Emdrive двигатель своими руками: попытка объяснить непонятное / Хабр

Работает ли невозможный двигатель EmDrive

В ходе крупных международных испытаний бросающий вызов физике EmDrive не смог произвести ту тягу, которую ожидали его сторонники. Фактически, в одном из испытаний в Дрезденском университете Германии, он вообще не произвел никакой тяги. Неужели это конец всем амбициям и чаяниям?

Василий Макаров

Физики с большим скепсисом отнеслись к концепции двигателя EmDrive — и, кажется, не зря

Несколько лет назад мы писали об этой фантастической разработке, создатели которой грозились перевернуть все наши представления о космических путешествиях. EmDrive, авторское право которого принадлежит его материнской компании SPR Ltd, в теории работает за счет улавливания микроволн в камеру определенной формы, где, из-за неправильной формы самой камеры и разницы скоростей, их отскок создает тягу. Камера закрыта и герметична, так что снаружи будет казаться, что космический корабль просто движется без подачи топлива или тяги.

«Система основано на втором законе Ньютона, где сила определяется как скорость изменения количества движения. Таким образом, электромагнитная (ЭМ) волна, распространяющаяся со скоростью света, имеет определенный импульс, который она передаст отражателю, в результате чего возникнет крошечная сила тяги». 

Накопление этой силы и есть основная задача EmDrive по словам компании. Это звучит просто, но на деле вступает в конфликт с нынешним пониманием физики окружающего нас мира. Энергия не входит и не выходит, так как же инициализируются волны, как они продолжают двигаться и откуда исходит их импульс?

EmDrive так просто не умрет?

В мире не может существовать спонтанного, возникшего из ниоткуда импульса без объяснимого толчка, поэтому многие ученые не относятся к EmDrive всерьез. Если двигатель в самом деле работает, это сводит на нет многое из того, что физики знают о Вселенной.

Тем не менее, несколько исследовательских групп, включая NASA Eagleworks (официально известную как Advanced Physics Propulsion Laboratory, созданную для изучения новых технологий) и DARPA, агентство исследовательских проектов Министерства обороны США, продолжали изучать жизнеспособность EmDrive.

Почему? «Потому что эта концепция может преобразовать космические путешествия и позволить кораблю бесшумно подняться с стартовых площадок и выйти за пределы Солнечной системы», — так в интервью нашим западным коллегам рассказал преподаватель геоматики в Университете Плимута, Великобритания, и руководитель проекта DARPA EmDrive Майк Маккалок. По словам ученого, с помощью EmDrive можно заставить беспилотный зонд достичь Проксимы Центавра за срок одной человеческой жизни – примерно за 90 лет.

Суть EmDrive заключается в том, что если микроволны отражаются внутри камеры, они прикладывают больше силы при движении в одном направлении, чем в другом, создавая чистую тягу без необходимости в пропелленте. И когда NASA и команда в Сиане попытались это сделать, у них действительно возникла небольшая, но отчетливая чистая сила.

Однако теперь физики из Дрезденского технологического университета (TU Dresden) говорят, что все эти многообещающие результаты, показывающие тягу, были ложными срабатываниями, которые объясняются внешними силами. Ученые недавно представили свои выводы в трех докладах на Space Propulsion Conference 2020 +1 с такими заголовками, как «Высокоточные измерения тяги EmDrive и устранение ложноположительных эффектов». (Два других исследования можно прочесть здесь и здесь).

Испытания Emdrive

Используя новую измерительную шкалу и различные точки подвеса одного и того же двигателя, ученые TU Dresden «смогли воспроизвести кажущиеся силы тяги, аналогичные тем, которые были измерены командой NASA, но также заставить их исчезнуть с помощью точечной подвески», заявил исследователь Мартин Таймар немецкому сайту GreWi.

Вердикт:

«Когда мощность поступает в EmDrive, двигатель нагревается. Это также вызывает деформацию крепежных элементов на шкале, в результате чего шкала перемещается к новой нулевой точке. Мы смогли предотвратить это в доработанной структуре испытательной модели. Наши измерения опровергают все предыдущие утверждения об эффективности EmDrive как минимум на 3 порядка»

Заинтересованные стороны охарактеризовали тесты как момент «пан или пропал» для EmDrive, и похоже, что исход ведет к полному отказу от концепции – по крайней мере на данный момент.

DARPA не слишком активно вкладывало средства в разработку «невозможного» двигателя EmDrive, и это далеко не самый безумный проект, на который управление потратило деньги. Более того, космические путешествия породили ряд диковинных идей для двигателей, поскольку ученые пытаются мыслить как можно более нестандартно, – так что подобные испытания в порядке вещей.

«К сожалению, мы не смогли доказать ни одну из концепций привода, но в результате значительно улучшили технологию измерения подобных объектов. Мы можем продолжить исследования в этой области науки и, возможно, открыть что-то новое».

Не исключено, что отдельные части технологии EmDrive натолкнут ученых на совершенно новую концепцию куда более реалистичных и жизнеспособных технологий. Кроме того, ученые пообещали строго измерить и другие проекты на предмет ложных результатов.

Физик: двигатель EmDrive не нарушает законов физики или вообще не работает

https://ria. ru/20170912/1503931716.html

Физик: двигатель EmDrive не нарушает законов физики или вообще не работает

Физик: двигатель EmDrive не нарушает законов физики или вообще не работает — РИА Новости, 12.09.2017

Физик: двигатель EmDrive не нарушает законов физики или вообще не работает

. Все последние заявления китайских ученых об успешном создании и испытании микроволнового ракетного двигателя EmDrive, скорее всего, основаны на ошибочных… РИА Новости, 12.09.2017

2017-09-12T12:00

2017-09-12T12:00

2017-09-12T13:07

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/1503931716.jpg?15038495251505210877

сша

китай

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2017

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос — риа наука, сша, китай, наса

Наука, Космос — РИА Наука, США, Китай, НАСА

МОСКВА, 12 сен – РИА Новости. Все последние заявления китайских ученых об успешном создании и испытании микроволнового ракетного двигателя EmDrive, скорее всего, основаны на ошибочных данных, но при этом само устройство в любом случае не нарушает законов физики, считает физик Брайс Кассенти (Brice Cassenti) из университета Коннектикута (США).

«Работа EmDrive нарушает третий закон Ньютона, говорящий о том, что сила не может возникать сама по себе без взаимодействия физических тел. И действие, и противодействие являются прямым результатом работы закона сохранения импульса. Если этот закон будет нарушаться, то тогда вся современная физика, построенная на его базе, будет неправильной. Поэтому многие из нас считают, что все утверждения о работе EmDrive являются продуктом ошибочных замеров»,— заявил Кассенти, комментируя заявления китайских ученых о создании «рабочей» версии EmDrive.

8 ноября 2016, 15:47

«Утекший» отчет НАСА подтверждает работу двигателя EmDriveСтатья о проверке работы потенциально революционного микроволнового двигателя EmDrive, подготовленная специалистами НАСА, утекла в сеть и в ней ученые утверждают, что данное устройство действительно вырабатывает «постоянную» тягу.

В 2001 году американский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер заявил о создании двигателя, который, как тогда заявили и как сегодня продолжают считать его оппоненты, нарушает все известные законы физики.

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.

Подобное поведение EmDrive, как сразу заявили тогда физики, является невозможным с точки зрения законов физики – подобная манера движения, при которой не тратятся ни топливо, ни вырабатывается направленный пучок излучения, противоречит закону сохранению импульса. Эту проблему можно просто представить себе таким образом – если человек сядет в коробку и начнет толкать ее противоположные стенки, то он не будет двигаться вперед, а будет шататься на месте.

21 ноября 2016, 14:14

Физик: статья про двигатель EmDrive написана «уборщицами» НАСАЧешский физик Любош Мотль полагает, что недавно «утекшая» статья о подтверждении работы революционного ракетного двигателя EmDrive содержит в себе ошибки, и что ее авторы воспользовались своими связями с НАСА для придания ей достоверности.

Тем не менее, Шоер не отказался от своей идеи, и ее через несколько лет проверил ряд физиков-профессионалов, в том числе и одна из лабораторий НАСА. Эти тесты, как писал один из изначальных скептиков, привели к неожиданным для ученых результатам – оказалось, что изобретение Шоера действительно работает. В декабре прошлого года об успешном завершении подобных испытаний заявили ученые из Китая, создавшие копию EmDrive и готовящиеся запустить ее в космос для окончательной проверки работоспособности.

Как подчеркивает Кассенти, чьи слова передает пресс-служба университета Коннектикута, и опыты китайских ученых, и результаты замеров физиков из лаборатории Иглворкс в Центре космических полетов НАСА имени Джонсона, не являются подделкой или элементарным враньем. Они действительно увидели реальные изменения в положении EmDrive, однако эти сдвиги могли произойти не из-за появления «невозможной» силы тяги, вырабатываемой двигателем Шоера, а из-за различных побочных эффектов, не учтенных при замерах.

К примеру, продолжает ученый, некоторые части EmDrive могли расшириться под действием электрических токов, возникающих внутри устройства, и это расширение могло быть воспринято приборами и экспериментаторами как свидетельство того, что двигатель действительно вырабатывает тягу. С другой стороны, он признает, что физики НАСА и, возможно, их китайские коллеги пытались ликвидировать все побочные эффекты и учитывали их существование.

21 апреля 2016, 17:42

Ученый выяснил, как работает микроволновый ракетный двигатель EmDriveФизики, вероятно, нашли правдоподобное объяснение тому, как микроволновый двигатель EmDrive, созданный инженером Роджером Шоером, вырабатывает силу тяги, несмотря на то, что для его работы не требуется ни топливо, ни направленные пучки излучения.

В целом, как он отмечает, все опыты с EmDrive указывают на существование неких любопытных физических эффектов, которые вряд ли выходят за пределы Стандартной модели физики, но которые было бы интересно изучить и объяснить. По этой причине, по мнению Кассенти, и Китай, и НАСА проводят опыты с EmDrive, а результаты этих экспериментов публикуются в рецензируемых журналах.

Даже если EmDrive работает, как считает Кассенти, он вряд ли будет нарушать существующие законы физики — скорее всего, его работа будет объясняться какими-то эффектами, укладывающимися и в выкладки Ньютона, и в общую теорию относительности, о которых мы пока не знаем.

Окончательная проверка его работоспособности, как подчеркивает ученый, будет возможна лишь в космосе, где на работу двигателя не будут влиять другие силы. В таком случае инженеры смогут точно измерить реальную силу тяги и проверить, может ли EmDrive действительно открыть дорогу для путешествий в дальний космос.

Может ли EmDrive работать в космосе?

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

Пол М. Саттер — астрофизик по телефону SUNY Стоуни Брук и Флэтрон Институт, ведущий Спросите космического корабля и Космическое радио и автора Как умирать. в космосе . Он опубликовал эту статью в разделе Expert Voices: Opinions and Insights Space.com.

« EmDrive » претендует на то, чтобы сделать невозможное возможным: метод толкания космического корабля без необходимости — ну, толчка. Нет движения. Нет выхлопа. Просто подключите его, запустите, и вы отправитесь в путешествие к месту своей мечты.

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

Связанный: Концепции двигателей сверхбыстрых космических кораблей (изображения)

Микроволны будущего

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

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

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

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

Не играйте с импульсом

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

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

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

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

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

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

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

Реальность эксперимента

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

Пока что эксперименты были не такими уж удовлетворительными.

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

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

Тем не менее, другие группы разработали свои собственные EmDrives, пытаясь воспроизвести результаты, как и положено хорошим ученым. Эти попытки повторения либо вообще ничего не смогли измерить, либо обнаружили какую-то смешанную переменную, которая может легко объяснить измеренные скудные результаты, такие как взаимодействие кабелей в устройстве с магнитным полем Земли 9. 0022 .

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

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

Узнайте больше, прослушав выпуск «Может ли «EmDrive» действительно работать? в подкасте Ask A Spaceman, доступном на  iTunes (открывается в новой вкладке) и в Интернете по адресу http://www. askaspaceman.com . Спасибо Митчеллу Л. за вопросы, которые привели к этой статье! Задайте свой вопрос в Твиттере, используя #AskASpaceman или подписавшись на Пола @PaulMattSutter и 9003 4

3 в facebook.

com/PaulMattSutter .

Следуйте за нами в Twitter @Spacedotcom или Facebook.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Пол М. Саттер — астрофизик из SUNY Stony Brook и Института Флэтайрон в Нью-Йорке. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, после чего получил стажировку в Триесте, Италия. регионов Вселенной до самых ранних моментов Большого Взрыва до охоты за первыми звездами. В качестве «звездного агента» Пол уже несколько лет страстно вовлекает общественность в популяризацию науки. Он ведущий популярной программы «Спроси космонавта!» подкаста, автор книг «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», часто появляется на телевидении, в том числе на канале «Погода», где он является официальным специалистом по космосу.

В новом всестороннем испытании EmDrive не смог создать тягу.

EmDrive — это гипотетическая ракета, сторонники которой утверждают, что она может генерировать тягу без выхлопа. Это нарушило бы всю известную физику. В 2016 году группа сотрудников лаборатории NASA Eagleworks заявила об измерении тяги устройства EmDrive, новость об этом вызвала настоящий переполох. Последняя попытка воспроизвести шокирующие результаты привела к простому ответу: измерения Eagleworks проводились по нагреву опоры двигателя, а не по какой-то новой физике.

EmDrive — относительно простое устройство: это пустая полость, которая не является идеально симметричной. По словам сторонников EmDrive, за счет отражения электромагнитного излучения внутри полости сужение полости приводит к чистой тяге двигателя, несмотря на то, что из привода ничего не протекает. В 2016 году команда лаборатории Eagelworks НАСА, как сообщается, измерила чистую тягу в результате своего эксперимента EmDrive, который, по их утверждению, стал революцией в нашем понимании физики и будущего космических полетов.

Физики были… настроены скептически. Сохранение импульса диктует, что неподвижный объект не может двигаться без действующей на него суммарной силы, что, как утверждалось в эксперименте Eagleworks, нарушается. Но закон сохранения импульса проверялся бесчисленное количество раз на протяжении столетий — фактически этот принцип лежит в основе почти каждой отдельной теории физики. Так что, по сути, почти каждый раз, когда проверяется физика, проверяется и закон сохранения импульса.

Результаты эксперимента Eagleworks не очень убедительны. Хотя команда утверждала, что измеряла тягу, она не была статистически значимой и, по-видимому, была результатом «сбора вишен» — авторы наблюдали за случайными колебаниями и ждали подходящего момента, чтобы сообщить о своих результатах.