Содержание
Испытания EmDrive показали, что двигатель не создает тяги / Хабр
В ходе испытаний «невозможного» двигателя EmDrive в Техническом университете Дрездена обнаружилось, что он не создает никакой тяги. Причиной, по которой эта тяга наблюдалась ранее, назвали тепловой эффект.
Andrey Suslov/Getty Images
EmDrive спроектировала компания SPR Ltd. Он представляет собой установку из магнетрона и резонатора, в котором тяга создается благодаря стоячей волне электромагнитных колебаний. Разработки EmDrive ведутся с 1999 года, однако эксперименты до сих пор не дали подтверждения работоспособности двигателя.
SPR Ltd объясняла, что принцип работы двигателя нарушает закон сохранения импульса. Компания поясняла, что электромагнитная волна, распространяющаяся со скоростью света, имеет определенный импульс, который она передает отражателю, в результате чего возникает некая крошечная сила. Суть EmDrive заключается в том, что, если микроволны отражаются внутри трубки, то они прикладывают больше силы в одном направлении, чем в другом, создавая чистую тягу без необходимости в пропелленте.
Согласно утверждению SPR Ltd, такая накопленная в большом количестве сила способна обеспечить работу EmDrive.
Ученые критически относились к данной идее, так как традиционная наука не признает, что импульс может возникать без объяснимого толчка.
Тем не менее, несколько исследовательских групп, в том числе НАСА Eagleworks и DARPA, продолжали изучение способностей EmDrive. Эксперименты НАСА и команды китайских ученых демонстрировали, что крошечная сила возникает.
Однако теперь физики из Дрезденского технологического университета заявили, что все эти многообещающие результаты были лишь ложными срабатываниями, которые объясняются внешними силами.
Испытательная и измерительная установка для исследований EmDrive в Техническом университете Дрездена/ M.Tajmar
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».
Используя новую измерительную шкалу и разные точки подвески двигателя, они «смогли воспроизвести кажущуюся силу тяги, аналогичную той, которая была измерена командой НАСА, но также и они исчезают с помощью точечной подвески».
Ученые использовали для измерения тяги специализированную установку, нечто вроде крутильных весов, которые были изобретены в конце XVIII века для проверки и измерений законов Кулона и Ньютона. В отличие от обычных крутильных весов с нитью, в разработке дрезденских исследователей использовались чувствительные крутильные пружины, удерживающие камеру с двигателем. Смещение камеры измерялось при помощи лазерного интерферометра.
Предыдущие эксперименты Технического университета также демонстрировали, что тяга двигателя сохранялась и составляла около 4 микроньютонов. Однако при этом были зафиксированы смещения камеры. Исследователи затруднялись объяснить природу наблюдаемой тяги, но предполагали, что она вызвана внешними факторами.
По результатам своих экспериментов немецкие ученые сообщили, что у них получилось значительно улучшить измерительную технологию, которая может пригодиться для работы с новым концептом.
Статья о скандальном двигателе появилась в научном журнале
Наделавший много шума скандальный двигатель EmDrive попал на страницы научного журнала.
Почему его называют околонаучным «фуфлом» и стоит ли доверять результатам его проверки учеными от NASA, разбиралась «Газета.Ru».
История с получившим скандальную известность чудо-двигателем EmDrive, якобы нарушающим известные законы природы и потому способным значительно ускорить космические перелеты, получила продолжение — статья с результатами его испытаний опубликована в рецензируемом журнале.
Школьники изобрели самый мощный в мире двигатель
«Газета.Ru» пообщалась с создателями самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как…
28 июня 19:41
«Газета.Ru» разбиралась, что стоит за нашумевшей историей и кто эти таинственные естествоиспытатели, от лица NASA назвавшие аппарат рабочим.
История EmDrive началась еще в 2003 году, когда британский инженер Роджер Шойер представил общественности электромагнитный двигатель необычной конструкции. Он состоял из магнетрона — устройства, генерирующего микроволновое излучение, медного конического резонатора, напоминающего ведро, запаянное с обоих краев.
По словам изобретателя, двигатель способен создавать тягу без использования реактивного выброса.
Однако это утверждение напрямую противоречит закону сохранения импульса. Ведь если EmDrive — это закрытая система, она не может увеличить свой импульс без внешнего воздействия. С этим обстоятельством и связан ажиотаж в мировых СМИ вокруг непонятной разработки, длящийся уже несколько лет.
В последующие несколько лет изобретатель работал над усовершенствованием поделки, и в 2008 году началась его «независимая» проверка.
Сначала в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан работающий прототип, развивающий тягу в 72 грамма (около 360 мН на киловатт). Затем необычным двигателем заинтересовались и в NASA.
С 2013 года в лаборатории Eagleworks в космическом центре имени Джонсона под руководством Гарольда Уайта начались испытания EmDrive. Двигатель тестировался в герметичной камере на специальных крутильных весах, способных обнаруживать тягу в десятки микроньютонов.
Полученная тяга оказалась гораздо меньше, чем в китайском эксперименте, но тем не менее утверждалось, что она присутствовала. Далее последовало еще несколько независимых проверок, включая эксперимент в высоком вакууме, выполненный физиками из Технического университета Дрездена.
Там использовался обычный магнетрон от микроволновой печи частотой 2,44 ГГц и все тот же медный резонатор-волновод. Ученые попытались максимально исключить возможные эффекты, которые могут дать дополнительную тягу во время измерения. Результатом стало обнаружение тяги в 20 микроньютонов при мощности магнетрона в 700 ватт. Благодаря достаточно простой конструкции собрать «невозможный» двигатель может практически любой. В интернете можно найти множество видеороликов, демонстрирующих EmDrive, сделанные своими руками.
Наномашинки до «Нобеля» довели
Молекулярные моторчики, лифты и мышцы — два европейских и один американский ученый получили Нобелевскую…
05 октября 14:58
Несмотря на множество сообщений о проведенных проверках, научное сообщество не спешит признавать работоспособность EmDrive.
Одна из проблем заключается в том, что ни у кого нет понимания, как именно он работает, если вообще работает. Сам изобретатель дал достаточно расплывчатое объяснение, основанное на разнице между групповой и фазовой скоростью электромагнитных волн. Некоторые ученые считают, что его вычисления содержат ошибки. Звучали предположение, что двигатель создает тягу за счет взаимодействия с «виртуальными частицами вакуума».
Уайт использовал для объяснения работы двигателя такие слова: «Дополнительная тяга в двигателе получается с помощью магнито-гидродинамической силы, действующей в квантовой флуктуации вакуума, то есть за счет взаимодействия с «квантовой вакуумной виртуальной плазмой» путем создания виртуального плазменного тороида». «Слова очень умные, но не имеющие физического смысла», — считает научный журналист Валерий Лебедев, член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой.
Также было высказано предположение, что часть микроволнового излучения все-таки выходит из резонатора, и именно из-за этого создается тяга.
Но тяга EmDrive в экспериментах Уайта получается значительно выше, чем была бы у фотонного двигателя аналогичной мощности. По современным оценкам, фотонному двигателю нужно минимум 300 МВт (мощность небольшой электростанции) для создания тяги в 1 ньютон.
В сентябре 2016 года новая волна интереса к двигателю поднялась в связи с появлением в сети самой статьи, в которой ученые NASA описывают испытания двигателя.
Ожидалось, что публикация статьи в рецензируемом журнале должна состояться в декабре, однако сама работа уже просочилась в сеть. Авторы под руководством того же Уайта в очередной раз подтвердили наличие тяги, хотя пока не смогли объяснить, что ее вызывает.
Так что же было в попавшей в сеть статье? Лаборатория Eagleworks в 2015 году продолжила эксперименты с «невозможным» двигателем. Они, как и раньше, использовали вакуумную камеру (8 10-6Торр) и крутильные весы, однако на этот раз им удалось значительно повысить точность эксперимента. Измерения тяги были проведены для трех значений мощности магнетрона — 40, 60 и 80 Вт.
close
100%
Результаты опытов показывают, что двигатель дает тягу в вакууме 1,2 миллиньютона на киловатт. Кстати, это значение в 42 раза больше, чем то, что наблюдалось в немецком эксперименте.
«Эксперимент включал в себя также тест нулевого усилия для определения возможных источников тяги, не связанных с деятельностью двигателя, но такие источники найдены не были», — говорилось в статье. Исследователи отмечали, что тяга «невозможного» двигателя меньше, чем у перспективного ионного двигателя на эффекте Холла (60 миллиньютонов на киловатт), однако значительно больше, чем тяга светового паруса (около 0,007 миллиньютона на киловатт), также рассматриваемого в качестве перспективного космического транспортного средства.
На сегодняшней день единственный используемый способ перемещения в космосе — это реактивное движение,
(если не брать доказавший свою применимость световой парус) в основу которого положен закон сохранения импульса. Ракета-носитель или космический корабль выбрасывают вещество в противоположную движению сторону, за счет этого и возникает тяга.
Основная характеристика реактивного двигателя — удельный импульс, отношение создаваемого двигателем импульса к расходу топлива. Чем больше удельный импульс, тем меньше топлива надо потратить, чтобы изменить скорость. Очевидно, что чем быстрее происходит истечение вещества в двигателе, тем выше его удельный импульс. Именно поэтому в последнее время в непилотируемой космонавтике стали так популярны ионные двигатели.
close
100%
Они обладают низкой тягой, но очень большой скоростью истечения вещества, что делает их эффективными для длительных космических миссий. Но и их запас топлива не безграничен. Ионный двигатель не может работать постоянно, а значит, добиться значительных изменений в скорости у космического аппарата будет проблематично. Если бы EmDrive и в самом деле работал, это позволило бы ускорять космический аппарат практически в непрерывном режиме, используя лишь энергию солнечных батарей или реактора на борту.
Автоматическая станция с таким двигателем могла бы долететь до Марса за 70 дней или доставить груз в 2000 кг на 0,1 св.
года за 15 лет.
Однако большинство ученых относятся к «невозможному» двигателю скептически. Они отмечают, что ни сам создатель EmDrive, ни специалисты NASA не могут внятно объяснить принцип его работы.
Вновь разгоревшаяся дискуссия по поводу EmDrive среди ученых уже перетекла в плоскость рассуждений о том, как в современных СМИ формируются подобные «информационные пузыри» и должны ли научные журналисты вообще реагировать на подобные сенсации.
«NASA получает свою порцию позора не совсем зря — она содержит группу фриков в виде лаборатории, может быть за былые инженерные заслуги, может быть, чтобы не расползались. Но зачем этот позор нужен нашим СМИ, перепечатывающим с серьезной миной эту бредятину, я не понимаю», — считает ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, главный редактор газеты «Троицкий вариант — Наука» Борис Штерн.
Оставив за СМИ право решать, на какие информационные поводы реагировать, «Газета.Ru» попыталась разобраться, кто стоит за странной лабораторией, дающей путевку в жизнь такому спорному проекту.
Обращает на себя внимание тот факт, что в отличие от большинства серьезных специалистов NASA Гарольд Уайт даже не имеет своей странички, через которую с ним можно связаться и узнать о направлениях работы.
По электронной почте Уайт не ответил «Газете.Ru» на просьбу рассказать о деталях эксперимента, впрочем, как и другие члены группы Eagleworks, работающей в Космическом центре имени Джонсона.
Известность в СМИ Уайт получил несколько лет назад благодаря истории с полуфантастическим Warp-двигателем, который должен передвигаться в пространстве за счет искривления пространства-времени.
close
100%
Рассказать о скрытном изобретателе на условиях анонимности «Газете.Ru» согласился специалист NASA, знакомый со спецификой работы в области новых перспективных космических проектов.
«Это Сонни Уайт.Сидят они в космическом центре имени Джонсона.
Про проект EmDrive никто ничего не знает, потому что такого проекта реально нет.
Подразделение Eagleworks ничего собой не представляет, какая-то маленькая контора, сама себя так назвавшая.
Группа людей, которые исследуют кучу теорий на границе или за границей реальности, используя имеющиеся у них железяки. Человек убедил каких-то людей, получил деньги и наштамповал чего-то, что никто не может понять. Тут не стоит напрягаться. Они традиционно печатают какое-то фуфло, вот недавно печатали историю с Warp-drive. Они получают финансирование из каких-то внутренних резервов и постоянно получают какие-то сказочные результаты, тут это называется «внутренние деньги для спонтанных идей».
Пока эта лаборатория не сделала ничего, что бы использовалось хоть в одной экспедиции NASA.
Тут это никто даже не обсуждает, нет ни конференций, ни релизов. И, кстати, это не означает, что разработки секретны. Просто никто под этим не хочет подписываться. Я не специалист по двигателям, нарушающим законы сохранения, поэтому, когда вижу такие статьи, у меня не возникает желания их читать. Это сенсационная вещь, не имеющая под собой никакого основания. Если бы такая штука работала, наша Солнечная система давно развалилась, стабильность бы нарушилась.
Ведь сила, которую они намерили, — огромнейшая! А в других проявлениях такая сила отсутствует, ее нет. Я считаю, что они неправильно интерпретировали результаты, не провели изначальное планирование эксперимента. Они эксперимент описали, но не посчитали ожидаемую оценку тяги, не показали ожидаемый бюджет ошибок.
Расслабьтесь, Сонни — известный потусторонщик. Про Warp-drive даже релиз был в NASA, и ничего страшного.
«Повезло, что вертолет упал не на реактор»
30 лет назад над Чернобыльской АЭС разбился вертолет, зацепившись лопастями за трос крана. Очевидец попавшей…
11 октября 19:28
Это делалось, чтобы быть востребованным молодежью, чтобы молодые люди интересовались. Я не вижу тут репутационных издержек для NASA. Ничего плохого в этом нет, это значит, что люди занимаются тут не только суперсерьезными вещами, но и теми, что имеют намек на интересность. Это же тоже здорово», — рассказал ученый.
То, что ученые, придерживающиеся альтернативных взглядов на современную физику, зачастую работают в известных институтах, — не секрет.
Так, сторонники теории эфира, например, есть и в стенах Физического факультета МГУ.
В случае с EmDrive критики уповали на отсутствие публикации о нем в рецензируемых научных журналах — все основывалось на слухах да утечках информации.
И все-таки публикация в таком журнале состоялась — 17 ноября статья Уайта появилась в рецензируемом журнале Journal of Propulsion and Power, издающемся Американским институтом аэронавтики и астронавтики.
«Этот журнал не пользуется авторитетом среди ученых, рецензенты там фиговые, часто публикуют непроверенные вещи, вот и пропустили чушь», — пояснил источник «Газеты.Ru».
Кстати, в августе 2016 года создатель похожего на EmDrive двигателя Гвидо Фетта (Guido Fetta) объявил, что намерен провести испытания своего устройства в космосе. В качестве возможной даты запуска называют 2017 год.
Компания успешно испытала как экспериментальный двигатель, так и демонстрационный двигатель, в которых используется запатентованная микроволновая технология для преобразования электрической энергии непосредственно в тягу. В процессе преобразования не используется топливо. Тяга создается за счет
на конференции IAC-20 приводится здесь вместе с соответствующей биографией:
Теория, экспериментальные результаты и миссия на Луну приведены здесь: IAC 2019 Paper
Данные приведены здесь. Примечания к тесту FM2 101
youtube.com/watch?v=KUX8EWxmS3k
«Невозможный» двигатель EmDrive NASA испытан — вот результаты
Иллюстрация показывает, как выглядит EmDrive.
Фотография iStock, Getty Images
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Космический полет — это сложно. Для взрыва тяжелых грузов, космических кораблей и, возможно, людей на приличных скоростях на межпланетных расстояниях (не говоря уже о роскоши остановки в пунктах назначения) требуется слишком большое количество топлива, чтобы современные ракеты могли тянуть его в пустоту.
То есть, если у вас нет двигателя, который может создавать тягу без топлива.
Звучит невероятно, но ученые из NASA Eagleworks Laboratories построили и испытали именно такую штуку. Названное EmDrive, это хитроумное устройство, бросающее вызов физике, якобы создает тягу, просто отражая микроволны внутри закрытой конусообразной полости, не требуя топлива.
Это было бы немного похоже на то, как Хан Соло управляет «Тысячелетним соколом», просто стукнувшись головой о приборную панель, и если вы думаете, что это звучит спорно, вы правы.
В последний раз устройство попало в заголовки газет в конце 2016 года, когда просочившееся исследование сообщило о результатах последнего раунда испытаний НАСА. Теперь независимые исследователи в Германии построили свой собственный EmDrive с целью тестирования инновационных концепций двигателей и определения того, является ли их кажущийся успех реальным или артефактом.
Итак, что они нашли?
NASA Eagleworks EmDrive находится внутри испытательной камеры.
Фотография НАСА, Alamy
Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
«Тяга исходит не от EmDrive, а от какого-то электромагнитного взаимодействия», — сообщает команда в ходе недавней конференции по космическим двигателям.
Группа под руководством Мартина Таймара из Технического университета Дрездена протестировала привод в вакуумной камере с различными датчиками и автоматизированными приспособлениями. Исследователи могли контролировать вибрации, тепловые флуктуации, резонансы и другие потенциальные источники тяги, но им не удавалось защитить устройство от воздействия собственного магнитного поля Земли.
Когда они включили систему, но приглушили мощность, поступающую на реальный двигатель, так что вокруг не отражались микроволны, EmDrive все же смог создать тягу — чего он не должен был делать, если он работает так, как утверждает команда НАСА.
Исследователи сделали предварительный вывод, что эффект, который они измерили, является результатом взаимодействия магнитного поля Земли с силовыми кабелями в камере, с чем согласны и другие эксперты.
«В случае с EmDrive взаимодействия с магнитным полем Земли, по-видимому, являются основным кандидатом на объяснение наблюдаемых небольших толчков», — говорит Джим Вудворд из Калифорнийского государственного университета в Фуллертоне. Effect Thruster, который также испытывала дрезденская группа.
Однако, чтобы определить, что происходит с EmDrive, группе необходимо поместить устройство в щит, сделанный из так называемых мю-металлов, который изолирует его от магнетизма планеты. Важно отметить, что этот тип экрана также не был частью оригинального испытательного оборудования Eagleworks, что предполагает, что первоначальные результаты также могут быть следствием утечки магнитных полей.
Звучит как удар по концепции EmDrive, но Вудворд пока не готов закрыть дело об этой штуковине. Помимо отсутствия защиты из мю-металла, испытания в дрезденской лаборатории проводились при очень низких уровнях мощности, а это означает, что «любой реальный сигнал, скорее всего, будет заглушен шумом от ложных источников», — говорит он.