируя тип цеолита, который используется в качестве «упаковки» для наночастиц железа. Используя солнечные батареи в качестве источника энергии для нагрева этой смеси газов и ее прокачки через катализатор, можно эффективно и достаточно дешево запасать солнечную энергию в виде привычного для всех топлива, не причиняя при этом вреда окружающей среде, заключают Сунь и его коллеги.
В Китае была создана рабочая версия двигателя EmDrive, который не нуждается в топливе.
Об этом сообщают западные СМИ со ссылкой на видео, опубликованное китайским телеканалом CCTV-2.
В ролике не объясняется, как именно функционирует двигатель. При этом, согласно заявлению китайской стороны, в скором времени изобретатели намерены провести испытания этого двигателя в космосе.
Работу устройства без топлива невозможно объяснить с точки зрения классической физики, поскольку это противоречит известным научным законам.
Бестопливный двигатель EmDrive представляет собой устройство, состоящее из магнетрона, который создаёт микроволны, и резонатора, накапливающего энергию их колебаний. Если устройство сделать в виде конуса, а резонатор поместить внутрь, то предполагается, что всё устройство начнёт с малой скоростью двигаться в сторону узкой части конуса.
Предполагается, что, если поместить подобное изобретение на космический корабль, станут возможны путешествия во Вселенной на дальние расстояния, поскольку будет решена проблема заправки двигателей.
Научная фантастика
RT обратился к российским учёным за разъяснениями.
По мнению доктора физико-математических наук, специалиста РАН в области астрокосмической индустрии Бориса Штерна, изобретение подобного двигателя всё ещё недоступно современным учёным.
«Подобные эксперименты невозможны. Учёные, которые подобное заявляют (о создании бестопливного двигателя. — RT
), либо мошенники, либо неудачные экспериментаторы», — пояснил он.
В таком же ключе высказалась физик НИЦ «Курчатовский институт» Елена Лущевская. По её словам, работа двигателя без топлива невозможна, так как «необходимо что-то внести в систему, чтобы получить КПД».
«Такого не бывает», — заключила она, комментируя сообщения о создании рабочего образца принципиально нового двигателя в Китае.
Ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН Натан Эйсмонт пояснил RT, что «без отброса масс невозможно развивать тягу». Именно за счёт этого в настоящее время движутся космические ракеты: в одну сторону летят продукты сгорания в двигателе, а в другую — сама ракета.
Всё остальное противоречит законам физики.
- globallookpress.com
- Aubrey Gemignani/ZUMAPRESS.com
«Я сразу скажу, что это бред. Все мы хотим чудес, причём хотим так сильно, что вполне грамотные и получившие соответствующее образование люди впадают в состояние, когда начинают верить в чудеса. Раньше вечный двигатель хотели изобрести, а сейчас пытаются создать двигатель, который не будет отбрасывать массы», — сказал Эйсмонт.
Академику Российской академии космонавтики Александру Железнякову заявления китайских коллег показались настолько неправдоподобными, что он отказался от комментариев, назвав публикации о бестопливном двигателе «фантастикой».
Мечтатели из NASA
В ноябре 2016 года стало известно о похожих исследованиях в NASA. В сеть просочились материалы, согласно которым работа такого двигателя действительно возможна. По убеждению американских инженеров, EmDrive производит постоянную тягу без потребления топлива, а направленный пучок излучения не вырабатывается, что противоречит, как утверждают эксперты, закону сохранения импульса.
Физики утверждали, что бестопливный двигатель вырабатывает около 1,2 миллиньютонов тяги на каждый киловатт затраченной энергии. По их словам, EmDrive вырабатывал тягу как при наличии атмосферы, так и почти в полном вакууме, поэтому устройство можно использовать и на Земле, и в космосе.
Но и тогда чудо-двигатель подвергся жёсткой критике. Чешский физик Любош Мотль, прочтя отчёт американских коллег о работе изобретения, нашёл ошибки в документе. Он отметил, что в статье учёных вырабатываемая этим двигателем сила примерно в 360 раз больше, чем она должна быть, если бы «в её рождении были замешаны пары виртуальных частиц, постоянно появляющиеся и исчезающие в вакууме». Это означает, что в ходе эксперимента (или подсчётов) была допущена ошибка или всё же были какие-либо сторонние силы, которые породили тягу.
Впервые о разработке подобного двигателя стало известно в 2001 году. Американский инженер-авиаконструктор Роджер Шойер утверждал, что намерен создать устройство, которое нарушает все известные законы физики.
Последняя версия двигателя была запатентована Шойером в конце октября 2016 года. Новая модификация отличалась от предыдущих наличием сверхпроводящей пластины. По мнению учёного, она позволит уменьшить изменение частоты электромагнитной волны при её распространении в полости двигателя и таким образом увеличит тягу EmDrive.
Китайские ученые из Северо-Западного политехнического университета в Сиане объявили об успешном испытании концептуально нового двигателя. Необычная силовая установка под названием EmDrive потенциально может использоваться на космической технике и в летающих автомобилях.
Китайская разработка основана на изобретении британского инженера Роджера Шайвера, которого в родной стране высмеяли за псевдонаучную подделку. Почему же EmDrive вызвал такую реакцию? Дело в том, что этот двигатель создает тягу необычным способом: без сгорания топлива и вообще без подвижных деталей.
EmDrive представляет собой закрытый конический контейнер, который резонирует под воздействием микроволнового излучения и создает тягу с широкой стороны «сопла».
На первый взгляд двигатель, который не испускает струю раскаленных газов, не потребляет топливо, а лишь излучает микроволны, нарушает закон сохранения импульса и попросту не может создавать тягу. Тем не менее, Шайвер утверждает, что двигатель работает, а тяга появляется потому, что микроволновые волны имеют групповую скорость, которая больше в одном направлении, чем в другом. Однако может ли это создавать полезную реактивную тягу? Большинство ученых, оценивавших работу Шайвера, утверждают, что это EmDrive – ошибочная концепция, а то и шарлатанство.
Китайский прототип EmDrive. В сравнении с современными реактивными двигателями он невероятно прост и дешев в изготовлении
Свою теорию, Шайвер в 2003 году построил демонстрационный двигатель, который развил крошечную тягу в 16 миллиньютонов. Однако вместо триумфа британского инженера ждала новая порция нападок. В конце концов критики, в том числе и экспериментаторы из НАСА, сошлись во мнении, что «успех» Шайвера был следствием электронных помех, неучтенного влияния сквозняка, гравитации и т.
д.
Принцип работы EmDrive основан на хорошо известном явлении давления излучения: электромагнитное излучение, двигаясь со скоростью света, имеет определенный импульс, который многократно переотражается и создает тягу в одном из направлений
Китайские ученые выбрали более основательный и осторожный подход. Сначала они провели теоретические исследования и выяснили, что в принципе двигатель Шайвера может создавать тягу. Затем был создан прототип двигателя, который на испытаниях превратил пару киловатт входной мощности в около 720 миллиньютонов (72 граммов) тяги.
Такая тяга может показаться ничтожной, однако ионный двигатель XIPS компании Boeing при в 2 раза большей потребляемой мощности создает на четверть меньше тяги. При этом XIPS требует для эксплуатации не только источник электроэнергии, но и большой запас топлива.
Не исключено, что «чудаковатая поделка» Роджера Шайвера окажется настоящим прорывом, который обеспечит космическую и атмосферную технику совершенно новым потрясающе эффективным двигателем.
Это фактически «антигравитация» — парение в воздухе без рева реактивных струй и шума винтов. Пока EmDrive выдает небольшую тягу, которой достаточно лишь для разгона небольших спутников (что в принципе само по себе огромное достижение). Однако Шайвер полагает, что использование сверхпроводников позволит увеличить тягу в разы – вплоть до возможности отрыва космических кораблей от поверхности планеты и выхода на околоземную орбиту. К 2016 году инженер планирует построить первый прототип на сверхпроводниках, что позволит в перспективе увеличить тягу EmDrive в тысячи раз.
Если в источниках энергии произойдет такой же прорыв, и появятся компактные генераторы, способные выдавать сотни киловатт, то летающие автомобили и «прогулочные» полеты на орбиту станут обыденностью.
Ученые из КНР утверждают, что вот-вот испытают в космосе
EM
—
drive
— квантовый двигатель, не нуждающийся во внешнем источнике энергии. Это не только научно-техническая сенсация и прорыв в космических исследованиях: если китайцы и впрямь сумеют довести свой perpetuum mobile до ума, традиционные энергоносители типа российских нефти и газа когда-нибудь станут ненужными.
Китай создал силовую EM-drive-установку , работающую по квантовому принципу и не нуждающуюся во внешнем источнике энергии. Новый двигатель якобы уже испытан в лабораторных условиях и теперь должен пройти «ходовые» испытания в космосе. Он будет выведен на околоземную орбиту и пройдет ряд тестов.
Информацию выдал в эфир китайский телеканал CCTV-2, а рекламный ролик испытаний доступен на Daily Mail. Тем не менее видеозапись не дает возможности сделать обоснованное заключение о научной состоятельности заявленного проекта.
Идея perpetuum mobile , черпающего энергию из взаимодействия несимметричного резонатора и магнетрона, родилась еще 13 лет назад (то есть в 2004 году) у британского физика Роджера Шойера, основателя исследовательской компании Satellite Propulsion Research.
Рабочий прототип EM-drive был смонтирован в 2006 году, причем исследования ведутся как в китайском научном центре (лаборатория профессора Яна Цзюаня), так и в NASA (США).
Отчет об успешных испытаниях электромагнитного двигателя нового типа, проведенных лабораторией Eagleworks (подразделение NASA), появился в ноябре 2016 года в американском Journal of Propulsion and Power, который издается американским Институтом аэронавтики и астронавтики.
До этого — в 2015 году — издание уже публиковало статью-отчет «Прямые измерения потоковых величин EM-drive и возможные побочные эффекты» (M. Tajmar, G. Fiedler).
Однако — при всей заманчивости мечты о вечном двигателе — существует и очевидное противоречие с азами физики: отсутствие расходуемого рабочего тела нарушает закон сохранения импульса. Полученные исследователями положительные результаты их оппоненты объясняют ошибками приборов. При этом они, что характерно, не придираются к чистоте тестов в лаборатории NASA. А ее сотрудники объясняют свой успех теорией волны-пилота. Она крайне мало изучена, но является первым известным примером теории со скрытыми переменными, представленной еще в 1927 году основоположником квантовой физики — французским ученым Луи Де Бройлем. Доработавший ее Дэвид Бом подвел теоретический фундамент под интерпретацию квантовой механики как детерминированной теории. Ее математическая доказательность, в частности, обоснована при помощи квантового лагранжиана и выводов из уравнения Шредингера.
В общем, оппонентам так и не удалось опровергнуть физико-математические построения исследователей, которые, похоже, уже несколько лет как перешли в экспериментальную фазу.
Насколько известно , в России подобные разработки не декларируются, но активно ведутся некоторыми лабораториями.
Один из компетентных научных источников нашей редакции так прокомментировал американские и китайские результаты в области EM-drive тестов: «Двигатель, предположительно, действует благодаря излучению СВЧ-волн, никакого космического излучения. И тяга не «мощнейшая», а исчезающе малая. Из-за чего столько споров насчет двигателя — его тягу очень сложно измерить».
Дискретное мнение отечественного физика совпало с заключением такого признанного авторитета в области физики, как А.П. Шергин (ученый секретарь доктор физико-математических наук профессор Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе). Он осторожно относится к результатам, полученным в американский и китайской лабораториях: «Законы сохранения энергии выполняются стопроцентно.
Никаких нарушений быть не может. Когда кажется, что энергия взялась ниоткуда, то на самом деле она просто трансформировалась из другого вида энергии».
Вывод о том, что некая инновация не может работать, потому что «не может работать никогда», — довольно частая для научной среды болезненная реакция на чужое открытие. Ведь за любой устойчивой теорией стоит целая школа с признанными авторитетами, отцами-основателями и функционерами от Большой науки. Изобретатели же — это, как правило, молодые инициативные энтузиасты, которым еще только предстоит доказать свою правоту и стать маститыми учеными, а по пути ниспровергнуть часть авторитетных мнений своих предшественников (что, мягко говоря, не по нраву самим авторитетам).
Румынский энтузиаст собрал и запустил EM-drive у себя дома:
Почти за сто лет до исследований до EM-drive Никола Тесла, опередивший свое время, создавал энергетическую установку, принцип работы которой современники были явно не в состоянии понять и оценить.
Загадка его экспериментов не раскрыта по сей день — возможно, потому что дармовая энергия разрушит экономику потребления ископаемого сырья и атомной промышленности. Естественно, Россия как один из крупнейших в мире экспортеров энергоносителей не особо нуждается в использовании EM-drive двигателя на земле. Тем не менее наша страна — один из признанных лидеров в области освоения космоса, а там эти двигатели могут стать незаменимыми.
Гипотеза о , которому не нужно топливо, некоторое время назад была выдвинута NASA. Но космическому агентству не удалось создать рабочую версию такого устройства. Зато, вероятно, удалось китайцам — при этом, о технических характеристиках устройства не сообщается.
В составе EmDrive – магнетрон, который генерирует микроволны, и резонатор, который накапливает энергию их колебаний. Агрегат может развивать тягу на уровне 1,2 миллиньютона на киловатт, работая в вакууме. Особенность EmDrive в том, что он работает без топлива. Это сокращает массу агрегата и отчасти компенсирует его мощность.
Создание такого двигателя может стать настоящим прорывом для всего человечества.
При этом нарушает третий закон Ньютона, который гласит, что сила действия должна быть равна силе противодействия. Тот факт, что двигатель не использует топливо, может прямо противоречить закону сохранения импульса: он создает направленную вперед силу без равной и противоположной силы, действующей в другом направлении.
Что это дает человечеству?
Если такой двигатель действительно удастся воплотить в реальность, то он сможет доставить космический корабль до Марса всего за 10 недель, говорят эксперты. А, например, нынешние спутники могут стать в два раза меньше, поскольку им не придется везти с собой топливо. Люди смогут также путешествовать дальше в космос, получая топливо прямо во время движения по пути. Но когда концепция была впервые предложена, она считалась неправдоподобной, поскольку явно противоречит законам физики.
Китайцы против физики
Китайский телеканал CCTV-2 сообщил о планируемых испытаниях учеными КНР рабочего образца двигателя EmDrive в космосе.
Во время загрузки произошла ошибка.
Магнитный двигатель своими руками: как сделать вечный электродвигатель
Сотни лет человечество пытается создать двигатель, который будет работать вечно. Сейчас этот вопрос, стоит особенно актуально, когда планета неминуемо движется к энергетическому кризису. Конечно, он может никогда и не наступить, но независимо от этого, люди все-таки нуждаются в том, чтобы отойти от привычных источников энергии и магнитный двигатель – отличный вариант.
Что такое магнитный двигатель
Все вечные двигатели можно разделить на 2 вида:
- Первые;
- Вторые.
Что касается первых, они представляют собой по большей мере плод фантазий писателей фантастов, но вторые – вполне реальные. Первый вид подобных двигателей извлекает энергию из пустого места, но второй, получает ее из магнитного поля, ветра, воды, солнца и т.д.
Магнитные поля не только активно изучают, но и пытаются использовать их в качестве «топлива» для вечного силового агрегата.
Причем многие из ученых разных эпох добивались значительных успехов. Среди известных фамилий, можно отметить следующие:
- Николай Лазарев;
- Майк Брэди;
- Говард Джонсон;
- Кохеи Минато;
- Никола Тесла.
Особенное внимание уделялось именно постоянным магнитам, которые могут восстанавливать энергию в прямом смысле из воздуха (мирового эфира). Несмотря на то, что каких-то полноценных объяснений природы постоянных магнитов на данный момент нет, человечество двигается в правильном направлении.
На данный момент, есть несколько вариантов линейных силовых агрегатов, что имеют отличия по своей технологии и схеме сборки, но работают на основе одинаковых принципов:
- Работают благодаря энергии магнитных полей.
- Импульсного действия с возможностью контроля и дополнительного источника питания.
- Технологии, которые совмещают в себе принципы обоих силовых агрегатов.
Миф или всё же реальность?
Магнитный двигатель – это реальность
.
Конструкторы Игорь Свитницкий и Говард Джонсон это доказали, создав моторы, которые работали за счёт постоянного магнитного потока.
Но решить основную проблему – увеличить КПД до положенных 100%, они, к сожалению, не смогли.
Рисунок 3: Ещё один пример магнитного двигателя
Поэтому магнитные двигатели существуют, а теория их массового производства вполне реальна. А вот трактовка магнитного мотора как вечного двигателя с совершенным КПД – это вымысел, незаслуживающий внимания. Вечных двигателей не существует, это доказано, но всё же не мешает появляться на свет «конструкторам», желающим данный факт оспорить.
Общее устройство и принцип работы
Двигатели на магнитах, не похожи на привычные электрические, в которых вращение происходит благодаря электрическому току. Первый вариант будет работать только благодаря постоянной энергии магнитов и имеет 3 главные части:
- ротор с постоянным магнитом;
- статор с электрическим магнитом;
- двигатель.
На один вал с силовым агрегатом монтируется генератор электромеханического типа. Статический электромагнит, сделан в виде кольцевого магнитопровода с вырезанным сегментом или дугой. Помимо всего прочего электрический магнит имеет также катушку индуктивности, к которой присоединен электрокоммутатор, благодаря которому поставляется реверсивный ток.
По сути, принцип работы разных магнитных моторов может отличаться исходя из типа моделей. Но в любом случае, основной движущей силой является именно свойство постоянных магнитов. Рассмотреть принцип работы, можно на примере антигравитационного агрегата Лоренца. Суть его работы заключается в 2-х разнозаряженных дисках, которые подсоединяются к источнику питания. Эти диски размещены наполовину в экране полусферической формы. Их начинают активно вращать. Таким образом, магнитное поле без труда выталкивается сверхпроводником.
Вертикально ориентированный ветрогенератор в готовом виде
К ветрогенераторам, особенно в последние годы, снова возобновился интерес.
Появились новые модели, более удобные и практичные.
Еще недавно главным образом использовались горизонтальные ветрогенераторы, имеющие три лопасти. А вертикальные виды не распространялись из-за сильной нагрузки на подшипники ветроколеса, вследствие чего возникало увеличенное трение, поглощающее энергию.
Но благодаря использованию принципов магнитной левитации, ветрогенератор на неодимовых магнитах стал применяться именно вертикально-ориентированный, с выраженным свободным инерционным вращением. В настоящее время он доказал свою более высокую эффективность по сравнению с горизонтальным.
Легкий старт достигается благодаря принципу магнитной левитации. А благодаря многополюсности, которая дает номинальное напряжение на малых оборотах, удается отказаться от редукторов полностью.
Некоторые приборы способны начать работу, когда скорость ветра составляет всего полтора сантиметра в секунду, а при достижении всего трех—четырех метров в секунду, она может уже равняться вырабатываемой мощности прибора.
История возникновения вечного двигателя
Первые упоминания о создании такого устройства возникли в Индии в VII веке, но первые практические пробы его создания возникли в VIII веке в Европе. Естественно, создание такого устройства позволило бы значительно ускорить развитие науки энергетики.
В те времена, такой силовой агрегат смог бы не только поднимать разные грузы, но и крутить мельницы, а также водяные насосы. В XX веке произошло знаменательное открытие, которое дало толчок к созданию силового агрегата – открытие постоянного магнита с последующим изучением его возможностей.
Модель мотора на его основе должна была работать неограниченное количество времени, из-за чего его назвали вечным. Но как бы там ни было, а вечного ничего нет, так как любая часть или деталь может прийти в неисправность, поэтому под словом «вечно» необходимо понимать только то, что он должен работать без перерывов, при этом не подразумевая каких-либо затрат, включая топливо.
Сейчас невозможно точно определить создателя первого вечного механизма, в основе которого, стоят магниты.
Естественно, он сильно отличается от современного, но есть некоторые мнения на тот счет, что первые упоминания о силовом агрегате на магнитах, есть в трактате Бхскара Ачарья математика из Индии.
Первые сведения о появления такого устройства в Европе, появились в XIII веке. Информация поступила от Виллара д’Оннекура, выдающегося инженера и архитектора. После своей смерти, изобретатель оставил потомкам свой блокнот, в котором были разные чертежи не только сооружений, но и механизмов для поднятия грузов и собственно первым устройством на магнитах, что отдаленно напоминает вечный двигатель.
Магнитный униполярный двигатель Тесла
Значительных успехов в этой сфере достиг великий ученый, известный множеством открытий – Никола Тесла. Среди ученых, устройство ученого получило несколько иное название – униполярный генератор Тесла.
Стоит отметить, что первые исследования в этой области проводит Фарадей, но несмотря на то, что он создал прототип с похожим принципом работы, как впоследствии Тесла, стабильность и эффективность оставляли желать лучшего.
Слово «униполярный», означает что в схеме устройства цилиндровый, дисковый или кольцевой проводник, находится между полюсами постоянного магнита.
Официальный патент представлял следующую схему, в которой имеется конструкция с 2-мя валами, на которых устанавливаются 2 пары магнитов: одна пара создает условно отрицательное поле, а другая пара – положительное. Между этими магнитами располагаются генерирующие проводники (униполярные диски), которые имеют связь между собой с использованием металлической ленты, которая по сути может быть использована не только для вращения диска, но и в качестве проводника.
Тесла известен большим количеством полезных изобретений.
Двигатель Минато
Очередным отличным вариантом такого механизма, в котором энергия магнитов применяется в качестве бесперебойной автономной работы, является двигатель, который уже давно вышел в серию, несмотря на то, что был разработан только 30 лет назад, изобретателем из Японии Кохеи Минато.
Специалисты отмечают высокий уровень бесшумности и вместе с этим, эффективность. Как утверждает его создатель, такой самовращающийся двигатель магнитного типа как этот имеет коэффициент полезного действия, выше 300%.
Мнение учёных: создание бестопливного генератора невозможно
Новые разработки инновационных бестопливных двигателей получили оригинальные наименования и стали обещанием революционных перспектив в будущем. Создатели генераторов сообщали о первых успехах на ранних этапах тестирования. Несмотря на это, в научной среде до сих пор скептически относятся к идее бестопливных двигателей, и многие учёные высказывают свои сомнения на этот счёт. Одним из противников и главных скептиков является учёный из Калифорнийского университета, физик и математик Фил Плейт.
Учёные из противоборствующего лагеря придерживаются мнения о том, что сама концепция двигателя, не требующего для работы топлива, противоречит классическим законам физики. Баланс сил внутри двигателя должен сохраняться всё то время, что создаётся тяга внутри него, а согласно закону импульса, такое невозможно без использования горючего.
Фил Плейт не раз отмечал, что для ведения разговоров о создании подобного генератора придётся опровергнуть весь закон сохранения импульса, что нереально сделать. Проще говоря, для создания бестопливного двигателя требуется революционный прорыв в фундаментальной науке, а уровень современных технологий не оставляет и шанса на то, чтобы сама концепция генератора такого типа рассматривалась всерьёз.
На аналогичное мнение наводит и общая ситуация, касающаяся подобного типа двигателя. Рабочей модели генератора на сегодняшний день не существует, а теоретические выкладки и характеристики экспериментального устройства не несут никакой существенной информации. Проведённые замеры показали, что тяга составляет порядка 16 миллиньютонов. При следующих измерениях данный показатель увеличился до 50 миллиньютонов.
Британец Роджер Шоер ещё в 2003 году представил экспериментальную модель бестопливного двигателя EmDrive, разработчиком которой он и являлся. Для создания микроволн генератору требовалось электричество, добываемое посредством использования солнечной энергии.
Данная разработка вновь всколыхнула в научной среде разговоры о вечном двигателе.
Разработка учёных была неоднозначно оценена в NASA. Специалисты отметили уникальность, инновационность и оригинальность конструкции двигателя, но при этом утверждали, что добиться значимых результатов и эффективной работы можно только в том случае, если генератор будет эксплуатироваться в условиях квантового вакуума.
Как собрать двигатель самостоятельно
Не менее популярными являются и самодельные варианты таких устройств. Они достаточно часто встречаются на просторах интернета не только в качестве рабочих схем, но и конкретно выполненных и работающих агрегатов.
Один из самых простых в создании в домашних условиях устройств, создается с использованием 3 соединенных между собой валов, которые скреплены таким методом, чтобы центральный, был повернут на те, что находятся по сторонам.
В центр того вала, что посередине, прикрепляется диск из люцита, диаметром в 4 дюйма, а толщиной в 0,5 дюймов.
Те валы, которые располагаются по сторонам, также имеют диски на 2 дюйма, на которых располагаются магниты по 4 штуки на каждом, а на центральном вдвое больше – 8 штук.
Ось обязательно должна находиться по отношению валов в параллельной плоскости. Концы возле колес проходят с проблеском в 1 минуту. В случае если начать перемещать колеса, тогда концы магнитной оси начнут синхронизироваться. Чтобы придать ускорения, необходимо поставить в основание устройства брусок из алюминия. Один его конец должен немного касаться магнитных деталей. Как только усовершенствовать конструкцию таким образом, агрегат будет вращаться быстрее, на пол оборота в 1 секунду.
Приводы были установлены так, чтобы валы вращались аналогично друг другу. В случае если на систему попробовать воздействовать пальцем или каким-то другим предметом, тогда она остановится.
Руководствуясь такой схемой, можно своими силами создать магнитный агрегат.
Плазменный ракетный двигатель своими руками.
Немцы испытали высокочастотный плазменный двигатель. Уникальность новейшей российской разработки
До сих пор практически все космические аппараты оснащались ракетными маршевыми двигателями на химическом топливе. По всей вероятности, для первых полетов на Марс будут использованы ракеты такого же типа. Но возможности двигателей на химическом горючем значительно ограничены энергетикой окислительно-восстановительных реакций. Все современные ракеты в перерасчете на единицу израсходованного горючего создают не слишком большую тягу. Поэтому в дальний полет, к примеру, к внешним планетам Солнечной системы, сегодня можно отправить лишь относительно легкий аппарат. К тому же траекторию такого корабля прокладывают так, чтобы на пути к месту назначения он разгонялся в гравитационных полях планет или их спутников. Именно поэтому для дальних полетов столь узки стартовые «окна», интервалы времени с благоприятным расположением планет – не в астрологическом смысле, а в соответствии с требованиями небесной механики.
Чтобы корабль смог преодолеть земное притяжение и уйти в странствие к другим мирам, его скорость должна превысить вторую космическую, 11,2 км/с. На практике космические аппараты сперва выводят на околоземную орбиту, а затем уже с нее отправляют в открытый космос. Водородно-кислородный двигатель способен увеличить орбитальную скорость корабля не больше, чем на десять километров в секунду, двигатель на ином химическом топливе – еще меньше. Такие скорости достаточны даже для полета к границам Солнечной системы, хотя и по очень протяженной траектории (и с обязательным использованием планетарного гравитационного ускорения). И хотя корабль с традиционным двигателем сможет достичь самой отдаленной планеты, для этого ему понадобятся долгие годы.
Космические аппараты уже давно оснащают плазменными двигателями. Эта разновидность электрореактивного двигателя вообще не потребляет химического горючего, поскольку обеспечивается энергией от аккумуляторов, радиоизотопных генераторов или солнечных батарей.
Основное достоинство плазменного двигателя – долговременное функционирование при относительно небольшом расходе рабочего тела. Однако в нынешнем виде такие двигатели развивают очень слабую тягу, всего несколько граммов. Поэтому они используются для корректировки спутниковых орбит либо для медленного длительного ускорения небольших аппаратов непосредственно в космическом пространстве.
Именно такой мотор (конструкция его разработана калининградским ОКБ «Факел»), построенный французской фирмой Snecma Moteurs, осенью 2003 года вывел с околоземной орбиты европейский зонд SMART-1, который в феврале 2005 года превратился в искусственный спутник Луны. В качестве рабочего тела в этом двигателе была использована ксеноновая плазма. Разогнанные в электрическом и магнитном полях ионы ксенона выбрасывались в пространство и создавали реактивную тягу. Двигатель PPS-1350 проработал в космосе приблизительно 5000 часов при тяге в 7 г, истратив за это время 80 кг ксенона. В будущем ЕКА предполагает оснастить двигателями этого типа автоматическую станцию BepiColombo, предназначенную для полета к Меркурию, солнечный зонд Solar Orbiter и космический детектор гравитационных волн LISA (Laser Inter-ferometer Space Antenna).
По сравнению с химическими конкурентами удельный импульс плазменных двигателей выглядит просто роскошно. У PPS-1350 этот показатель равен 1640 с, у английского двигателя UK-10, корректирующего орбиты геостационарных спутников связи, почти вдвое больше – около 3100 с. Расход рабочего тела плазменного мотора очень мал, создаваемое им ускорение невелико, и поэтому набор скорости происходит медленно. Однако даже и при таких скромных возможностях плазменный двигатель способен увести корабль с околоземной орбиты и мало-помалу обеспечить ему прирост скорости гораздо больший, чем 10 км/с, но вот времени на это требуется просто прорва. SMART-1 на своем ксеноновом моторчике добирался от Земли до Луны почти полтора года, поскольку двигался не «напрямик», а по раскручивающейся спирали.
Тем не менее дело не совсем безнадежно. Если б можно было построить двигатель с таким же расходом рабочего тела, как у химических ракет, но, по крайней мере, с вдвое большим удельным импульсом, ситуация бы значительно улучшилась.
Такой мотор увеличил бы орбитальную скорость космического аппарата не на 10 км/с, а на 20 км/с и даже больше. Корабль с подобными двигателями преодолел бы расстояние от Земли до Сатурна не за семь лет, как зонд «Кассини», а всего за три года. К счастью, эта задача становится разрешимой, если вместо химических или электрических «разгонщиков» использовать ядерные ракетные двигатели (ЯРД). Они способны обеспечить вполне приемлемые параметры тяги и достаточно высокий удельный импульс, обусловленный огромной скоростью истечения рабочего тела. Очень важно, что для создания ЯРД вовсе не обязательны футуристические технические решения, вполне может хватить уже существующих технологий.
Идея ЯРД проста до глупости, как говорил инженер Гарин о своем гиперболоиде. Источником энергии служит ядерная установка, в которой идут реакции деления, синтеза или даже аннигиляции материи и антиматерии. Выделяемая реактором энергия непосредственно или через промежуточные этапы передается рабочему телу, которое с большой скоростью выбрасывается из ракетных сопел.
Конечно, это лишь принципиальная схема. Все прочее – уже конкретные технические решения.
Если оставить за кадром аннигиляцию и прочие полуфантастические идеи, то на сегодня просматриваются две реальные возможности исполнения ЯРД. Одна из них – охлаждение реактора летучим веществом, лучше всего жидким водородом, который после испарения будет уходить через сопла и создавать реактивную тягу. Такую конструкцию принято называть тепловой ядерной ракетой, TNR (Thermal Nuclear Rocket). При использовании реактора на уране или плутонии удельный импульс TNR должен составить от 800 до 1100 секунд. Другая возможность – оснащение корабля небольшой атомной электростанцией (ЯЭУ – ядерная энергоустановка), которая вырабатывает ток для питания электрореактивного двигателя. Удельный импульс этой системы можно довести до 5000 с. В качестве силовой установки можно использовать и компактный термоядерный реактор, но его в самом лучшем случае создут лет через 50.
Писатели-фантасты и популяризаторы науки заговорили об атомных ракетах еще в 30-е годы ХХ века.
В качестве практически достижимой цели ЯРД первым предложил Станислав Улам. Американец польского происхождения, выпускник Львовского политехнического института, Улам был исключительно сильным математиком (он придумал метод Монте-Карло) и физиком-расчетчиком (вместе с Эдвардом Теллером разработал теоретические основы конструкции водородной бомбы). В 1944 году Улам и его лос-аламосский коллега Фредерик де Хоффман впервые просчитали возможности применения ЯРД для космических полетов. Через 11 лет Улам и Корнелиус Эверетт в секретной докладной записке предложили разгонять космические корабли с помощью маломощных ядерных взрывов. Энергия взрыва расходовалась на испарение диска из твердого вещества, расположенного между кормой корабля и ядерным зарядом. Возникающий поток плазмы должен был бы отражаться от кормового экрана и толкать корабль вперед.
Идея Улама и Эверетта легла в основу проекта Orion, над которым в 1958 году начала работать калифорнийская корпорация General Atomics, до этого занимавшаяся только коммерческими ядерными реакторами.
Под эту задачу выделил деньги (впрочем, не слишком большие) и Пентагон. До атомных взрывов дело не дошло, испытывались лишь различные модели дисков и экранов. Поначалу участники проекта были исполнены такого оптимизма, что всерьез надеялись запустить атомный корабль к Сатурну не позже 1970 года. Любопытно, что среди них был один из создателей квантовой электродинамики, знаменитый физик-теоретик Фримен Дайсон. Но в начале 1960-х министр обороны Роберт Макнамара пришел к выводу, что в военном плане эта идея бесперспективна. А в 1963-м СССР, США и Великобритания договорились о запрете всех ядерных взрывов, за исключением подземных. В результате проект Orion вступил в противоречие с международным правом и год спустя тихо скончался. Обошелся он в целом не так уж и дорого – всего в $11 млн.
В техническом плане Orion можно считать пульсирующим TNR, вынесенным за пределы космического аппарата. В другом любопытном проекте – Helios – предполагалось детонировать атомные заряды не вне, а внутри корабля, в заполненной водой сферической камере из термостойкого материала.
Образовавшийся при взрыве пар должен был выбрасываться через сопла и разгонять ракету. Но дальше всего в США зашли начатые в 1956 году работы по проекту NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application), цели которых много раз изменялись. В конце концов было решено построить два пилотируемых корабля с ЯРД, которые в начале 1980-х доставили бы 12 американских астронавтов на Марс и возвратили их назад на Землю. В ходе реализации этого проекта с разной степенью успеха были опробованы модели экспериментальных ядерных реакторов Kivi, Phoebus, PEWEE и NF-1. В 1968 году состоялись стендовые испытания прототипа будущего ракетного мотора XE Prime мощностью 1100 МВт, и уже шло дело к изготовлению образца для летных испытаний. Однако в 1972 году программу закрыли, сочтя ее чересчур дорогой и практически ненужной ни в научном, ни в политическом плане.
В последней четверти XX века NASA больше не занималось разработкой ЯРД. Министерство обороны США еще некоторое время сохраняло опытно-конструкторскую программу SNAP (Space Nuclear Thermal Propulsion), но в 1992-м ее финансирование полностью прекратили.
Около десяти лет назад небольшая фирма Plus Ultra Technologies обнародовала проект компактного ЯРД Mitee, который в техническом плане был прямым наследником программы SNAP. Она предложила начинять цилиндрические матрицы высокоактивными расщепляющимися материалами, ураном-233 и америцием-242, и прокачивать сквозь эти трубки жидкий водород. Вычисления показали, что испаряющийся газ, разогретый до 3000–35000С, будет вылетать из сопел с огромной скоростью. Предполагалось, что ракета Delta или Atlas выведет космический аппарат на 800-км орбиту, после чего можно будет запустить ЯРД и лететь по назначению – например, к Плутону. Конструкторы утверждали, что такой ЯРД можно построить за 6–7 лет всего за $1 млрд. и что удельный импульс наиболее продвинутого варианта двигателя составит 1600 с. Но поскольку NASA не проявило достаточного интереса, этот проект существует лишь на бумаге.
NASA вернулось к идее ЯРД в 2003 году. Новый проект назвали Prometheus. На первой стадии его осуществления должны быть получены экспертные оценки возможности создания компактного реактора для питания электроракетных двигателей нового поколения.
В пару ему предстоит разработать ионный двигатель Heracles с тягой 60 г при удельном импульсе 7000 с, с ресурсом не меньше, чем 7–10 лет. Связка таких двигателей сможет разгонять исследовательские зонды весом в несколько тонн до 80–90 км/с.
Не так давно сотрудники Лаборатории элементарных частиц университета Пенсильвании предложили использовать для ЯРД термоядерный реактор, в котором процесс синтеза гелия запускается с помощью антивещества! Топливом служит плазма, состоящая из ядер дейтерия и гелия-3 – легкого радиоактивного изотопа гелия. При слиянии таких ядер рождаются протоны и альфа-частицы, которые обладают вполне солидной суммарной кинетической энергией, равной 18,3 МэВ. Для запуска термоядерного синтеза плазму необходимо сжать и нагреть, чтобы выполнить так называемое условие Лоусона. В реакторе ITER эта задача решена с помощью сверхмощных магнитных полей, для создания которых требуется громоздкое оборудование и огромное количество энергии. Тем не менее реакцию можно зажечь и в небольшой камере, насытив дейтериево-гелиевую плазму антипротонами.
При их аннигиляции должны рождаться ударные волны, которые и дожмут плазму до лоусоновского критерия. Антипротоны предполагается хранить в электромагнитной ловушке и закачивать в реактор по мере необходимости. Расчетные характеристики двигателя таковы: ресурс – 22 года, удельный импульс – 61 000 секунд, финальная скорость разгона космического зонда – около 1000 км/с, дальность полета – более 1500 астрономических единиц! К этим фантастическим цифрам остается добавить, пожалуй, только одну: разумный срок перевода этой идеи в металл – не раньше 2050 года.
Плазменные двигатели для России
«Метеор-10», выведенный 29 декабря 1971 года на условно-синхронную орбиту (что позволяло проходить над одними и теми же точками земной поверхности через определенные интервалы времени) был самым обычным метеоспутником. Но только на первый взгляд: на его борту кроме обычной системы ориентации стояли еще два экспериментальных двигателя. Один из них, носящий имя греческого бога западного ветра – «Зефир», проработал всего около часа и дальнейшего развития не получил.
А вот второй, названный в честь повелителя ветров – «Эол-1», разработанный группой сотрудников ИАЭ (Института атомной энергии) под руководством Алексея Ивановича Морозова и изготовленный калининградским ОКБ «Факел», положил начало целому космическому направлению – плазменным двигателям.
История плазменных двигателей началась в 1950 году, когда выпускника физфака МГУ Алексея Морозова партком распределил преподавать механику и электротехнику в техникуме заводского поселка Людиново на юго-востоке Калужской области. Причина проста: отец Морозова был репрессирован и никто не принимал во внимание ни его специализацию (квантовая теория поля), ни неоднократные просьбы его научного руководителя – декана физфака Арсения Александровича Соколова – оставить его на кафедре. Преподавателей физики в те годы довольно часто просили выступать с лекциями об атомной энергии, и Морозов не стал исключением. В один из дней 1953 года он возвращался в Людиново с подобной лекции в деревне Черный поток. «Незадолго до этого я прочитал книжку Гудмана об основах ядерной энергетики.
Там была схема ядерной ракеты – газ проходил сквозь активную зону и разогревался. Меня поразило, насколько неэффективна эта конструкция – с одной стороны, атомная энергия, а с другой – это ведь просто тепловая машина! – вспоминает Алексей Иванович. – И пока я шел 12 км по шпалам до Людиново, я вспомнил эксперименты с силой Ампера и катушкой Томсона, которые я показывал студентам в училище, и мне пришла в голову идея – почему бы не разгонять рабочее тело магнитным полем?» Теоретические выкладки показывали, что это вполне возможно, и Морозов решил провести эксперимент. Изготовив из асбоцемента «кирпичик», он просверлил в нем крест-накрест два отверстия. В одно он с разных сторон вставил два угольных стержня от батареек, а сверху и снизу бруска расположил два полюса мощного электромагнита. В обычном состоянии плазма, образующаяся в процессе горения дуги, с легким шипением вылетала с обеих сторон второго отверстия, но стоило включить электромагнит – и поток стал бить в одну сторону со страшным ревом.
В 1955 году Морозов написал статью «О возможности создания плазменных электрореактивных двигателей», но его научный руководитель, прочитав ее, дал хороший совет: «Такую статью сразу же засекретят. Лучше изменить название на что-нибудь более нейтральное». В результате в ЖЭТФ (Журнал экспериментальной и теоретической физики) статья вышла под названием «Об ускорении плазмы магнитным полем». Рецензировал ее глава отдела плазменных исследований ИАЭ Лев Арцимович. Теория, изложенная в статье Морозова, позднее нашла свое отражение в статье самого Арцимовича о рельсотроне (только у Морозова магнитное поле было постоянное, а у Арцимовича – электродинамическое). Публикация вызвала среди специалистов большой резонанс, ее даже дважды обсуждали на заседании Американского физического общества.
В 1955 году Морозов защитил диссертацию, а в 1957-м его пригласили на работу в ИАЭ. К концу 1950-х успехи СССР в космосе вдохновили конструкторов замахнуться на несколько крупномасштабных космических проектов.
Планировался даже полет к Марсу, и поэтому 2 июля 1959 года Лев Арцимович созвал сотрудников на совещание. Темой обсуждения была возможность построения двигателей для марсианского корабля. Арцимович предложил для такой системы следующие характеристики: тяга около 10 кгс, скорость истечения 100 км/с при мощности двигателя 10 МВт. Сотрудники ИАЭ предложили несколько проектов: плазменный импульсный двигатель (А.М. Андрианов), магнитно-плазменный аналог сопла Лаваля (А.И. Морозов) и двигатель на основе однощелевого источника ионов, практически такого же, какой применялся для электромагнитного разделения изотопов (Павел Матвеевич Морозов, однофамилец Алексея Ивановича).
Кстати, все эти проекты в том или ином виде позднее были реализованы. Плазменно-эрозионный (вариант импульсного) двигатель Андрианова значительно меньшей мощности был установлен на один из спутников и выведен в космос в 1964 году, а ионный двигатель П.М. Морозова под именем «Зефир» (тоже маломощный) стоял на том самом спутнике «Метеор-10».
Эксперименты с магнитным аналогом сопла Лаваля с центральным телом (сами разработчики называли его «коаксиал») велись с 1960 года, но схема оказалась сложной, и построен он был лишь в 1980 году совместными усилиями ИАЭ, Харьковского физико-технического института, ТРИНИТИ и Института физики Белоруссии. Мощность этого монстра составила 10 ГВт!
Однако эти проекты не подходили для марсианской программы по одной простой причине: у конструкторов тогда не было источников питания подходящей мощности. Эта проблема актуальна и сейчас: максимум, на который можно рассчитывать, это десятки киловатт. Нужно было переходить к мелкому масштабу. Георгий Гродзовский (ЦАГИ) одним из первых стал конструировать маломощные электроракетные двигатели у нас в стране. Начиная с 1959 года его ионные двигатели испытывались в космосе (правда, не на спутниках, а на баллистических ракетах). В 1957 году М.С. Иоффе и Е.Е. Юшманов начали исследования магнитной (так называемой пробочной) ловушки для плазмы. Для заполнения ее горячей плазмой (10 млн.
градусов) они использовали ускорение ионов в скрещенных электрических и магнитных полях. Эта работа послужила фундаментом для создания ряда плазменных двигателей. В 1962 году Алексей Морозов предложил свою конструкцию плазменного двигателя малой мощности, названного СПД (стационарный плазменный двигатель). Принципиально важной особенностью СПД было то, что величина магнитного поля нарастала к срезу канала двигателя – это обеспечивало создание в плазме объемного электрического поля. Вся идея двигателя была построена именно на существовании такого поля.
«Впервые на возможность существования объемных электрических полей в плазме указал в 1910 году Таунсенд, однако на протяжении 50 лет попытки создать такое поле были неудачны. В то время считали, что, поскольку плазма является проводником – поле в ней создать нельзя. На самом деле создать объемное электрическое поле в плазме без магнитного поля действительно нельзя – за счет свободных электронов происходит ее экранирование. Но в присутствии магнитного поля, которое влияет на движение электронов, объемные электрические поля в плазме могут существовать.
Группа А.И. Морозова начала заниматься СПД в 1962 году. Почти пять лет двигатель существовал в лабораторном варианте – в 1967-м модель еще была оснащена водяным охлаждением. Пора было приступать к летно-космическим испытаниям, но на этом этапе разработчики столкнулись с неожиданной проблемой. Конструкторы космических аппаратов категорически отказывались ставить на борт что-либо электрическое! Директор ИАЭ академик Александров несколько раз встречался с конструкторами различных космических аппаратов, и ему удалось наконец договориться с Иосифьяном, главным конструктором спутников серии «Метеор».
Однако проблемы на этом не закончились. В 1969 году Иосифьян выдал группе разработчиков техническое задание, согласно которому они должны были сделать не сам двигатель, а всю установку, включая систему питания, подачи ксенона и т.п. При этом надо было уложиться в очень жесткие рамки: тяга 2 гс, КПД 30–40%, потребляемая мощность 400 Вт, масса 15 кг, ресурс 100 часов. И все это нужно было сделать за 5 месяцев! Группа Морозова работала буквально днем и ночью, но успела.
Изготовление же двигательной установки было поручено калининградскому ОКБ «Факел», директором которого был в то время талантливый конструктор Роальд Снарский. Через несколько дней после запуска «Метеора» начались эксперименты с двигателями. «Эол-1» был установлен на спутник таким образом, что ось его тяги не проходила через центр масс аппарата. При включении двигателя возникал некоторый крутящий момент, который можно было компенсировать системой ориентации, при этом она служила еще и измерителем тяги «Эола».
За экспериментом внимательно следили не только создатели двигателя, но и скептики, коих было достаточно. «Эол-1» должен был проработать всего несколько минут, потом автоматически выключиться (конструкторы боялись, что струя плазмы заблокирует радиосигнал). Двигатель отработал свое и выключился. После проведения радиоконтроля орбиты оказалось, что результаты в точности соответствуют лабораторным данным. Правда, скептики не угомонились и выдвинули гипотезу, что изменение орбиты вызвано обычным истечением газа через открытый клапан.
Но это предположение не подтвердилось: после второго включения по команде с Земли двигатель проработал еще 170 часов, подняв орбиту «Метеора-10» на 15 км. ОКБ «Факел» отлично справилось со своей задачей: ресурс был превышен почти вдвое.
В начале 1980-х «Факел» начинает серийно производить двигатели СПД-70 – потомки «Эолов». Первый спутник с этим двигателем, «Гейзер №1», был запущен в 1982-м, а в 1994-м новой моделью СПД-100 оснастили спутник связи «Галс-1». Однако, хотя сообщение об успешном испытании плазменного двигателя «Эол» в 1974 году было совершенно открыто опубликовано в журнале «Космические исследования», зарубежные конструкторы считали СПД лишь интересной теоретической разработкой. Поэтому демонстрация представителям NASA и JPL в 1991 году работающих двигателей «Факела» и сообщение, что подобными оснащены серийные спутники, вызвала у них настоящий шок (американцы в основном пошли по пути разработки ионных двигателей). Неудивительно, что «Факел» сейчас считается в мире ведущим производителем электроракетных плазменных двигателей.
«На каждом третьем российском спутнике стоит наш двигатель, а три из пяти крупнейших западных производителей космических аппаратов покупают у нас СПД, – рассказал директор и генеральный конструктор ОКБ «Факел» Вячеслав Михайлович Мурашко. – Ими, например, оснащены спутники MBSat-1, Intelsat-X-02, Inmarsat-4F1». Посылая свой спутник SMART-1 к Луне, Европейское космическое агентство выбрало для него в качестве двигателей плазменные PPS-1350, совместную разработку французской компании Snecma Moteurs, ОКБ «Факел» и МИРЭА.
Что же ожидает нас в ближайшем будущем? В 1980-х годах группа в МИРЭА разработала двигатель следующего поколения, СПД Атон. Расходимость плазменного пучка в СПД-100 составляет +/– 45 градусов, КПД – 50%, а соответствующие характеристики СПД Атон +/–15 градусов и 65%! Он пока не востребован, как и другой наш двигатель, двухступенчатый СПД Мах с измененной геометрией поля – конструкторы пока обходятся более простыми СПД-100. Дальний космос требует двигателей с масштабами 10-100 кВт или даже МВт.
Подобные разработки уже есть – в 1976 году в ИАЭ сделали двигатель мощностью в 30 кВт, да и «Факел» в конце 1980-х разработал СПД-290 мощностью 25 кВт для космического буксира «Геркулес». В любом случае теория таких двигателей построена, поэтому в рамках классической схемы СПД вполне реально довести мощность до 300 кВт.А вот дальше, возможно, придется перейти к другим конструкциям. Например, к двухлинзовому ускорителю на водороде, разработанному в ИАЭ в конце 1970-х. Эта машина имела мощность 5 МВт и скорость истечения 1000 км/с. В любом случае на межпланетных кораблях будут стоять плазменные двигатели.
Современные ракетные двигатели неплохо справляются с задачей выведения техники на орбиту, но совершенно непригодны для длительных космических путешествий. Поэтому уже не первый десяток лет ученые работают над созданием альтернативных космических двигателей, которые могли бы разгонять корабли до рекордных скоростей. Давайте рассмотрим семь основных идей из этой области.
EmDrive
Чтобы двигаться, надо от чего-то оттолкнуться – это правило считается одним из незыблемых столпов физики и космонавтики.
От чего конкретно отталкиваться – от земли, воды, воздуха или реактивной струи газа, как в случае ракетных двигателей, – не так важно.
Хорошо известен мысленный эксперимент: представьте, что космонавт вышел в открытый космос, но трос, связывающий его с кораблем, неожиданно порвался и человек начинает медленно улетать прочь. Все, что у него есть, – это ящик с инструментами. Каковы его действия? Правильный ответ: ему нужно кидать инструменты в сторону от корабля. Согласно закону сохранения импульса, человека отбросит от инструмента ровно с той же силой, с какой и инструмент от человека, поэтому он постепенно будет перемещаться по направлению к кораблю. Это и есть реактивная тяга – единственный возможный способ двигаться в пустом космическом пространстве. Правда, EmDrive, как показывают эксперименты, имеет некоторые шансы это незыблемое утверждение опровергнуть.
Создатель этого двигателя – британский инженер Роджер Шаер, основавший собственную компанию Satellite Propulsion Research в 2001 году.
Конструкция EmDrive весьма экстравагантна и представляет собой по форме металлическое ведро, запаянное с обоих концов. Внутри этого ведра расположен магнетрон, излучающий электромагнитные волны, – такой же, как в обычной микроволновке. И его оказывается достаточно, чтобы создавать очень маленькую, но вполне заметную тягу.
Сам автор объясняет работу своего двигателя через разность давления электромагнитного излучения в разных концах «ведра» – в узком конце оно меньше, чем в широком. Благодаря этому создается тяга, направленная в сторону узкого конца. Возможность такой работы двигателя не раз оспаривалась, но во всех экспериментах установка Шаера показывает наличие тяги в предполагаемом направлении.
В числе экспериментаторов, опробовавших «ведро» Шаера, такие организации, как NASA, Технический университет Дрездена и Китайская академия наук. Изобретение проверяли в самых разных условиях, в том числе и в вакууме, где оно показало наличие тяги в 20 микроньютонов.
Это очень мало относительно химических реактивных двигателей.
Но, учитывая то, что двигатель Шаера может работать сколь угодно долго, так как не нуждается в запасе топлива (работу магнетрона могут обеспечивать солнечные батареи), потенциально он способен разгонять космические корабли до огромных скоростей, измеряемых в процентах от скорости света.
Чтобы полностью доказать работоспособность двигателя, необходимо провести еще множество измерений и избавиться от побочных эффектов, которые могут порождаться, к примеру, внешними магнитными полями. Однако уже выдвигаются и альтернативные возможные объяснения аномальной тяги двигателя Шаера, которая, в общем-то, нарушает привычные законы физики.
К примеру, выдвигаются версии, что двигатель может создавать тягу благодаря взаимодействию с физическим вакуумом, который на квантовом уровне имеет ненулевую энергию и заполнен постоянно рождающимися и исчезающими виртуальными элементарными частицами. Кто в итоге окажется прав – авторы этой теории, сам Шаер или другие скептики, мы узнаем в ближайшем будущем.
Солнечный парус
Как говорилось выше, электромагнитное излучение оказывает давление. Это значит, что теоретически его можно преобразовывать в движение – например, с помощью паруса. Аналогично тому, как корабли прошлых веков ловили в свои паруса ветер, космический корабль будущего ловил бы в свои паруса солнечный или любой другой звездный свет.
Проблема, однако, в том, что давление света крайне мало и уменьшается с увеличением расстояния от источника. Поэтому, чтобы быть эффективным, такой парус должен иметь очень малый вес и очень большую площадь. А это увеличивает риск разрушения всей конструкции при встрече с астероидом или другим объектом.
Попытки строительства и запуска солнечных парусников в космос уже имели место – в 1993 году тестирование солнечного паруса на корабле «Прогресс» провела Россия, а в 2010 году успешные испытания по пути к Венере осуществила Япония. Но еще ни один корабль не использовал парус в качестве основного источника ускорения. Несколько перспективнее в этом отношении выглядит другой проект – электрический парус.
Электрический парус
Солнце излучает не только фотоны, но также и электрически заряженные частицы вещества: электроны, протоны и ионы. Все они формируют так называемый солнечный ветер, ежесекундно уносящий с поверхности светила около одного миллиона тонн вещества.
Солнечный ветер распространяется на миллиарды километров и ответственен за некоторые природные явления на нашей планете: геомагнитные бури и северное сияние. Земля от солнечного ветра защищается с помощью собственного магнитного поля.
Солнечный ветер, как и ветер воздушный, вполне пригоден для путешествий, надо лишь заставить его дуть в паруса. Проект электрического паруса, созданный в 2006 году финским ученым Пеккой Янхуненом, внешне имеет мало общего с солнечным. Этот двигатель состоит из нескольких длинных тонких тросов, похожих на спицы колеса без обода.
Благодаря электронной пушке, излучающей против направления движения, эти тросы приобретают положительный заряженный потенциал.
Так как масса электрона примерно в 1800 раз меньше, чем масса протона, то создаваемая электронами тяга не будет играть принципиальной роли. Не важны для такого паруса и электроны солнечного ветра. А вот положительно заряженные частицы – протоны и альфа-излучение – будут отталкиваться от тросов, создавая тем самым реактивную тягу.
Хотя эта тяга будет примерно в 200 раз меньше, чем таковая у солнечного паруса, заинтересовал Европейское космическое агентство. Дело в том, что электрический парус гораздо проще сконструировать, произвести, развернуть и эксплуатировать в космосе. Кроме того, с помощью гравитации парус позволяет также путешествовать к источнику звездного ветра, а не только от него. А так как площадь поверхности такого паруса гораздо меньше, чем у солнечного, то для астероидов и космического мусора он уязвим куда меньше. Возможно, первые экспериментальные корабли на электрическом парусе мы увидим уже в следующие несколько лет.
Ионный двигатель
Поток заряженных частиц вещества, то есть ионов, излучают не только звезды.
Ионизированный газ можно создать и искусственно. В обычном состоянии частицы газа электрически нейтральны, но, когда его атомы или молекулы теряют электроны, они превращаются в ионы. В общей своей массе такой газ все еще не имеет электрического заряда, но его отдельные частицы становятся заряженными, а значит, могут двигаться в магнитном поле.
В ионном двигателе инертный газ (обычно используется ксенон) ионизируется с помощью потока высокоэнергетических электронов. Они выбивают электроны из атомов, и те приобретают положительный заряд. Далее получившиеся ионы ускоряются в электростатическом поле до скоростей порядка 200 км/с, что в 50 раз больше, чем скорость истекания газа из химических реактивных двигателей. Тем не менее современные ионные двигатели обладают очень маленькой тягой – около 50–100 миллиньютонов. Такой двигатель не смог бы даже сдвинуться со стола. Но у него есть серьезный плюс.
Большой удельный импульс позволяет значительно сократить расходы топлива в двигателе.
Для ионизации газа используется энергия, полученная от солнечных батарей, поэтому ионный двигатель способен работать очень долго – до трех лет без перерыва. За такой срок он успеет разогнать космический аппарат до скоростей, которые химическим двигателям и не снились.
Ионные двигатели уже не раз бороздили просторы Солнечной системы в составе различных миссий, но обычно в качестве вспомогательных, а не основных. Сегодня как о возможной альтернативе ионным двигателям все чаще говорят про двигатели плазменные.
Плазменный двигатель
Если степень ионизации атомов становится высокой (порядка 99%), то такое агрегатное состояние вещества называется плазмой. Достичь состояния плазмы можно лишь при высоких температурах, поэтому в плазменных двигателях ионизированный газ разогревается до нескольких миллионов градусов. Разогрев осуществляется с помощью внешнего источника энергии – солнечных батарей или, что более реально, небольшого ядерного реактора.
Горячая плазма затем выбрасывается через сопло ракеты, создавая тягу в десятки раз большую, чем в ионном двигателе.
Одним из примеров плазменного двигателя является проект VASIMR, который развивается еще с 70-х годов прошлого века. В отличие от ионных двигателей, плазменные в космосе еще испытаны не были, но с ними связывают большие надежды. Именно плазменный двигатель VASIMR является одним из основных кандидатов для пилотируемых полетов на Марс.
Термоядерный двигатель
Укротить энергию термоядерного синтеза люди пытаются с середины ХХ века, но пока что сделать это так и не удалось. Тем не менее управляемый термоядерный синтез все равно очень привлекателен, ведь это источник громадной энергии, получаемой из весьма дешевого топлива – изотопов гелия и водорода.
В настоящий момент существует несколько проектов конструкции реактивного двигателя на энергии термоядерного синтеза. Самой перспективной из них считается модель на основе реактора с магнитным удержанием плазмы. Термоядерный реактор в таком двигателе будет представлять собой негерметичную цилиндрическую камеру размером 100–300 метров в длину и 1–3 метра в диаметре.
В камеру должно подаваться топливо в виде высокотемпературной плазмы, которая при достаточном давлении вступает в реакцию ядерного синтеза. Располагающиеся вокруг камеры катушки магнитной системы должны удерживать эту плазму от контакта с оборудованием.
Зона термоядерной реакции располагается вдоль оси такого цилиндра. С помощью магнитных полей экстремально горячая плазма проистекает через сопло реактора, создавая огромную тягу, во много раз большую, чем у химических двигателей.
Двигатель на антиматерии
Все окружающее нас вещество состоит из фермионов – элементарных частиц с полуцелым спином. Это, к примеру, кварки, из которых состоят протоны и нейтроны в атомных ядрах, а также электроны. При этом у каждого фермиона есть своя античастица. Для электрона таковой выступает позитрон, для кварка – антикварк.
Античастицы имеют ту же массу и тот же спин, что и их обычные «товарищи», отличаясь знаком всех остальных квантовых параметров. Теоретически античастицы способны составлять антивещество, но до сих пор нигде во Вселенной антивещество зарегистрировано не было.
Для фундаментальной науки является большим вопросом, почему его нет.
Но в лабораторных условиях можно получить некоторое количество антивещества. К примеру, недавно был проведен эксперимент по сравнению свойств протонов и антипротонов, которые хранились в магнитной ловушке.
При встрече антивещества и обычного вещества происходит процесс взаимной аннигиляции, сопровождаемый выплеском колоссальной энергии. Так, если взять по килограмму вещества и антивещества, то количество выделенной при их встрече энергии будет сопоставимо со взрывом «Царь-бомбы» – самой мощной водородной бомбы в истории человечества.
Причем значительная часть энергии при этом выделится в виде фотонов электромагнитного излучения. Соответственно, возникает желание использовать эту энергию для космических перемещений путем создания фотонного двигателя, похожего на солнечный парус, только в данном случае свет будет генерироваться внутренним источником.
Но чтобы эффективно использовать излучение в реактивном двигателе, необходимо решить задачу создания «зеркала», которое было бы способно эти фотоны отразить.
Ведь кораблю каким-то образом надо оттолкнуться, чтобы создать тягу.
Никакой современный материал попросту не выдержит рожденного в случае подобного взрыва излучения и моментально испарится. В своих фантастических романах братья Стругацкие решили эту проблему путем создания «абсолютного отражателя». В реальной жизни ничего подобного пока сделать не удалось. Эта задача, как и вопросы создания большого количества антивещества и его длительного хранения, – дело физики будущего.
Разряд между анодами и катодом в плазменном двигателе
Berkant Göksel / Technical University of Berlin
Исследователи из Берлинского технического университета разработали и испытали новую версию плазменного двигателя, способного, в отличие от других прототипов, работать при нормальном, а не низком, атмосферном давлении. Работа ученых опубликована в Journal of Physics: Conference Series
, а краткое ее изложение New Scientist
. Новая силовая установка относится к типу магнитоплазмодинамических двигателей, которые потенциально могут быть использованы на самых разных классах летательных аппаратов.
Плазменный двигатель представляет собой разновидность электрического ракетного двигателя. В нем рабочее тело приобретает ускорение, находясь в состоянии плазмы. Разработка таких двигательных установок с переменным успехом ведется разными исследовательскими организациями с 1950-х годов. В частности, первый рабочий прототип плазменного двигателя был создан и испытан Исследовательским центром имени Льюиса (ныне Исследовательский центр Гленна) в 1961 году.
В плазменном двигателе газ подается в рабочую кольцевую зону, внешняя часть которой представляет анод, а внутренняя, расположенная ближе к выходу, — катод. При подаче на анод и катод постоянного напряжения в сотни вольт, в рабочей зоне возникает ионизирующий разряд и образуется плазма. Затем эта плазма под действием силы Лоренца начинает двигаться в сторону выхода из рабочей зоны, создавая тягу. Для работы плазменного двигателя требуется большое количество энергии.
Как утверждают разработчики, их магнитоплазмодинамический двигатель по своей тяге значительно превосходит существовавшие до сих пор прототипы. Испытанный их прототип, будучи масштабированным до размеров обычного авиационного двигателя, как утверждается, сможет развивать тягу от 50 до 150 килоньютонов в зависимости от подаваемого напряжения. Испытанный прототип представляет собой установку длиной 80 миллиметров и диаметром 14 миллиметров.
Прототип плазменного двигателя состоит из шести медных анодов, расположенных вокруг медного же катода на расстоянии двух миллиметров. Конец катода выполнен в виде конуса. Во время испытаний исследователи через высокочастотный высоковольтный импульсный генератор подавали на анод и катод напряжение до 16 киловольт. Подаваемое напряжение зависело от заряда конденсаторов перед генератором. Конденсаторы заряжались 300, 400 и 500 вольтами.
При подаче напряжения на анод и катод импульсами между ними возникали разряды с частотой 3,5 килогерца. Благодаря им в двигателе и образовывалась плазма. То, что силовая установка способна выдавать заметную тягу, исследователи проверили с помощью маятника длиной 55 миллиметров и массой 15 граммов. В зависимости от подаваемого на аноды и катод двигателя напряжения отклонение маятника от сопла составляло от пяти до 25 градусов.
Исследователи полагают, что в будущем такие магнитоплазмодинамические двигатели можно будет устанавливать на самолеты, причем силовые установки будут эффективно работать на всех этапах: от взлета до полета на высоте 50 тысяч метров. При этом исследователи отмечают, что плазменные двигатели нуждаются в большом количестве энергии, запасти которую при помощи аккумуляторов невозможно. Разработчики полагают, что новые плазменные двигатели будут востребованы тогда, когда будут созданы компактные термоядерные реакторы.
Следует отметить, что сами по себе электрические ракетные двигатели уже существуют и даже используются на спутниках. Они создают относительно небольшую тягу, а потому пригодны для использования только в космосе. К электрическим ракетным двигателям (ионный тип) относится, в частности, двигатель Холла, устанавливаемые на некоторые модели спутников. Испытания модернизированной версии двигателя Холла американцами на орбитальном беспилотнике .
Двигатель Холла является разновидностью ионного двигателя, однако отличается от последнего большей тягой и меньшим расходом рабочего тела. В качестве рабочего тела в силовой установке используется ксенон. Силовая установка представляет собой кольцевую камеру, расположенную между анодом и катодом. В нее подается рабочее тело, которое ионизируется катодом и анодом и разгоняется электростатическим полем в осевом направлении.
Василий Сычёв
«Метеор-10», выведенный 29 декабря 1971 года на условно-синхронную орбиту (что позволяло проходить над одними и теми же точками земной поверхности через определенные интервалы времени) был самым обычным метеоспутником. Но только на первый взгляд: на его борту кроме обычной системы ориентации стояли еще два экспериментальных двигателя.
Один из них, носящий имя греческого бога западного ветра — «Зефир», проработал всего около часа и дальнейшего развития не получил. А вот второй, названный в честь повелителя ветров — «Эол-1», разработанный группой сотрудников ИАЭ (Института атомной энергии) под руководством Алексея Ивановича Морозова и изготовленный калининградским ОКБ «Факел», положил начало целому космическому направлению — плазменным двигателям.
История плазменных двигателей началась в 1950 году, когда выпускника физфака МГУ Алексея Морозова партком распределил преподавать механику и электротехнику в техникуме заводского поселка Людиново на юго-востоке Калужской области. Причина проста: отец Морозова был репрессирован и никто не принимал во внимание ни его специализацию (квантовая теория поля), ни неоднократные просьбы его научного руководителя — декана физфака Арсения Александровича Соколова — оставить его на кафедре.
Преподавателей физики в те годы довольно часто просили выступать с лекциями об атомной энергии, и Морозов не стал исключением. В один из дней 1953 года он возвращался в Людиново с подобной лекции в деревне Черный поток. «Незадолго до этого я прочитал книжку Гудмана об основах ядерной энергетики. Там была схема ядерной ракеты — газ проходил сквозь активную зону и разогревался. Меня поразило, насколько неэффективна эта конструкция — с одной стороны, атомная энергия, а с другой — это ведь просто тепловая машина! — вспоминает Алексей Иванович. — И пока я шел 12 км по шпалам до Людиново, я вспомнил эксперименты с силой Ампера и катушкой Томсона, которые я показывал студентам в училище, и мне пришла в голову идея — почему бы не разгонять рабочее тело магнитным полем?»
Теоретические выкладки показывали, что это вполне возможно, и Морозов решил провести эксперимент. Изготовив из асбоцемента «кирпичик», он просверлил в нем крест-накрест два отверстия. В одно он с разных сторон вставил два угольных стержня от батареек, а сверху и снизу бруска расположил два полюса мощного электромагнита. В обычном состоянии плазма, образующаяся в процессе горения дуги, с легким шипением вылетала с обеих сторон второго отверстия, но стоило включить электромагнит — и поток стал бить в одну сторону со страшным ревом.
СПД — это кольцевой электромагнит, в зазор которого помещена камера из керамики. В торце камеры расположен анод. Снаружи, возле среза канала двигателя, — два катода-нейтрализатора. Рабочий ксенон подается в камеру и вблизи анода ионизуется. Ионы ускоряются в эл. поле и вылетают из двигателя, создавая реактивную тягу. Их объемный заряд нейтрализуется электронами, подаваемыми с катода-нейтрализатора.
В 1955 году Морозов написал статью «О возможности создания плазменных электрореактивных двигателей», но его научный руководитель, прочитав ее, дал хороший совет: «Такую статью сразу же засекретят. Лучше изменить название на что-нибудь более нейтральное». В результате в ЖЭТФ (Журнал экспериментальной и теоретической физики) статья вышла под названием «Об ускорении плазмы магнитным полем». Рецензировал ее глава отдела плазменных исследований ИАЭ Лев Арцимович. Теория, изложенная в статье Морозова, позднее нашла свое отражение в статье самого Арцимовича о рельсотроне (только у Морозова магнитное поле было постоянное, а у Арцимовича — электродинамическое).
Публикация вызвала среди специалистов большой резонанс, ее даже дважды обсуждали на заседании Американского физического общества.
В 1955 году Морозов защитил диссертацию, а в 1957-м его пригласили на работу в ИАЭ. К концу 1950-х успехи СССР в космосе вдохновили конструкторов замахнуться на несколько крупномасштабных космических проектов. Планировался даже полет к Марсу, и поэтому 2 июля 1959 года Лев Арцимович созвал сотрудников на совещание. Темой обсуждения была возможность построения двигателей для марсианского корабля. Арцимович предложил для такой системы следующие характеристики: тяга около 10 кгс, скорость истечения 100 км/с при мощности двигателя 10 МВт.
Сотрудники ИАЭ предложили несколько проектов: плазменный импульсный двигатель (А.М. Андрианов), магнитно-плазменный аналог сопла Лаваля (А.И. Морозов) и двигатель на основе однощелевого источника ионов, практически такого же, какой применялся для электромагнитного разделения изотопов (Павел Матвеевич Морозов, однофамилец Алексея Ивановича).
Кстати, все эти проекты в том или ином виде позднее были реализованы. Плазменно-эрозионный (вариант импульсного) двигатель Андрианова значительно меньшей мощности был установлен на один из спутников и выведен в космос в 1964 году, а ионный двигатель П.М. Морозова под именем «Зефир» (тоже маломощный) стоял на том самом спутнике «Метеор-10». Эксперименты с магнитным аналогом сопла Лаваля с центральным телом (сами разработчики называли его «коаксиал») велись с 1960 года, но схема оказалась сложной, и построен он был лишь в 1980 году совместными усилиями ИАЭ, Харьковского физико-технического института, ТРИНИТИ и Института физики Белоруссии. Мощность этого монстра составила 10 ГВт!
Однако эти проекты не подходили для марсианской программы по одной простой причине: у конструкторов тогда не было источников питания подходящей мощности. Эта проблема актуальна и сейчас: максимум, на который можно рассчитывать, это десятки киловатт. Нужно было переходить к мелкому масштабу.
Георгий Гродзовский (ЦАГИ) одним из первых стал конструировать маломощные электроракетные двигатели у нас в стране. Начиная с 1959 года его ионные двигатели испытывались в космосе (правда, не на спутниках, а на баллистических ракетах). В 1957 году М.С. Иоффе и Е.Е. Юшманов начали исследования магнитной (так называемой пробочной) ловушки для плазмы. Для заполнения ее горячей плазмой (10 млн. градусов) они использовали ускорение ионов в скрещенных электрических и магнитных полях. Эта работа послужила фундаментом для создания ряда плазменных двигателей.
В 1962 году Алексей Морозов предложил свою конструкцию плазменного двигателя малой мощности, названного СПД (стационарный плазменный двигатель). Принципиально важной особенностью СПД было то, что величина магнитного поля нарастала к срезу канала двигателя — это обеспечивало создание в плазме объемного электрического поля. Вся идея двигателя была построена именно на существовании такого поля.
Простейшие электроракетные двигатели разогревают газ перед истечением электрической дугой (аркджеты) или раскаленной током проволокой — резистоджеты. Встречаются они и в наше время — их конструкция проста, дешева и надежна. Правда, КПД, скорость истечения и тяга невелики. Пионером ионных двигателей считается американец Г. Кауфман. В его схеме используется ионизация дуговым разрядом, а ионы затем разгоняются электростатическим полем в ионно-оптической системе.
«Впервые на возможность существования объемных электрических полей в плазме указал в 1910 году Таунсенд, однако на протяжении 50 лет попытки создать такое поле были неудачны. В то время считали, что, поскольку плазма является проводником — поле в ней создать нельзя. На самом деле создать объемное электрическое поле в плазме без магнитного поля действительно нельзя — за счет свободных электронов происходит ее экранирование. Но в присутствии магнитного поля, которое влияет на движение электронов, объемные электрические поля в плазме могут существовать.
Группа А.И. Морозова начала заниматься СПД в 1962 году. Почти пять лет двигатель существовал в лабораторном варианте — в 1967-м модель еще была оснащена водяным охлаждением. Пора было приступать к летно-космическим испытаниям, но на этом этапе разработчики столкнулись с неожиданной проблемой. Конструкторы космических аппаратов категорически отказывались ставить на борт что-либо электрическое! Директор ИАЭ академик Александров несколько раз встречался с конструкторами различных космических аппаратов, и ему удалось наконец договориться с Иосифьяном, главным конструктором спутников серии «Метеор».
Однако проблемы на этом не закончились. В 1969 году Иосифьян выдал группе разработчиков техническое задание, согласно которому они должны были сделать не сам двигатель, а всю установку, включая систему питания, подачи ксенона и т.п. При этом надо было уложиться в очень жесткие рамки: тяга 2 гс, КПД 30-40%, потребляемая мощность 400 Вт, масса 15 кг, ресурс 100 часов. И все это нужно было сделать за 5 месяцев! Группа Морозова работала буквально днем и ночью, но успела. Изготовление же двигательной установки было поручено калининградскому ОКБ «Факел», директором которого был в то время талантливый конструктор Роальд Снарский. Через несколько дней после запуска «Метеора» начались эксперименты с двигателями. «Эол-1» был установлен на спутник таким образом, что ось его тяги не проходила через центр масс аппарата. При включении двигателя возникал некоторый крутящий момент, который можно было компенсировать системой ориентации, при этом она служила еще и измерителем тяги «Эола».
За экспериментом внимательно следили не только создатели двигателя, но и скептики, коих было достаточно. «Эол-1» должен был проработать всего несколько минут, потом автоматически выключиться (конструкторы боялись, что струя плазмы заблокирует радиосигнал). Двигатель отработал свое и выключился. После проведения радиоконтроля орбиты оказалось, что результаты в точности соответствуют лабораторным данным. Правда, скептики не угомонились и выдвинули гипотезу, что изменение орбиты вызвано обычным истечением газа через открытый клапан. Но это предположение не подтвердилось: после второго включения по команде с Земли двигатель проработал еще 170 часов, подняв орбиту «Метеора-10» на 15 км. ОКБ «Факел» отлично справилось со своей задачей: ресурс был превышен почти вдвое.
В этом году Американское общество по электроракетным двигателям (Electric Rocket Propulsion Society, ERPS) решило отметить столетие исследований в данной области (1906-2006) и учредило специальную награду — медаль «За выдающиеся достижения в области электроракетных двигателей». Алексей Иванович Морозов оказался среди первых шести награжденных. Остальные пять — это Е. Стулингер, Г. Кауфман и Р. Ян (США), Г. Лёб (Германия) и К. Курики (Япония).
В начале 1980-х «Факел» начинает серийно производить двигатели СПД-70 — потомки «Эолов». Первый спутник с этим двигателем, «Гейзер №1», был запущен в 1982-м, а в 1994-м новой моделью СПД-100 оснастили спутник связи «Галс-1». Однако, хотя сообщение об успешном испытании плазменного двигателя «Эол» в 1974 году было совершенно открыто опубликовано в журнале «Космические исследования», зарубежные конструкторы считали СПД лишь интересной теоретической разработкой. Поэтому демонстрация представителям NASA и JPL в 1991 году работающих двигателей «Факела» и сообщение, что подобными оснащены серийные спутники, вызвала у них настоящий шок (американцы в основном пошли по пути разработки ионных двигателей).
Неудивительно, что «Факел» сейчас считается в мире ведущим производителем электроракетных плазменных двигателей. «На каждом третьем российском спутнике стоит наш двигатель, а три из пяти крупнейших западных производителей космических аппаратов покупают у нас СПД, — рассказал директор и генеральный конструктор ОКБ «Факел» Вячеслав Михайлович Мурашко. — Ими, например, оснащены спутники MBSat-1, Intelsat-X-02, Inmarsat-4F1». Посылая свой спутник SMART-1 к Луне, Европейское космическое агентство выбрало для него в качестве двигателей плазменные PPS-1350, совместную разработку французской компании Snecma Moteurs, ОКБ «Факел» и МИРЭА.
Что же ожидает нас в ближайшем будущем? В 1980-х годах группа в МИРЭА разработала двигатель следующего поколения, СПД Атон. Расходимость плазменного пучка в СПД-100 составляет +/- 45 градусов, КПД — 50%, а соответствующие характеристики СПД Атон +/-15 градусов и 65%! Он пока не востребован, как и другой наш двигатель, двухступенчатый СПД Мах с измененной геометрией поля — конструкторы пока обходятся более простыми СПД-100. Дальний космос требует двигателей с масштабами 10-100 кВт или даже МВт. Подобные разработки уже есть — в 1976 году в ИАЭ сделали двигатель мощностью в 30 кВт, да и «Факел» в конце 1980-х разработал СПД-290 мощностью 25 кВт для космического буксира «Геркулес». В любом случае теория таких двигателей построена, поэтому в рамках классической схемы СПД вполне реально довести мощность до 300 кВт. А вот дальше, возможно, придется перейти к другим конструкциям. Например, к двухлинзовому ускорителю на водороде, разработанному в ИАЭ в конце 1970-х. Эта машина имела мощность 5 МВт и скорость истечения 1000 км/с. В любом случае на межпланетных кораблях будут стоять плазменные двигатели.
Обзор подготовлен по материалам: Популярная механика
Оригинал взят у
Плазменные двигатели сегодня применяются в космической промышленности. Однако эти системы в отличие от жидкостных моделей могут использоваться только в вакуумной среде. Их чаще всего применяют в космической промышленности для удержания стационарного спутника на определенных координатах. Недавно российские физики испытали плазменный двигатель для самолетов. Его внедрение будет возможным только после создания генераторов энергии подходящих размеров
.
Принцип действия плазменного двигателя
Плазменные системы представляют собой вариант ракетного двигателя, преобразующего топливо в ионизированный газ. В перспективе разработчики рассматривают применение этого оборудования для совершения сверхбыстрых перелетов в космическом пространстве. Первые разработки таких установок велись еще во второй половине XX века
.
Двигатель этого типа работает по следующему принципу:
- На начальном этапе происходит подача газа в специальную камеру, чья внутренняя поверхность исполняет роль катода, а внешняя — анода.
- При подаче высокого напряжения магнитное поле формирует газовый разряд с последующей ионизацией газа, который превращается в плазму.
- Плазменная субстанция, повинуясь физическим законам, вырывается из рабочей зоны, создавая реактивную тягу.
Мощность оборудования напрямую зависит от силы воздействия магнитного поля и габаритов устройства. Процесс образования плазмы протекает быстрее и легче
в вакуумной среде, чем в условиях атмосферы.
Перспективы новейшей разработки
Устройство нового типа, по утверждению разработчиков, существенно превосходит своих предшественников по мощности. Оно представляет собой 6 анодов, установленных вокруг катода. Под воздействием наносекундных импульсов в устройстве происходят газовые разряды, создающие ионизацию.
Мифическая форма космического движения наконец-то получает настоящее испытание
С момента зарождения космической эры мечте о поездке в другую солнечную систему мешала «тирания ракетного уравнения», которая налагает жесткие ограничения на скорость и размер космического корабля, который мы запускаем в космос. Ученые подсчитали, что даже с самыми мощными на сегодняшний день ракетными двигателями потребуется 50 000 лет, чтобы добраться до нашего ближайшего межзвездного соседа, Альфы Центавра. Если люди когда-нибудь надеются увидеть инопланетный рассвет, время в пути должно будет значительно сократиться.
Из передовых концепций двигателей, которые теоретически могли бы осуществить это, немногие вызвали столько ажиотажа и споров, как EmDrive. Впервые описанный почти два десятилетия назад, EmDrive работает путем преобразования электричества в микроволны и направления этого электромагнитного излучения через коническую камеру. Теоретически микроволны могут воздействовать на стенки камеры, чтобы создать достаточную тягу для приведения в движение космического корабля, когда он окажется в космосе. Однако на данный момент EmDrive существует только в качестве лабораторного прототипа, и до сих пор неясно, способен ли он вообще создавать тягу. Если это так, силы, которые он генерирует, недостаточно сильны, чтобы их можно было заметить невооруженным глазом, не говоря уже о том, чтобы приводить в движение космический корабль.
Однако за последние несколько лет несколько исследовательских групп, в том числе одна из НАСА, утверждают, что им удалось создать тягу с помощью EmDrive. Если это правда, то это станет одним из крупнейших прорывов в истории освоения космоса. Проблема в том, что тяга, наблюдаемая в этих экспериментах, настолько мала, что трудно сказать, реальна ли она.
Technische Universität Dresden
Решение заключается в разработке инструмента, который может измерять эти мизерные величины тяги. Поэтому группа физиков из Немецкого технического университета в Дрездене решила создать устройство, которое удовлетворило бы эту потребность. Возглавляемый физиком Мартином Таймаром проект SpaceDrive направлен на создание инструмента, настолько чувствительного и невосприимчивого к помехам, что он раз и навсегда положит конец спорам. В октябре Таймар и его команда представили свой второй набор экспериментальных измерений EmDrive на Международном астронавтическом конгрессе, и их результаты будут опубликованы в Acta Astronautica в августе этого года. Основываясь на результатах этих экспериментов, Таймар говорит, что решение саги об EmDrive может появиться только через несколько месяцев.
Многие ученые и инженеры отвергают EmDrive, потому что он нарушает законы физики. Микроволны, давящие на стенки камеры EmDrive, похоже, создают тягу ex nihilo, которая противоречит закону сохранения импульса — все это действие и никакой реакции. Сторонники EmDrive, в свою очередь, апеллировали к интерпретациям квантовой механики, чтобы объяснить, как EmDrive может работать, не нарушая ньютоновской физики. «С теоретической точки зрения никто не воспринимает это всерьез, — говорит Таймар. Если EmDrive способен создавать тягу, как заявляют некоторые группы, он говорит, что они «понятия не имеют, откуда исходит эта тяга». Когда в науке возникает теоретический раскол такого масштаба, Таймар видит только один способ закрыть его: экспериментировать.
В конце 2016 года Таймар и еще 25 физиков собрались в Эстес-Парке, штат Колорадо, на первую конференцию, посвященную EmDrive и связанным с ним экзотическим двигательным установкам. Одна из самых захватывающих презентаций была сделана Полом Марчем, физиком из лаборатории NASA Eagleworks, где он и его коллега Гарольд Уайт тестировали различные прототипы EmDrive. Согласно презентации Марча и последующей статье, опубликованной в Journal of Propulsion and Power , он и Уайт наблюдали тягу в несколько десятков микроньютонов в своем прототипе EmDrive. (Для сравнения, один двигатель SpaceX Merlin производит около 845 000 ньютонов тяги на уровне моря.) Проблема для Гарольда и Уайта, однако, заключалась в том, что их экспериментальная установка допускала несколько источников помех, поэтому они не могли сказать, наверняка, было ли то, что они наблюдали, тягой.
Таймар и дрезденская группа использовали точную копию прототипа EmDrive, который Гарольд и Уайт использовали в своих испытаниях в НАСА. Он состоит из медного усеченного конуса — конуса с обрезанной вершиной, длиной чуть меньше фута. Эта конструкция восходит к инженеру Роджеру Шойеру, который впервые описал EmDrive в 2001 году. Во время испытаний конус EmDrive помещается в вакуумную камеру. Снаружи камеры устройство генерирует микроволновый сигнал, который по коаксиальным кабелям передается на антенны внутри конуса.
Дрезденская команда уже не в первый раз пытается измерить почти незаметную силу. Они построили аналогичные приспособления для работы с ионными двигателями, которые используются для точного позиционирования спутников в космосе. Эти микроньютоновские двигатели использовались в миссии LISA Pathfinder, которая нуждается в чрезвычайно точном позиционировании для обнаружения слабых явлений, таких как гравитационные волны. Но для изучения EmDrive и подобных безтопливных двигательных установок, по словам Таймара, требовалось наноньютоновое разрешение.
Их подход заключался в использовании крутильных весов, весов маятникового типа, которые измеряют величину крутящего момента, приложенного к оси маятника. Менее чувствительная версия этого баланса также использовалась командой НАСА, когда они думали, что их EmDrive создает тягу. Чтобы точно измерить небольшую силу, команда из Дрездена использовала лазерный интерферометр для измерения физического смещения весов баланса, создаваемого EmDrive. По словам Таймара, их торсионная шкала имеет разрешение в наноньютон и поддерживает двигатели весом в несколько фунтов, что делает ее самым чувствительным балансом тяги из существующих.
EMDrive/спутник | Hackaday.io
EMdrive — двигатель нового типа, недавно изобретенный Роджером Шойером и Гвидо Феттой.
В отличие от других двигательных установок, которым необходимо отталкивать массу для создания тяги, EMdrive может напрямую преобразовывать электрическую энергию в тягу.
EMDrive можно использовать бесконечно — в наземных и космических приложениях.
Работающий ЭМдрайв начал бы революцию в космических полетах, позволив пилотируемым исследовать дальний космос.
Во всем мире было сделано несколько сборок (например, Китайский университет, НАСА), многие из них показывают положительные результаты. Эта тема все еще достаточно нова и нуждается в большом количестве исследований.
Большинство сборок EMdrive работают с частотами около 2,4 ГГц, потому что для них мощный ВЧ-источник можно сделать из магнетрона микроволновой печи.
Я пытаюсь создать устройство, работающее на частоте 24 ГГц, что значительно уменьшает форм-фактор и позволяет использовать его в небольших спутниках.
Такой маленький EMdrive можно доставить в космос за 20000$ на спутнике pocketqube.
Детали
ОБЗОР
————————————————————- ————————————————————
EMdrive получен из замкнутого цилиндрического СВЧ волновода. Главное отличие в том, что один конец больше другого. При подаче ВЧ в резонатор и достижении резонанса — по Шойеру — возникнет сила тяги.
—
Первые сборки не были обобщены из-за процесса очистки документации
—
EMDrive V3
=================== ============================
V3 представляет собой конструкцию с серебряным резонатором, питаемую от полностью управляемого РЧ-источника, способного настраиваться между 22 и 26 ГГц.
Отраженная мощность может быть измерена по амплитуде и фазе.
Первые измерения с акустическими колебаниями (посредством модуляции ВЧ-сигнала OOK) показывают силу, близкую к заданной резонансной частоте. Последний эксперимент воспроизводим и показывает четкие сигналы. Необходимо провести дополнительные испытания для проверки направленности силы.
PS: Большое спасибо всем людям, которые дали нам очень полезные советы, как улучшить систему. До сих пор это была захватывающая поездка для нас, и мы надеемся вскоре предоставить функциональный Baby-EMdrive
Особая благодарность TheTravellerEMD, Марвину Макпортейну, Кигану Рейли, Аурелио Чаргб Рамосу
EMDrive V4
===== =========================================
Эта сборка была полная интегрированная версия, которая была протестирована в Техническом университете Дрездена с профессором Таймаром.
Это должна была быть летная версия нашего спутника, на случай, если испытание пройдет более успешно.
У нас были проблемы с перегревом во время тестирования, когда температура усилителя поднималась до 90°C.
Это привело к резкому снижению мощности усилителя.
Нам пришлось уменьшить мощность, чтобы поддерживать низкую температуру, поэтому конечная сила была лишь немного выше разрешения весов.
Другие эффекты, такие как силы Лоренца и тепловая деформация, имели значительную закономерность на графике измерений.
Проведены тесты для 0°, 180° и 90°
Результаты еще не опубликованы — мы проведем дальнейшие тесты с версией 5.
EMDrive V5
============= =================================
Это модуль разработки, производный от V4, который предназначен пройти испытания в Техническом университете Дрездена. В нем есть некоторые улучшения для решения проблем, с которыми мы столкнулись во время тестирования V4.
Он имеет усилитель с более высоким КПД и хорошо термически связан с корпусом для лучшего отвода тепла.
Новая геометрия серебряной полости имеет улучшенную форму, основанную на предложении, содержащемся в фактическом патентном документе Shawyer.
Такая форма гарантирует, что длина пути отраженных волн на продольной оси резонатора всегда будет кратна лямбда/2 резонансной частоты.
Новый тип двигателя в разработке
Пол Косила •
19.07.2017 в 20:34 •1 Комментарий
Просто быстрое обновление после долгого времени:
Дрезденский университет, вероятно, продолжит измерения двигателя BabyEMDrive с улучшенной шкалой кручения. Он может разрешать 20 нН.
Пожалуйста, ознакомьтесь с другой многообещающей технологией бестопливного двигателя. Решил поделиться разработкой и испытаниями Mach Effect Thruster:
https://hackaday.io/project/26013-mach-effect-thruster-xperiments
Тесты
Пол Косила •
23. 03.2017 в 21:20 •1 Комментарий
В феврале EMDrive V6 прошел испытания в Техническом университете Дрездена.
Так как предварительная тестовая плата не выдавала ожидаемой мощности, я быстро изменил дизайн прямо перед датой тестирования.
Выходная мощность после дня в вакууме составила около 500 мВт, что «всего» на 3 дБ меньше желаемых 1000 мВт. Не так уж и плохо для простой 4-слойной платы.
Вот табличка внутри весов:
Мне не разрешено публиковать подробные результаты, но немного информации заранее:Термический дрейф был намного больше, чем возможная тяга — в любом случае сила зависит от частоты и кажется — I кажется, потому что это только беглое наблюдение — чтобы быть пропорциональным амплитуде резонансных пиков.
Я смог провести в Дрездене только два дня, поэтому следующие продолжительные тесты были проведены без моего присутствия.
Возможные силы ниже 0,1 мкН, это еще не на 100% без устранения теплового дрейфа, так что придется ждать решения этой проблемы.
Термический дрейф проявляется всегда в одном и том же направлении и искажает интересующий сигнал, делая его неопределенным. Так что тяга не подтверждена, но и не сломлена.
С моей стороны — Baby EMDrive завершен, если только не появится доступный усилитель со значительно большей мощностью.
Существует реферат IAC, представленный профессором Таймаром об этом EMDrive, с подробной информацией о конференции, проводимой в сентябре этого года в Австралии.
Спасибо за множество интересных обсуждений и предложений.
Особая благодарность профессору Таймару, Матиасу Кесслингу и Марселю Вайкерту за возможность проведения измерений, а также Дэйву, который оказал финансовую поддержку проекту. Надеюсь, мы получим от этого какой-то толчок, чтобы отправить его в космос.Предтестовые симуляции
Пол Косила •
05. 02.2017 в 16:18 •1 Комментарий
Джейми (мономорфный) провел симуляцию новой модели полости EMDrive V5. Отличная работа и большое спасибо!
Он обнаружил две моды — это соответствует двум моим резонансным пикам на реальном объекте.Новая плата готова к тестированию
Пол Косила •
02.02.2017 в 22:42 •3 комментария
Последняя плата показала некоторую утечку питания. Ожидаемая мощность не может быть достигнута. Он даже снизился до 40 мВт — плохо. Теперь я сделал новую плату с лучшими разъемами и более тщательной разводкой, которая готова к тестированию в Дрездене.
Он подготовлен для высокочувствительных весов и может выдавать более 200 мВт на частоте 24 ГГц при 85°C (после потери кабеля и разъема), поэтому на этот раз у нас не должно возникнуть проблем с температурой. ALU-Plate также будет прикреплен к шкале для лучшего отвода тепла. Полость новая (о ней уже писали в блоге). Он показывает два чистых резонансных пика, на которых мы будем проверять тягу.
Развертки также будут проводиться на случай, если помимо двух резонансных частот могут возникнуть другие явления.
Для возможной интеграции со спутником плата может автоматически находить и отслеживать резонансные пики.Я сниму 360° видео подготовки к экзамену в Дрездене (если позволите).
Последующие измерения
Пол Косила •
06. 01.2017 в 06:07 •1 Комментарий
Улучшение резонанса резонатора после упрощения облучающей антенны:
В предыдущих измерениях я припаял шлейф к разъему облучателя, чтобы получить лямбда/4.
В данной конфигурации эта заглушка отсутствует. Подающий штифт короче, чем лямбда/4, и его угол равен углу стенки конуса.
Сейчас только два пика, первый тоже был виден раньше, второй имеет более узкую полосу пропускания и большую амплитуду.Вероятно, эти пики отражают два разных режима возбуждения резонатора в этом частотном диапазоне.
Мы отследим их обоих в следующем тестовом сеансе.
Измерения полости V5
Пол Косила •
03. 01.2017 в 21:19 •5 комментариев
Вот установка:
Плата EMDdrive V5 подключена к облучающей антенне резонатора (лямбда/4 шлейфа).
В качестве порта обратной связи используется короткозамкнутая антенна, подключенная к датчику мощности.
Сначала я измерил производительность усилителя, подключив его напрямую к датчику мощности.
Вот результаты:На частоте выше 23,5 ГГц мощность превышает 100 мВт — хмммм, это усилитель на 1000 мВт, так что это не очень хорошо, плата, вероятно, не идеально спроектирована, кабели и разъемы имеют потери. Датчик имеет аттенюатор 20 дБ (компенсированные расчеты для этого) и SMP до 2,9.Переходник на 2 мм, они, вероятно, также принесут некоторые потери. Допустим, это около 150 мВт в рабочем диапазоне частот.
Теперь самое интересное: порт обратной связи подключается к датчику, и выполняется развертка по частоте.
По сути, это скалярный сетевой анализ.
Во-первых, я оставил полость открытой — это означает, что большая торцевая пластина не была соединена.
Вот результат — ровный, обратной связи почти нет. Это неудивительно, должно быть так:Посмотрите, что получится, если прикрепить большую торцевую пластину:
Получаем три основных пика. Два сильных и один слабый — и еще какие-то артефакты поменьше.
Я предполагаю, что небольшие нарушения вызваны антеннами, разрушающими оптимальную форму полости.
Когда вы смотрите на уровень мощности, кажется, что антенна обратной связи высасывает всю мощность из резонатора, нехорошо, возможно, она была слишком длинной, но лучше начинать слишком длинной, чем слишком короткой. Поэтому я укоротил антенну обратной связи примерно с 1,7 мм до 1 мм (приблизительно). Вот результат:
Так лучше. Антенна обратной связи теперь потребляет 40 мВт вместо 100 мВт. Уже лучше, но все равно слишком.
Теперь я обрезал антенну до земли, это просто штифт в отверстии, но результат вроде нормальный:
Обратите внимание, что В/дел теперь 20,0 мВ вместо 200 мВ, так что это отстой сейчас всего 10 мВт.
Вероятно, здесь есть место для улучшения — посмотрим, но это приемлемо.
Кстати, прежде чем тролли снова заплачут из-за отсутствия меток осей: две последние картинки имеют те же метки, что и третья последняя — я просто слишком устал, чтобы вставлять их — сейчас у меня новорожденный ребенок и работа на полную ставку: X: FRQ развертка, Y: мощность 10 мВ <=> 1 мВт
EMDrive V5 и полость, подготовленная для испытаний
Пол Косила •
02.01.2017 в 20:48 •0 комментариев
Новая полость и плата EMDrive, подготовленные для измерений.
Точный датчик мощности, кабели (только что собранные), адаптеры и аттенюаторы рассчитаны на 26 ГГц.
Скоро я смогу точно сказать, какую мощность выдает усилитель, и смогу измерить свойства резонатора и состояние резонанса.
После этих тестов я оптимизирую облучающую антенну для обеспечения максимальной мощности. Я попробую диполь и петлю.
Резонатор имеет два порта: один с облучающей антенной на расстоянии лямбда/4 от большой пластины, а другой с коротким шлейфом для обратной связи.Обновление оборудования
Пол Косила •
22.12.2016 в 08:52 •0 комментариев
Новинка в семействе лабораторий: устройство для точного измерения мощности.
Это устройство способно качественно измерять мощность до 26 ГГц.
Забавно то, что, несмотря на дизайн 1975 года, он используется до сих пор и имеет свою цену. Это единственная вещь, которую вы можете купить для достижения точности измерения этих частот, которая не стоит цены нового семейного автомобиля — 40 лет спустя. На момент выхода было иначе.
Сенсорная головка — это 8485a — повезло, что я снял ее на ebay за половину цены, которую они обычно продают.
Но теперь, наконец, мы получаем точные размеры для EMDrive, которые помогут оптимизировать общую конструкцию.
Сам EMDrive получит на борту собственный измеритель мощности — в виде небольшого чипа с меньшей точностью, но достаточно хорошего для работы. А пока этот приятель поможет получить качественный результат.Оборудование 26 ГГц довольно дорогое, например, простой адаптер 2,92 мм на SMP стоит более 70 долларов США, но важно, чтобы разъемы и кабели были рассчитаны на макс. частоты, так как в других случаях АЧХ устройств будет иметь зазубрины. Несовершенства разъемов приводят к резонансам и отражениям внутри разъемов, разъемы действуют как слабая полость.
Убираться
Пол Косила •
17. 12.2016 в 18:54 •0 комментариев
Проект «Полет на EMDrive» был удален из-за накладных расходов на обслуживание.
Это не означает, что EMDrive не будет летать — на самом деле у нас есть партнерство, которое скоро сделает запуск — следите за обновлениями 🙂Более подробная информация будет позже — после того, как мы подписали контракт.
Теперь все немного изменилось. У нас была тестовая сессия в Техническом университете Дрездена с профессором Таймаром, и мы установим прочное партнерство.
Результаты испытаний пока не будут опубликованы по соглашению, но я могу сказать, что сила была недостаточно высока для разумного орбитального испытания. Причинами были тепловые проблемы в высоком вакууме, которые привели к ухудшению выходной мощности усилителя TX.
Я сделал новую конструкцию с более эффективным усилителем во внешнем корпусе, который можно термически приварить к шкале.Вот установка:
Я вложил часть сэкономленных денег в хорошее подержанное, но доступное тестовое оборудование, работающее на частоте до 26 ГГц, и сделаю тщательный редизайн для следующей версии V6.
Начато оформление документов на запуск спутника, в 2017 много дел.
Планирую вести видеоблог о процессе. Я также ожидаю троллинга, как обычно, поэтому отвечу только на конструктивные комментарии.
Страница проекта будет очищена, так как многие из первых шагов по переходу к текущему состоянию больше не помогают (сбой обучения).
Если они вам все еще нужны, не стесняйтесь сделать резервную копию.ЭМДрайв V5
Пол Косила •
27.11.2016 в 20:55 •3 комментария
Плата EMDrive V5 собрана.
Металлический ящик можно прикрепить к корпусу весов для лучшего отвода тепла, так как во время испытаний в Дрездене у нас были проблемы с нагревом. На борту также есть более эффективный усилитель, который может выдавать вдвое большую мощность, чем версия V3.
Теперь ждем появления новой серебряной полости.
Просмотреть все 83 журнала проекта
Нравится этот проект?
Делиться
Форсаж | Хакадей
30 июня 2022 г., Райан Флауэрс
У вас случайно нет собственного турбореактивного двигателя? Если да, возникало ли у вас когда-нибудь желание «набить колеса и зажечь костры»? Для того, чтобы пинать шины, нужно просто добавить шины в тележку с двигателем, но как насчет того, чтобы зажечь огонь? В видео ниже перерыва [Tech Ingredients] объясняет, что нам потребуется специальное оборудование, называемое подогревателем, также известным как дожигатель.
[Tech Ingredients] глубоко погружается в разработку турбореактивных двигателей и объясняет, как именно то, что удерживает турбины от плавления, также позволяет работать форсажной камере. Также объясняется, почему его также можно назвать догревателем и почему существуют ограничения по эффективности.
Переходя к демонстрации, используются два разных дожигателя домашнего приготовления. Вторая итерация делает именно то, что, по вашему мнению, она должна делать, и представляет собой впечатляющее зрелище. Мы можем только представить, что его соседи думают обо всем этом шуме! Первая итерация была менее успешной, но это не значит, что она бесполезна, и мы дадим вам посмотреть видео ниже, чтобы увидеть, что еще форсаж может сделать. Мы дадим вам подсказку: самая большая в мире дымовая машина.
Мысль о тяге крутит ваши турбины? Вам может понравиться это хитроумное изобретение реактивного двигателя, которое выглядит почти так же забавно, как и настоящее, но его можно распечатать на 3D-принтере!
Продолжить чтение «Добавление объемной радости самодельному турбореактивному двигателю с помощью самодельной форсажной камеры» →
Posted in Взломы двигателейTagged форсаж, реактивный двигатель, турбина
17 сентября 2021 г. , Левин Дэй
Форсажные камеры считаются самой крутой особенностью военных истребителей. Впрыскивая сырое топливо в поток выхлопных газов реактивного двигателя, форсажные камеры отвечают за этот раскаленный докрасна пылающий выхлоп и являются ключом к тому, что многие самолеты достигают сверхзвукового полета. [Integza] хотела посмотреть, можно ли применить ту же концепцию к канальному электрическому вентилятору, и решила выяснить это.
Конечно, создание форсажной камеры для EDF добавляет много сложностей. После EDF была установлена жаровая труба, снабженная тщательно просверленной латунной трубкой, которая служила топливным инжектором. Жаровая труба также была оснащена автомобильной свечой накаливания для воспламенения топлива, которое представляло собой более легкий заправочный газ прямо из баллончика. Вся сборка заключена в прозрачную акриловую трубку, позволяющую легко увидеть, что происходит внутри при горении.
Результаты были неоднозначными. При этом топливо сгорало, но довольно прерывисто. При правильной работе форсажная камера будет работать с плавным, непрерывным, ревом сгорания. Кроме того, измерения тяги не проводились, и сборка почти не сотрясала стол.
Таким образом, если уж на то пошло, видео служит скорее руководством, как сжечь много бензина для зажигалок с помощью электровентилятора. У этой концепции есть свои достоинства, и мы видели и прошлые попытки, но мы хотели бы увидеть правильную настройку с показаниями тяги с форсажной камерой и без нее, чтобы увидеть, что она действительно создает полезную тягу. Видео после перерыва. Продолжить чтение «Установка форсажной камеры на электрический канальный вентилятор» →
Posted in Разное Хаки, НовостиTagged форсаж, EDF, электрический канальный вентилятор
4 апреля 2021 г. Дэн Мэлони
Могу я просто сказать, что писать обзорную статью о ссылках в течение недели, включающей День дурака, — не очень веселая работа? Потому что это не так. Я имею в виду, как вы можете серьезно относиться к сообщениям о рентгеновских лучах, исходящих от Урана, когда они публикуют отчет в такой день? Тем не менее, это, безусловно, выглядит как законная история, и довольно интересная. Планеты, испускающие рентгеновские лучи, на самом деле не новость; мы знали, что Юпитер и Сатурн являются мощными источниками рентгеновского излучения на протяжении десятилетий. Несмотря на то, что Уран — странный ребенок нашей Солнечной системы, обнаружение доказательств рентгеновского излучения, скрытого в данных, полученных обсерваторией Чандра в 2007 году, было неожиданным. Астрономы считают, что рентгеновские лучи могут исходить от колец Урана или могут быть отражениями рентгеновских лучей, исходящих от Солнца. Или это может быть странное выравнивание магнитного поля газового гиганта, вызывающее мощные полярные сияния, которые светятся в рентгеновской части спектра. Что бы это ни было, это странно и красиво, что, учитывая все обстоятельства, не так уж и плохо.
На этой неделе появилась еще одна потенциально шутливая история о, казалось бы, невозможном «EmDrive». Кажется, что когда вы нарушаете законы физики, вы, вероятно, делаете это неправильно, и тщательные лабораторные тесты показали, что бестопливных двигателей еще не существует. Казалось бы само собой разумеющимся, что заполнение закрытой асимметричной камеры микроволнами не создаст абсолютно никакой тяги, но сторонники EmDrive годами сообщали о небольшой, но измеримой тяге невероятного двигателя. Однако команда Технического университета Дрездена пришла к другому выводу. Несмотря на то, что они смогли измерить объем двигателя, похоже, что он нагревался и деформировался из-за того, что испытательный стенд нагревался и деформировался, когда радиочастотная энергия поступала в камеру привода. Изменив способ поддержки двигателя, они смогли отменить изменения размеров, из-за которых EmDrive выглядел так, как будто EmDrive действительно работает.
Хотите использовать детали для поверхностного монтажа, но не хотите раскручивать плату SMD? Не проблема, по крайней мере, если вы последуете примеру Дэвида Бьюкенена и выполните прототипирование без поверхностного монтажа. Мы наткнулись на это в Твиттере и подумали, что это выглядит круто — это немного похоже на скульптуру схемы, и нам нравится олдскульный вид простой 0,1-дюймовой перфокарты. Дэвид сообщает, что летающие провода представляют собой просто эмалированную магнитную проволоку; выполнив свою долю соскабливания и очистки магнитной проволоки перед пайкой, мы поняли, что часть сборки должна быть болезненной. Мы связались с Дэвидом и спросили, есть ли у него какие-нибудь способы для подготовки магнитной проволоки, но, увы, он говорит, что просто использовал горячую каплю припоя и немного терпения, пока эмаль сварилась. Нам по-прежнему очень нравится стиль этой сборки, и мы приветствуем усилия.
Говоря о натыкании вещей, это одно из самых больших удовольствий этой работы — падать в алгоритмически сгенерированные кроличьи норы, когда мы ищем самые свежие лайфхаки. Одним из таких счастливых случаев был этот канал на YouTube, на котором задокументирована действительно хорошая сборка реактивного двигателя. Мы видели много реактивных двигателей раньше, но очень мало таких с форсажной камерой, как у этого. Есть также что-то очень приятное в сопле с изменяемым соплом, которое Преенди построил для двигателя — это уровень сложности, который вы не часто видите в реактивных двигателях для любителей, и все же механизм очень прост и понятен.
Другая кроличья нора, которую мы обнаружили, была после того, как мы сообщили об этом крутом инструменте для шлифовки вольфрама TIG. Это привело нас в бэк-каталог «Металлиста», где мы нашли много интересного. Но настоящим подарком был этот автоматический полировщик труб (видео), который, надо сказать, держал нас в напряжении до самого конца. Если у вас есть 12 минут, и вам вообще нравятся металлообрабатывающие конструкции, посмотрите его и убедитесь, что вы не удивлены хитростью этого инструмента.
И, наконец, мы слышали о страданиях Анатолия Бугорского и раньше, но никогда в подробностях, представленных в этом тревожном видео. (Встроено ниже. )
Вы спросите, кто такой Анатолий Бугорский? Это российский физик элементарных частиц, который, работая в лаборатории ускорителя в 1978 году, ухитрился оказаться прямо на пути пучка протонов с энергией 76 ГэВ. Несмотря на огромную дозу радиации, Бугорский не только пережил аварию, но и успел защитить докторскую диссертацию. и продолжил долгую карьеру в ядерной физике. Он тоже женился и у него родился сын. Конечно, он был ранен — в основном паралич лицевого нерва и частичная глухота, — но не постигла ужасная участь чернобыльских пожарных или других людей, получивших огромные дозы радиации. В ролике подробно рассказывается, как произошла авария — оказывается, две лампочки лучше, чем одна. Нам понравилось видео, но мы не могли перестать думать, что Бугорский был русским эквивалентом Финеаса Гейджа атомного века.
Posted in Колонки Hackaday, Ссылки HackadayTagged afterburner, Анатолий Бугорский, Chandra, emdrive, ссылки hackaday, реактивный двигатель, пурпурная проволока, металлообработка, физика элементарных частиц, smd, Уран, рентген
25 марта 2013 г. Эрик Эвенчик
Ребята из Flitetest решили увеличить мощность электрического самолета DH.100 Vampire RC, добавив дожигатель на бутане. После некоторых испытаний и небольшого количества огня они смогли заставить его летать.
Их форсажная камера использует в качестве топлива небольшую канистру с бутаном. Серводвигатель приводит в действие клапан на канистре, нагнетая топливо в трубку. Эта трубка предназначена для регулирования потока бутана и обеспечения его испарения перед попаданием в камеру дожигания.
В форсажной камере круглый кусок трубки с отверстиями используется для подачи топлива, как в барбекю. Эта трубка подключена к одной стороне обратноходового генератора электрошокера, а окружающий ее металл — к другой. Электрошокер создает искры через разрыв и воспламеняет топливо.
С добавлением дополнительных компонентов шасси было снято для уменьшения веса, а самолет был красиво окрашен. Его запустили для пробного запуска, и корпус самолета загорелся. После некоторых доработок удалось взлететь, запустить форсаж, облететь и посадить на брюхо. Это добилось некоторой дополнительной тяги, но также звучит и выглядит потрясающе.
После перерыва посмотрите видеопрохождение и демонстрацию. Мы обещаем вам огонь.
Продолжить чтение «Предоставление электрическому радиоуправляемому самолету форсажной камеры» →
Posted in взломы дроновTagged форсаж, бутан, огонь, flitetest
Независимый тест EmDrive « Бесщеточные двигатели, 3-фазные инверторы, схемы
Размещено: 12 мая 2015 г. пользователем iulian207 в Проекты
Теги: em drive, em drive test, Emdrive, размеры emdrive, размер конуса emdrive, независимый тест emdrive, движение emdrive, размер emdrive, тяга emdrive, реальная антигравитация
Меня зовут Берка Юлиан, я живу в Нидерландах, я училась в Политехническом университете Бухареста, на электротехническом факультете Румынии, и мне нравится создавать такие вещи, как электромобили, скутеры, велосипеды, квадрокоптеры, бесщеточные двигатели и инверторы ( ESC или контроллеры двигателей)
Я очень увлекаюсь электроникой, сейчас я работаю над улучшением бесколлекторного контроллера и собираюсь создавать новые двигатели и транспортные средства.
Я готов сотрудничать в различных проектах или работать в творческой компании, чтобы разрабатывать и тестировать новые технологии.
Мой канал на YouTube находится на http://www.youtube.com/user/iulian207?feature=mhee
Я разрабатываю в Eagle-cad: схемы бесколлекторного контроллера, схемы контроллера двигателя постоянного тока, схемы защиты, и т.п.
Я постоянно совершенствую свою конструкцию надежного бесщеточного контроллера со всеми необходимыми защитами (перегрузка по току, перегрев, выход ошибки, контроль крутящего момента), а также линейное ускорение и замедление и адаптация угла синхронизации.
Сейчас я также работаю над новой конструкцией большого 48-полюсного бесколлекторного двигателя мощностью 60 кВт с прямым приводом.
Сейчас я строю новую лабораторию, и я был бы признателен за любые небольшие пожертвования на новые материалы или оборудование для магазина, чтобы улучшить дизайн и сделать новые интересные и инновационные проекты.
Репликация эксперимента по наблюдению за тягой в устройстве EmDrive.
В устройстве используется магнетрон для генерации микроволн, которые направляются в металлический, полностью закрытый конически сужающийся высокий Q резонатор с большей площадью на одном конце устройства и диэлектрическим резонатором перед более узким концом. Изобретатель утверждает, что устройство создает направленную тягу к узкому концу сужающейся полости. Устройство (двигатель) требует источника электроэнергии для создания отражающих его внутренних микроволн, но не имеет движущихся частей и не требует какой-либо реакционной массы в качестве топлива. Если будет доказано, что она работает, как заявлено, эта технология может быть использована для приведения в движение транспортных средств, предназначенных для всех видов путешествий, включая наземные путешествия, морские путешествия, путешествия на подводных лодках, воздушные и космические полеты.
EmDrive – это устройство, изобретенное Роджером Шойером в 1999 году. Устройство также было испытано в вакууме, при этом тяга все еще присутствует, поэтому конвекция воздуха или другое возможное движение воздуха исключены.
Я повторю эксперимент и попробую понаблюдать за тягой.
Материалы для привода.
- Медный лист 0,3 мм (изначально предполагалось 0,6 мм)
- трансформатор от СВЧ печи (мощность ~800-1200Вт)
- Магнетрон из микроволновой печи: напряжение анод-катод ~ 4 кВ и 3-4 В при 13 А для нити накала. Частота 2,45ГГц.
- , винты 4 мм, печатная плата
пайка
Испытательное оборудование: измерение тока, измерение напряжения, измерение температуры, микрограммовая шкала.
Frustrum 3D моделирование в Autocad Inventor
Схема подключения магнетрона. Предупреждение: заряженных конденсаторов очень легко убить. Всегда разряжайте конденсатор, устанавливая резистор 100 кОм на концах, а также на внешний корпус для вашей безопасности. После разряда замкните концы накоротко и подождите пару секунд, чтобы быть абсолютно уверенным в отсутствии напряжения.
Сегодня пришли почти все материалы:
Сегодня сделаю усеченный конус, посмотрим результат.
Сегодня после работы закончу настройку и подключу усеченный конус к пластине и подвешу в воздухе на 4 нейлоновых проволоках.
После включения питания температура магнетрона увеличилась до 60 градусов по Цельсию (140F) примерно за 5-6 секунд. Я думаю, что если магнетрон не имеет никакой нагрузки, температура должна быстро увеличиваться, хотя микроволновая печь не сгорит (перегреется), если ее оставить без еды внутри.
В этой статье: http://www.emdrive.com/IAC-08-C4-4-7.pdf говорят, что тяга возникает через 20 секунд после включения магнетрона. Но через 20 секунд магнетрон будет очень горячим без надлежащего охлаждения (а может быть потому, что магнетрон не имеет нагрузки)
Я до сих пор не знаю, играет ли волновод в микроволновой печи какую-либо иную роль, кроме подачи микроволн в резонатор.
Еще одна мысль, которую я хочу проверить, это попытаться уменьшить ток накала с помощью отдельного источника питания в надежде, что я уменьшу мощность в «поиске» какой-то тяги.
Через несколько дней получу 2 пластины текстолита односторонние, попробую их вместо бондарных концов.
__________________________________________________________
Сегодня провел первый тест с подвешенной на маятнике установкой. Питание было подано на 40 секунд. Тяги не получилось 🙁
скоро выложу видео.
Завтра я перенесу магнетрон над серединой усеченного конуса к маленькому концу. После включения в течение 40 секунд температура была 85 градусов Цельсия.
Следующим шагом будет регулировка тока нити накала и, возможно, частоты путем добавления 2 отдельных катушек на магниты с регулируемым током, чтобы попытаться изменить частоту колебаний.
________________________________________________________
Тест № 2
Модификации: магнетрон перемещен в сторону меньшей частоты
Все еще нет видимой тяги в маятнике
youtube.com/embed/UbStna1-XZU?version=3&rel=1&showsearch=0&showinfo=1&iv_load_policy=1&fs=1&hl=en-US&autohide=2&wmode=transparent» allowfullscreen=»true» sandbox=»allow-scripts allow-same-origin allow-popups allow-presentation»>
____________________________________________________________________________________________
Испытание № 3, тяга наблюдается.
Как вы заметили в фильме, вес поролона на усеченной части составляет 10,2 г, а реальный вес равен 3,58 г, поэтому передаточное отношение составляет 1:2,894, таким образом, реальная тяга составляет 0,508 г.
Будут проведены новые испытания катушки, чтобы увидеть изменения в тяге.
Я снова изменю усеченный конус и добавлю регулируемую длину, чтобы настроить резонанс.
________________________________________________________________________________________________________
У меня не было времени на новую настройку. Частотомер прибыл, и я измерил 2463 МГц. . Изменяя ток в катушке вокруг магнита, я изменю создаваемое магнитное поле, превышающее поле магнита. При таком изменении магнитного поля выходная частота должна измениться. Я надеюсь, что смогу достаточно измениться, чтобы найти резонансную частоту усеченного конуса и надеяться на более высокую тягу. Другой метод обнаружения резонанса заключается в регулировке длины резонатора. Это можно сделать с помощью подвижной пластины и винта. Я могу сделать это из печатной платы.
_________________________________________________________________________________
Привет, ребята, я еще жив. Извините, если я ничего не опубликовал в эти дни. Я заметил, что некоторые парни думают, что я умер, реле странно. Кстати, у меня нет аккаунта в твиттере.
Обсуждение температуры: во время испытаний температура усеченного конуса изменяется незначительно, может быть 1-2 градуса.
Наибольшее изменение температуры происходит на трех ребрах магнетрона. Может достигать 80 градусов по Цельсию. Определенно воздух идет вверх от плавников. (Что означает изменение веса?) Тесты показывают, что после отключения питания вес усеченной пирамиды продолжает уменьшаться. до – 0,30 грамма не менее. Как мы можем это объяснить?
Весенняя дискуссия:
Энди П. сказал кое-что интересное: «При сравнении различных тяг вы также должны принять во внимание, что в тесте 3.1 движитель должен бороться с направленной вверх силой пружины, на которой он закреплен. . Это уменьшит наблюдаемое изменение веса на весах, но не обязательно означает, что тяга будет меньше».
Эта борьба «с весной» реальна или нет? Предположим, вы кладете на весы 1 кг и нажимаете кнопку TARE. Когда вы снимаете вес, он не должен показывать -1 кг, если борьба с пружиной была реальной. Внутри весов также есть «пружина», чтобы вес теста оставался одинаковым.
Сейчас я работаю над модификацией конуса. Тест № 4 будет с новой настройкой.
Поскольку у меня нет охладителя магнетрона, я не могу поставить серводвигатель для плавной регулировки длины резонатора, так как магнетрон быстро нагревается. Поэтому мне нужно будет вручную отрегулировать длину для каждого теста, чтобы соблюдать шкалу, а затем дать магнетрону снова охладить муравьиный тест.
Сначала я буду увеличивать шаг на 1 см меньше для каждого теста. тогда я увижу ведьму, у которой больше всего тяги. После того, как я обойду это значение от мм до мм с помощью винта.
У меня нет изображения с регулируемой настройкой. с форума NasaSpaceflight. Я надеюсь, что другие смогут сделать свой собственный EmDrive и получить положительные результаты.
Полет фантазии?
В Европе, Китае и Северной Америке ведутся противоречивые исследования «бестопливных двигателей». Несмотря на заявления о том, что не должно быть никакой тяги, лаборатории, в том числе НАСА, измеряют силу в действии. РОБ КОППИНГЕР расследует претензии.
«Невозможный двигатель» британца Роджера Шойера EmDrive получил поддержку в прошлом году после того, как статья НАСА подтвердила утверждения о бестопливной тяге — но действительно ли это работает? (Роджер Шойер).
После десятилетий предположений о том, что эти концепции не работают, в ближайшие несколько лет обещают продемонстрировать бестопливный двигатель с помощью орбитальных испытаний спутника и летательного аппарата-демонстратора. В 2016 году Американским институтом аэронавтики и астронавтики (AIAA) были опубликованы некоторые из последних исследований, бросающих вызов общепринятому мнению о том, что все это невозможно.
Рецензируемый журнал AIAA Journal of Propulsion and Power опубликовал статью «Измерение импульсной тяги от закрытой радиочастотной полости в вакууме» лаборатории Eagleworks NASA. Лаборатория базируется в Центре космических полетов имени Джонсона НАСА в Хьюстоне, штат Техас. В аннотации к статье говорится: «Данные о тяге… свидетельствуют о том, что система стабильно работала с отношением тяги к мощности 1,2 плюс-минус 0,1 миллиньютона на киловатт». концепции: EmDrive, который исследователи НАСА называют конической полостью, и Cannae Drive. Гвидо Фетта является создателем Cannae Drive. Его компания Cannae LLC базируется в США. Изобретателем EmDrive является Роджер Шойер, основатель компании Satellite Propulsion Research (SPR) из Великобритании. Именно концепция конической полости, упомянутая в статье AIAA, позволила достичь отношения тяги к мощности 1,2 во время экспериментов Eagleworks.
В опубликованном расписании SPR EmDrive за 2014 год указан 2019 год как дата запуска демонстрационного летательного аппарата. Планируется, что Cannae Drive Фетты будет запущен на орбиту кубсатом до конца июля 2018 года. В пресс-релизе Cannae от 20 июля 2016 года говорится, что кубсат будет запущен в течение 24 месяцев. В декабре 2016 года Китайская академия космических технологий (CAST), китайский производитель спутников, объявила, что у нее есть программа разработки для испытания безреактивного двигателя на орбите.
Заявление интернет-издания новостей International Business Times в ноябре 2016 года о том, что безтопливные приводы типа EmDrive были запущены в космическую лабораторию Китая Tiangong-2 и на космический самолет X-37B ВВС США, не удалось проверить Aerospace. «Тяньгун-2» был запущен в сентябре прошлого года. Эта программа космической лаборатории находится в ведении Китайской пилотируемой космической программы (CMSP), но CMSP не ответила на контакт по электронной почте.
В мае 2015 года космический самолет ВВС США Boeing X-37B был запущен для своей четвертой миссии. В то время ВВС США заявили, что X-37B будет испытывать «электрический двигатель», пока он находится на орбите, что может длиться два или три года. Предыдущие полеты X-37B продолжались более года. AEROSPACE связался с Управлением быстрых возможностей ВВС США (RCO), которое управляет программой X-37B, и спросил, был ли электрический двигатель двигателем EmDrive, и RCO ответило, что это не так. В сообщении сайта космических новостей Spaceflightnow.com от 6 мая 2015 года говорится, что военные официальные лица США сообщили веб-сайту, что это новый двигатель на эффекте Холла.
Интерес компании Boeing
По данным ВВС США, космический самолет Boeing X-37 не тестировал EmDrive. (ВВС США)
Boeing является генеральным подрядчиком X-37B, и американский аэрокосмический гигант оценил технологию EmDrive Шойера; он подтвердил это AEROSPACE . «У Boeing нет текущих планов по технологии EmDrive. Boeing продолжит следить за разработкой [безтопливного двигателя] и проверкой концепции, проводимой другими организациями, включая НАСА», — сообщил Boeing AEROSPACE .
Шойер, научный сотрудник RAeS, рассказал AEROSPACE , что его первый контакт с Boeing состоялся в 2006 году. В начале 2000-х EmDrive получил некоторое освещение в отраслевых СМИ из-за финансирования правительства Великобритании, которое получил Шойер. Но именно обложка журнала New Scientist от 6 сентября 2006 года об EmDrive подняла авторитет этой концепции и вызвала негативную реакцию со стороны физиков и других специалистов.
Шойера по-прежнему приглашали посетить завод Boeing Phantom Works, а позже, в 2008 году, с ним связались ВВС США, и 10 декабря в здании Пентагона Министерства обороны (МО) состоялась встреча. Он выступил с презентацией EmDrive на этом совещании, которое проходило под председательством директора Космического управления национальной безопасности, и на котором присутствовали представители ВВС США, Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) и НАСА.
В 2009 году межправительственные соглашения позволили фирме Шойера SPR работать с Boeing. В соответствии с обязательством конечного пользователя Департамента торговли и промышленности правительства Великобритании, замеченным Aerospace, Boeing должен был получить летный двигатель EmDrive, построенный SPR, для работы на объекте компании в Хантингдон-Бич, Калифорния. Именно компания Boeing Phantom Works оценила EmDrive.
После встречи в Пентагоне Шойер провел еще одну встречу с DARPA. Агентство оборонных исследований признало AEROSPACE , что оно вело «обсуждения» по поводу EmDrive, но не раскрыло никакой дополнительной информации.
Разработка EmDrive
Концепция силовой установки гибридного космического самолета EmDrive. (Роджер Шойер)
Шойер продолжает развивать свой EmDrive и ошеломлен силой чувств, направленных на него. EmDrive излучает микроволны в полость, один конец которой больше другого; он конусный. Его гипотеза состоит в том, что радиационное давление на одном конце полости больше, чем на другом, создавая тягу. Сегодня он работает с британской аэрокосмической компанией Gilo Industries. «Мы предполагаем широкий спектр авиационных, космонавтических и наземных применений, как только эти двигатели станут доступными для коммерческой промышленности. Летающий автомобиль — одно из наиболее очевидных применений», — сказал Шойер в интервью AEROSPACE.
Он отказался сообщить подробности о работе с Гило из-за «коммерческих и правительственных ограничений». Однако Шойер подтверждает, что работает над сверхпроводящим двигателем EmDrive. Согласно опубликованному в 2014 году графику его работы, к 2016 году у него будет двигатель мощностью 3 кВт, обеспечивающий тягу 3 кН. Он отказался подтвердить, достигли ли они этого с Гило, заявив, что не может говорить о «текущих данных испытаний».
В расписании также указано, что в 2019 году будет испытан демонстрационный автомобиль.. Хотя Шойер также отказывается комментировать, произойдет ли это вовремя, он объясняет, как будет приводиться в действие такое транспортное средство. Летательный аппарат, атмосферный или внеатмосферный, будет охлаждать свои многочисленные двигатели EmDrive жидким водородом. Когда жидкий водород испаряется, этот газ используется для охлаждения мощных микроволновых источников, а затем закачивается в топливный элемент для выработки электроэнергии, необходимой для питания систем автомобиля, включая микроволновый вход EmDrive.
Китайская работа
Необоснованные новостные сообщения предполагают, что на космической станции Тяньгун-2 был испытан китайский безреактивный двигатель. (CATC)
Объявление в декабре 2016 года о том, что Китай планирует запустить испытательный спутник с бестопливным двигателем на борту, следует как минимум за десятилетие китайских исследований. 10 декабря китайское научно-техническое издание STDaily.com сообщило о комментариях на пресс-конференции доктора Чен Юэ из Института спутниковой связи CAST. Однако дата испытаний спутника с безтопливной двигательной установкой не указана. Юэ была недоступна для комментариев, когда 9 отправил письмо по электронной почте.0011 АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ .
В 2008 году профессор Хуан Ян и ее ученые, изучающие концепцию EmDrive в Северо-Западном политехническом университете (NWPU) в Сиане, Китай, пригласили Шойер посетить и прочитать лекции. Янг и ее команда изучали безтопливные двигатели и EmDrive. Шойер рассказал AEROSPACE , что ему показали их термовакуумные испытательные камеры для летных двигателей и других объектов.
Ян — профессор теории и инженерии аэрокосмических двигателей в NWPU. В 2011 году ее команда представила свою первую статью, в которой утверждалось, что измеренная мощность тяги составляет 270 миллиньютонов (мН). В 2013 году группа Янга опубликовала еще одну статью на китайском языке 9.0011 Physics B Journal , международный журнал, выпускаемый издательским подразделением Института физики, в котором показано резкое увеличение тяги до 720 мН. Ян не ответил на электронные письма AEROSPACE .
Шойер сказал AEROSPACE , что 720 мН — это самая высокая опубликованная тяга EmDrive. Команда NPWU снова опубликовала статью в начале 2016 года, но она была только на китайском языке с аннотацией на английском языке, сообщил Aerospace профессор Мартин Таймар. Таймар является директором Института аэрокосмической техники Дрезденского технического университета и руководителем отдела космических систем.
Институт Таймара занимается изучением бестопливных двигателей. Один из аспирантов Таймара построил EmDrive, и Таймар опубликовал результаты в 2015 году. «То, что я сообщил, неубедительно. Мы построили двигатель в соответствии со спецификацией [EmDrive], и мы могли измерить тягу, которая соответствовала тому, что мы должны были измерить, но я не мог получить нулевое измерение», — сказал он AEROSPACE . Нулевое измерение — это когда тест или эксперимент настроены таким образом, что они не должны давать ничего, что можно было бы измерить.
Что касается разногласий, то Таймар считает, что для того, чтобы что-то опровергнуть или доказать, нужна хорошая наука. Он отвергает гипотезу Шойера о радиационном давлении. «[Во-первых], есть экспериментальный случай или нет? Здесь нет решенного дела», — прокомментировал Таймар. Другой аспирант должен продолжить работу над EmDrive в этом году и, вероятно, в 2018 году, чтобы устранить возможные обнаруженные экспериментальные ошибки.
Таймар также испытал безтопливный двигатель, разработанный доктором Джеймсом Вудвордом, почетным адъюнкт-профессором физики Калифорнийского государственного университета в Фуллертоне. Подход Вудворда сильно отличается от подхода Шойера. Концепция Вудворда основана на гипотезах Эрнста Маха, чьи идеи повлияли на Альберта Эйнштейна. Мах также дал свое имя измерению скорости звука.
Вудворд сказал AEROSPACE , что принцип Маха состоит в том, что все силы инерции, силы реакции в третьем законе Ньютона, создаются гравитационным действием всей материи во Вселенной. Когда анализируется это универсальное гравитационное воздействие на объект, обнаруживается, что масса объекта изменяется, колеблется, если на него действуют силы, которые вызывают его деформацию, изменяя его «внутреннюю энергию» по мере его ускорения. Если к объекту, масса которого колеблется, приложить вторую периодическую силу, сильно толкая и слегка тяня указанный объект, создается постоянная тяга в направлении сильного толчка.
Работа Таймара над приводом с эффектом Маха продолжается. Он сказал AEROSPACE , что его команда определяет тягу, но тестовая кампания еще не завершена, они не завершили проверки калибровки, и в лаборатории есть много источников ошибок, которые нужно проверить.
Подруливающее устройство Eagleworks
Гарольд Сонни Уайт из НАСА сказал, что испытания концепции конического резонатора EmDrive выявили только небольшие уровни тяги в миллиньютонах, потому что их потребляемая мощность была небольшой. (НАСА Эймс)
Из различных лабораторий, изучающих безтопливные двигатели, самой известной является Eagleworks НАСА. Его рецензируемый документ следует за презентацией конференции AIAA, сделанной командой Eagleworks в 2014 году на 50-й конференции AIAA Joint Propulsion, состоявшейся в Кливленде, штат Огайо. Затем и с публикацией AIAA 2016 года команда Гарольда Сонни Уайта сообщила только о небольших уровнях тяги в миллиньютонах, потому что их потребляемая мощность была небольшой.
Его Eagleworks’ Журнал AIAA 9В статье 0012 выдвинута гипотеза о том, что квантовый вакуум является динамической средой, способной обеспечить обнаруженную тягу. Профессор Лоуренс Краусс, физик-теоретик из Университета штата Аризона, написал книгу о природе вакуума и о том, как из него может возникнуть вселенная, под названием Вселенная из ничего . Краусс сказал AEROSPACE , что динамическая среда «идея не сработает». Уайт не был доступен для интервью об экспериментах Eaglework.
»
Много времени было потрачено многими сторонами на рассмотрение утверждений о бестопливных двигателях, несмотря на очевидное отсутствие воспроизводимых результатов. Проблема со всеми этими «двигателями» заключается в отсутствии у них теоретического обоснования». , в соответствии с его принципом оценки рукописей и процедурой принятия AIAA Journal s, Институт заявляет: «Политика редакторов состоит в том, чтобы беспристрастно и беспристрастно рассматривать все рукописи, предлагаемые для публикации, и следить за тем, чтобы никакая нетрадиционная гипотеза или оригинальная идея не подавлялась, если существует вероятность того, что такие статья может стимулировать либо прогресс, либо конструктивную полемику по техническому вопросу».
Однако статья AIAA — не единственная рецензируемая статья, опубликованная в 2016 году. В июне прошлого года Американский институт физики (AIP) AIP 9В издании 0011 Advances была опубликована статья исследователей Университета Хельсинки и Университета Ювяскюля под названием «О выхлопе электромагнитного привода». В этой статье излагается теоретическое исследование возможной гипотезы о том, почему EmDrive работает. Идея состоит в том, что спаривание фотонов создает тягу.
Автор корреспонденции статьи, профессор Арто Аннали, один из трех ее авторов, сообщил AEROSPACE в электронном письме, что: «Когда дело доходит до EmDrive, мы считаем, что фотоны, которые подаются в полость, будут отражаться туда и обратно. , и в конечном итоге будут соединяться друг с другом на противоположной фазе. Поскольку пара не имеет электромагнитных полей, она может выйти из металлической полости. Если выход из одного конца отличается от другого конца, будет толчок». Когда они покидают полость, они сохраняют импульс, не нарушая третий закон движения Ньютона.
В телефонном интервью Аннали добавил, что рецензирование AIP, полученное им и его коллегами, заключалось в том, что идеи, изложенные в их статье, существуют с 1920-х или 1930-х годов. Аннали добавил, что только эксперимент подтвердит идею парных фотонов, но его университет не будет проводить эксперименты. В их теоретическом исследовании использовалось программное обеспечение для моделирования физики от компании COMSOL, и один из трех авторов был из этой фирмы.
Еще одна «невозможная поездка»
Команда из Хельсинки выдвинула гипотезу о парных фотонах, объясняющую, почему EmDrrive работает. (Профессор Арто Аннали)
Наряду с лабораторией Eagleworks НАСА финансирует еще один бестопливный двигатель, у которого, как и у команды из Хельсинки, Ювяскюля, есть фотонная гипотеза того, как он работает; но с использованием лазеров, а не микроволн. В октябре 2013 года космическое агентство наградило компанию Y.K. Корпорация Bae (названная в честь ее основателя доктора Янга К. Бэя) получает второй этап гранта NASA Innovative Advance Concepts (NIAC) для исследования «инновационного маневрирования и группового полета космического корабля» с помощью того, что Бэ называет фотонным лазерным двигателем (PLT).
Bae заявляет на своем веб-сайте, что PLT работает, усиливая мощность фотонов, отражая фотоны, лазеры, несколько сотен раз между двумя лазерными зеркалами для достижения полезной тяги. В мае 2015 года Bae объявила, что достигла тяги до 1,1 миллиньютона и разогнала 450-граммовый объект, «симулятор космического корабля», на скользящей платформе вдоль двухметровой воздушной дорожки без трения, имитируя невесомость. В том же заявлении основатель Bae заявил, что следующей вехой компании станет полет на низкую околоземную орбиту, чтобы доказать, что PLT может обеспечить точный групповой полет и удержание станции для небольших спутников.
Cannae cubesat
Художественное представление спутника-куба, который будет запущен в 2018 году и будет использовать технологию безтопливных двигателей Cannae для поддержания орбиты вокруг Земли. (Cannae)
Между тем, ожидается, что к июлю 2018 года кубсат Фетты, принадлежащий Cannae Drive, будет запущен на низкую околоземную орбиту на высоте около 150 миль (240 км). Фетта не был доступен для интервью, но он публично заявил на своем веб-сайте, что его компания «продемонстрировал два отдельных прототипа сверхпроводящего двигателя» на испытательном полигоне компании в Пенсильвании. На веб-сайте Cannae также поясняется, что привод работает за счет использования «дисбаланса сил Лоренца, создаваемого нашими двигателями, для создания тяги без использования бортового топлива». Сила Лоренца описывает электрические и магнитные силы, действующие на заряженную частицу.
Несмотря на интерес корпораций и правительства, Фетте, Вудворду и Шойеру еще предстоит пройти долгий путь, чтобы убедить научное и техническое сообщество. Брайан Коберлейн — вычислительный астрофизик, специализирующийся на таких явлениях, как черные дыры. Он раскритиковал концепцию безтопливного привода в своей статье от 19 ноября 2016 года для бизнес-журнала Forbes на онлайн-сайте. «Самая большая проблема с обоими [EmDrive и эффектом Маха] заключается в том, что их объяснения не учитывают тот факт, что они нарушают третий закон Ньютона», — сказал Коберлейн 9. 0011 АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ .
«Они пытаются представить объяснение, которое позволит этой штуке работать. И они делают это без каких-либо явных доказательств того, что это действительно работает. Если бы у нас было устройство, которое действительно ускорялось без какой-либо реакции, мы бы обернулись и сказали: «Хорошо, как мы можем это объяснить». Он ожидает, что команда Eagleworks не сможет устранить источники ошибок и в конечном итоге «не получится».
«Требуется гораздо более сильная доказательная база», — говорится в RAeS
Позволит ли EmDrive создавать космические самолеты следующего поколения, подобные приведенному выше? Или они являются двигательным эквивалентом шумихи вокруг «холодного синтеза» в 1990-х годах? (Роджер Шойер).
Комитет космической группы Королевского авиационного общества (председатель: Филип Дэвис FRAeS) следит за полемикой по крайней мере с 2005 года, когда Роджер Шойер попытался опубликовать статью EmDrive в журнале The Aeronautical Journal общества. Комитет отреагировал на сложившуюся ситуацию следующим заявлением:
«Многие стороны потратили много времени на рассмотрение утверждений о бестопливных двигателях, несмотря на очевидное отсутствие воспроизводимых результатов. Проблема со всеми этими «ускорителями» заключается в отсутствии у них теоретической основы, при этом каждый сторонник утверждает, что их собственный вариант очевиден и обоснован, но ни один из них не соглашается. Не так разрабатывался реактивный двигатель и не так разрабатывается гиперзвуковой воздушно-реактивный двигатель Sabre Reaction Engines (см. AEROSPACE , сентябрь 2013 г., стр. 39).
Если разработчики таких устройств хотят, чтобы к ним относились более серьезно, они должны позволить более тщательно изучить свои эксперименты или доказать, вне всяких разумных сомнений, что у них есть что-то, что работает. Мы отмечаем нежелание сторонников публиковать подробные результаты, что является препятствием для принятия научным сообществом, и мы поддерживаем AIAA в публикации рецензируемой статьи по этому вопросу. Отсутствие признания со стороны основного сообщества двигателей не изменится без более открытого обмена результатами и доказательствами, а также строгого теоретического обоснования. Поэтому мы призываем изобретателей способствовать созданию гораздо более прочной доказательной базы — возможно, с Обществом, обеспечивающим для этого беспристрастный форум».
Роб Коппингер
3 февраля 2017 г.
- Г
- Космос
- Инжиниринг и дизайн
- Новости и особенности
- Новости отрасли
Нет, НАСА не подтвердило невозможный космический полет! – Astronotes
В июне 2014 года были опубликованы восторженные сообщения о том, что НАСА работает над космическим кораблем со сверхсветовым варп-двигателем.
Удивительно, но через несколько недель нам сообщили, что НАСА также успешно испытало устройство, которое может толкать космический корабль, не потребляя топлива. Если это правда, это было бы удивительным открытием, не только нарушающим законы, являющиеся краеугольным камнем науки, но и, возможно, открывающим легкий доступ к мирам Солнечной системы. Но верны ли эти последние сообщения?
(Последние события в этом деле см. в NASA Space Drive: The Plot Thickens (ссылка).
В физике импульс — это величина, полученная путем умножения массы тела на скорость (скорость — это не просто скорость, это скорость в заданное направление — важное отличие). Как теория, так и многовековая практика показывают, что импульс сохраняется, по сути, это означает, что он никогда не создается и не уничтожается. Позвольте мне проиллюстрировать это соответствующим примером.
Представьте себе космический корабль, плывущий в пустом пространстве. Внутри него находятся баки с топливом, скажем, с жидким водородом и кислородом, и ракетный двигатель. Когда двигатель корабля включается, водород и кислород сгорают вместе в камере сгорания, создавая горячие газы, которые выбрасываются на очень высокой скорости. из сопла, толкая космический корабль вперед. Если присмотреться, то каждую секунду работает двигатель, относительно небольшая масса газа выбрасывается с высокой скоростью из задней части космического корабля по мере того, как выхлоп уст. Небольшая масса газа, умноженная на высокую скорость движения назад, дает значительный импульс в этом направлении. Чтобы сбалансировать книги (сохранить импульс), космический корабль должен двигаться с равным и противоположным импульсом, поэтому он устремляется вперед (его масса будет больше, чем газа в выхлопе, поэтому его скорость будет ниже, но скорость космического корабля сохранится). наращивание до тех пор, пока в ракетный двигатель подается топливо. Движение космического корабля в ответ на убегающее топливо называется «реакцией». Ракетный двигатель — это реактивный двигатель (или «привод» на языке научной фантастики) 9. 0003
Сохранение импульса предсказывается законами движения Исаака Ньютона (и в модифицированной форме теории относительности Эйнштейна), наблюдается в науке и используется в технике на всем пути от столкновений субатомных частиц до запуска зондов к планетам.
Однако ракеты неуклюжи и неэффективны; чтобы разогнаться до значительных скоростей, необходимо перевозить и потреблять огромное количество топлива. Возможно, 90% массы ракеты при запуске составляет топливо, возможно, только 10% конструкции и полезной нагрузки. Это печальный факт, означающий, что ракеты для отправки миссий в космос всегда должны быть гигантами, а значит, космические путешествия всегда будут трудными и дорогими. Что, если бы существовал более простой способ? Может ли быть совершенно новая физика (или «лазейки» в существующей физике), допускающая «безреактивный двигатель», который будет работать исключительно на электроэнергии без какого-либо грязного и громоздкого топлива? Космический корабль с безреактивным двигателем был бы мечтой энтузиастов космоса, бесшумно поднимаясь в небо без звука и ярости запуска ракеты, позволяя зонду или даже космическому кораблю с человеческим экипажем перемещаться по планетам. К сожалению, это кажется невозможным. И все же некоторые не согласны.
Были предложены десятки, если не сотни концепций безреактивных приводов, подавляющее большинство из которых являются фантазиями писателей-фантастов, сумасшедших или ложью мошенников. Тем не менее, это не всегда так. Роджер Дж. Шойер, британский аэрокосмический инженер с безупречной профессиональной квалификацией, предложил устройство, которое он назвал EmDrive.
Двигатель EmDrive компании Shawyer представляет собой магнетрон, микроволновый генератор, находящийся внутри сужающегося резонансного резонатора особой формы, площадь которого больше на одном конце. Оба конца полости герметизированы. По сути, устройство EmDrive представляет собой металлическую банку с источником микроволн внутри. Когда он включен, магнетрон EmDrive излучает микроволны, которые отскакивают внутри полости, давя на ее стенки. По словам Шойера, благодаря форме полости существует небольшой дисбаланс в давлении, оказываемом микроволнами, что проявляется в виде тяги, поэтому двигатель движется без выброса выхлопных газов. Альтернативное название этой концепции — ВЧ-резонаторный двигатель.
Электричество, по-видимому, напрямую превращается в толчок вопреки закону сохранения импульса. Шойер считает, что поведение его концепции допустимо в рамках теории относительности Эйнштейна (поэтому устройство фактически называют некоторыми «приводом относительности»), и настаивает на том, что оно подчиняется законам Ньютона и сохраняет импульс. Он написал высоко математические статьи, чтобы оправдать это, и утверждает, что успешно протестировал прототипы. На сайте журнала Eureka есть видео демонстрации EmDrive. Шойер создал компанию (с помощью гранта в размере 45 000 фунтов стерлингов от Министерства торговли и промышленности Великобритании) для разработки этой технологии. Шойер поделился своими взглядами на теорию и потенциал своего устройства в серии видеороликов.
Предложение Шойера получило некоторое положительное освещение в технических журналах и на веб-сайтах, но не во многих научных публикациях (за исключением New Scientist, который вызвал энтузиазм). Научное сообщество в значительной степени неохотно повторяло исследование Шойера, потому что его теоретическое обоснование звучит откровенно абсурдно. Все электромагнитные волны, такие как микроволны, обладают импульсом. Это означает, что пучок микроволн действительно создает тягу, и вы могли бы создать крайне неэффективную ракету, основываясь только на принципе выброса микроволн (на самом деле это была бы форма фотонной ракеты), но это не то, что утверждает Шойер. изобрести. Микроволны заперты в его устройстве и не выходят наружу в виде выхлопных газов, что делает его бездействующим.
Возьми один из тех маленьких радиоуправляемых вертолетов, на которых можно летать в помещении. Представьте себе, что вы получаете невероятно легкую картонную коробку, кладете внутрь вертолет и запечатываете крышку перед включением вертолета. Поднимется ли ящик в воздух благодаря вращающемуся ротору внутри? Это сравнимо с тем, что, по словам Шойера, делает его устройство.
С тех пор, как я написал предыдущий абзац, я прочитал документ Шойера «Заметки о принципах измерения силы EmDrive», который значительно мутит воду. В нем Шойер утверждает, что его устройство не может генерировать тягу в состоянии покоя, вместо этого оно должно двигаться с ускорением. Если это верно, это означает, что вы не можете измерить тягу EmDrive, установив его на весы (Шайер прямо заявляет об этом), вместо этого он должен быть ускорен внешней силой во время измерения. Это и неудобно для экспериментаторов, и очень странно физически.
Физическое сообщество в основном считает, что Шойер глубоко ошибается (выкладывая карты на стол, я соглашусь с этим мнением). Однако если бы прототип был испытан в космических условиях и работал так, как рекламируется, то физики, почуявшие Нобелевскую премию, действительно обратили бы на него внимание.
Другие экспериментаторы действительно пытались воспроизвести исследования Шойера. Аэрокосмическая компания Боинг исследовала технологию Шойера, но, похоже, это ни к чему не привело. Хуан Ян, профессор теории движения и техники аэронавтики и космонавтики в Северо-Западном политехническом университете (NWPU) в Сиане, Китай, заявил, что в 2010 году испытал мощный двигатель EmDrive на испытательном стенде ракетного двигателя. EmDrive блестяще прошла испытания, но не убедила многих других вернуться к детищу Шойера (см. обновления в конце статьи).
Другой изобретатель, Гвидо П. Фетта, предложил устройство, похожее на EmDrive, которое он назвал Cannae drive (известное также как Q-drive). Фетта, имеющий «опыт работы в качестве руководителя отдела продаж и маркетинга с более чем 20-летним опытом работы в химической, фармацевтической и пищевой промышленности», владеет компанией Cannae LLC, чтобы использовать свои исследования. Хотя устройство Cannae также по сути представляет собой металлическую банку с источником микроволн внутри, в некоторых сообщениях говорится, что оно предназначено для работы под полностью отличается от принципов EmDrive, возможно, используя квантовую механику для нарушения законов классической физики. Я не могу это проверить, так как на сайте Cannae об этом ничего не сказано.
Устройство Cannae представляет собой толстый дискообразный резонатор с радиальными прорезями на одной внутренней стороне, по словам его изобретателя, они жизненно важны для создания дисбаланса внутренних сил, ведущего к внешней тяге. Я рекомендую всем прочитать патент на устройство Cannae, в котором обсуждается, как его можно применять для «сбора энергии», предполагая, что Фетта считает, что он также изобрел устройство свободной энергии. Это делает концепцию самопровозглашенной бессмыслицей.
Обновляя историю, в 2013-14 годах команда из аналитического центра NASA по передовым двигателям, Eagleworks Laboratories, протестировала привод Cannae и устройства с «конической полостью» и получила интересные результаты. Они были опубликованы в статье «Аномальная тяга, создаваемая радиочастотным испытательным устройством, измеренная на торсионном маятнике с малой тягой ». Экспериментаторы описывают, как они разместили приводы на торсионном маятнике, способном обнаруживать тягу «на уровне одноразрядных микроньютонов» в вакуумной камере из нержавеющей стали. Когда устройства Cannae были снабжены мощностью около 30 Вт, тесты показали, что они генерируют тягу в 30-50 микроньютонов. Это фантастически малые силы, эквивалентные, возможно, весу песчинки, измерение их само по себе является достижением, поскольку окружающая среда полна шума (например, шагов прохожих), который может заглушить этот сигнал.
Эксперименты с коническим резонаторным устройством (которое в документе не называется EmDrive) показали, что «присутствие какого-либо диэлектрического ВЧ-резонатора в камерах тяги» необходимо для наблюдения за тягой устройства. Когда это сработало, авторы увидели, что средняя тяга составляет 91,2 микроньютона, генерируемая при входной мощности около 17 Вт. Это означает, что это устройство имеет «отношение тяги к мощности» 5,3 микроньютона на ватт, эта статистика довольно эзотерична, но она будет важна позже.
После описания экспериментов и их результатов в документе предлагаются усовершенствования как методов авторов, так и их оборудования для дальнейшего исследования. Документ группы заканчивается подробным обсуждением возможных пилотируемых космических миссий к спутникам Марса и Сатурна, которые были бы возможны, если бы использовался безреактивный двигатель, основанный на улучшенных увеличенных версиях их тестовых образцов. Для любителей космоса и поклонников научной фантастики (а я и тот, и другой) эти прогнозируемые путешествия являются аппетитной перспективой.
В отчете говорится, что действующий безреактивный двигатель может доставить людей-исследователей в кругосветное путешествие к лунам Сатурна, таким как ледяной Энцелад. (Изображение предоставлено НАСА)
Несмотря на крошечную измеренную тягу, это поразительное объявление. Исследователи НАСА, кажется, нашли изъян в многовековой центральной догме науки, открыв возможность новой прекрасной эры межпланетных путешествий. Кажется, это новость, достойная того внимания, которое она получает. К сожалению, это не так просто, как это. На самом деле я довольно сомневаюсь, и вот мои причины для скептицизма.
- Исследователи очень подробно описывают вакуумную камеру, использованную в эксперименте (в разделе «II. Система измерения тяги торсионный маятник» своей статьи), однако испытания , а не фактически проводились в вакууме, скорее с вакуумной камерой «дверь закрыта, но при атмосферном давлении окружающей среды». Это было связано с тем, что конденсаторы, используемые в тестовых устройствах, не выдерживали условий вакуума, я полагаю, это было открытие в последнюю минуту, но программа испытаний продолжалась, несмотря ни на что. Раздел «VI. Резюме и дальнейшая работа» рекомендует проводить будущие тесты в вакууме. Отсутствие проведения этих тестов в вакууме — серьезный удар по достоверности эксперимента. Малейший воздушный поток мог помешать такому незначительному измерению. Первоначально я предположил, что электрический ток, подаваемый на приводное устройство, выделял тепло, которое вызывало конвекционные воздушные потоки, перемещающие устройство по его маятнику. Документ, кажется, указывает на то, что тяга возникает мгновенно, когда подается питание, и сразу же падает до нуля, когда питание отключается. Это говорит о том, что на устройство не действуют самогенерируемые конвекционные потоки. (ОБНОВЛЕНИЕ: в феврале 2015 года один из сотрудников Eagleworks, Пол Марч, сообщил, что испытания были повторены в вакууме с измеренной тягой около 50 микроньютонов, март говорит, что если они смогут получить тягу не менее 100 микроньютонов, то будут попытки воспроизвести эти результаты в Исследовательском центре Гленна НАСА.)
- Исследовательская группа также испытала устройство Cannae, предназначенное для приема электроэнергии, но не для работы в качестве генератора тяги. Чтобы сделать его неработоспособным, оно было изготовлено без прорезей, которые его изобретатель считает необходимыми для его работы. Тем не менее, команда также измерила силу, создаваемую этим устройством! Это нефункциональное устройство не было экспериментальным контролем, вместо этого исследователи также протестировали ВЧ-нагрузку без функционирующих компонентов — резистора — и действительно измерили нулевую тягу для этого теста. Крайне странно, что устройство, спроектированное его создателем как нерабочее, «работает» так же хорошо, как и «функциональные» устройства.
- Команда предполагает, что на самом деле это не безреактивный двигатель (указывая, что они знают, насколько возмутительно это было бы), а скорее импульс передается «через виртуальную плазму квантового вакуума». Это звучит очень впечатляюще, но это также пугающе похоже на техноболтовню в стиле «Звездного пути». Насколько мне известно, квантовая механика предсказывает, что все пространство пронизано «морем» виртуальных частиц, но я никогда раньше не видел, чтобы это описывалось как «плазма». Также интригует то, что эта гипотеза абсолютно не имеет ничего общего с тем, как, по утверждению Шойера, должен работать его EmDrive. Шойер говорит, что EmDrive должен ускоряться внешней силой во время измерения, поэтому, по его словам, экспериментаторы НАСА не должны были видеть толчок от своих стационарных устройств!
- Гарольд Уайт, член команды, имеет, скажем так, форму, представляя исследования своей команды в преждевременно положительном ключе.
- Самое ужасное, на мой взгляд, это заявленное «отношение тяги к мощности» 5,3 микроньютона на ватт. Скажем, устройство в конце концов не было закрытой полостью, а вместо этого просто выбрасывало микроволны. Как упоминалось ранее, микроволновый луч на самом деле действует как выхлоп ракеты. Можно рассчитать отношение тяги к мощности такого луча, получается 3,3 наноньютона на ватт. Этот очень низкий КПД является следствием физического закона и является лучшим, чего можно достичь. Тем не менее, команда НАСА утверждает, что наблюдала эффективность примерно в 1500 раз выше! Это кажется невозможным.
Пока я на этом, могу ли я также прояснить некоторые неправильные представления об этой технологии:
- Это не антигравитационное устройство
- Он никоим образом не основан на работе Николы Теслы
- Не основан на технологии «летающая тарелка»
-
Это не доказывает, что Эйнштейн ошибался- Это не имеет никакого отношения к теории «Электрической Вселенной» (даже не спрашивайте!)
Я бы хотел, чтобы это было правдой, так как это был бы величайший шаг вперед в космических путешествиях, к сожалению, за эти годы я видел так много таких шагов, которые приходят, уходят и исчезают без следа. Еще раз извините, что бросаю холодную воду на столь захватывающую историю, но, короче говоря, концепция безреактивного движения по-прежнему невозможна, как никогда. НАСА не опровергло ньютоновскую динамику. Небольшой исследовательский проект внутри НАСА протестировал устройство, основанное на экзотической, если не маргинальной науке, заявил, что обнаружил аномальные результаты, и отправил их на проверку. Возможно, дополнительные исследования покажут, что в этом нет ничего реального, или даже подтвердят эти выводы с захватывающими результатами. Подождем и посмотрим.
ОБНОВЛЕНИЯ: В июле 2015 года исследователи из Германии сообщили о дальнейших безрезультатных тестах устройства в стиле EMdrive. Хотя в некоторых восторженных сообщениях утверждалось, что это доказывает работоспособность устройства, авторы утверждают, что их тест не подтверждает и не опровергает это.
В 2016 г. Yang et al. по-видимому, опубликовали статью, в которой сообщалось, что значительно улучшенная экспериментальная установка не смогла обнаружить тягу их устройств.