Содержание
Мифический космический двигатель наконец-то пройдет настоящее испытание
С самого рождения космической эпохи мечта о поездке в другую солнечную системы удерживалась в «ракетной узде», которая жестко ограничивает скорость и размеры космического корабля, который мы запускаем в космос. По оценкам ученых, даже при использовании самых мощных ракетных двигателей сегодня потребуется около 50 000 лет, чтобы достичь нашего ближайшего межзвездного соседа — Альфы Центавра. Если люди когда-либо надеются увидеть восход инопланетного солнца, время транзита должно существенно сократиться.
На орбите можно разместить и такое.
Содержание
- 1 Работает ли невозможный двигатель EmDrive?
- 2 Можно ли нарушить законы физики
- 3 Вечный двигатель существует?
- 4 Будущее космических двигателей
Работает ли невозможный двигатель EmDrive?
Среди передовых концепций двигателя, который мог бы сдвинуть все это с мертвой точки, очень немногие вызывали столько же волнения — и противоречий — как EmDrive.
Впервые описанный почти двадцать лет назад, EmDrive работает за счет преобразования электричества в микроволны и направления этого электромагнитного излучения через коническую камеру. Теоретически, микроволны могут оказывать давление на стенки камеры и создавать достаточную тягу для движения космического аппарата, находящегося в космосе. На данный момент, однако, EmDrive существует только как лабораторный прототип, и до сих пор неясно, способен ли он вообще создавать тягу. Если и создает, то силы, которые недостаточно сильны, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, не говоря уж о том, чтобы двигать аппарат.
Вам будет интересно: «Гало-двигатель» сможет разогнать космический корабль почти до скорости света
Однако за последние несколько лет несколько ученых, в том числе и NASA, утверждали, что успешно произвели тягу с EmDrive. Если это правда, нас ждет один из крупнейших прорывов в истории освоения космоса. Проблема в том, что тяга, наблюдаемая в этих экспериментах, настолько мала, что трудно сказать, существует ли она вообще.
Решение заключается в разработке инструмента, который сможет измерить эти незначительные проявления тяги. Поэтому команда физиков из немецкого Technische Universität Dresden решила создать устройство, которое позволило бы решить эту проблему. Проект SpaceDrive, возглавляемый физиком Мартином Таймаром, заключается в создании инструмента, настолько чувствительного и невосприимчивого к помехам, что он раз и навсегда положит конец дискуссии. 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 уже в этом августе. Отталкиваясь от результатов экспериментов, Таймар говорит, что разрешение саги с EmDrive ждет нас через пару месяцев.
Способен ли существовать такой агрегат?
Можно ли нарушить законы физики
Многие ученые и инженеры не верят в EmDrive, поскольку он нарушает законы физики. Микроволны, толкающие стенки камеры EmDrive, по всей видимости, генерируют тягу ex nihilo, то есть из ничего, которая идет вразрез с сохранением импульса — действие и никакого противодействия.
Сторонники EmDrive, в свою очередь, ищут ответы в хитрых интерпретациях квантовой механики, пытаясь понять, как мог бы работать EmDrive без нарушения ньютоновской физики. «С теоретической точки зрения никто не воспринимает это всерьез», говорит Таймар. Если EmDrive способен генерировать тягу, как утверждают некоторые группы, «никто понятия не имеет, откуда она берется». Когда в науке есть теоретический разрыв такого масштаба, Таймар видит лишь один способ его закрыть: экспериментальный.
В конце 2016 года Таймар и 25 других физиков собрались в Эстес-Парке, штат Колорадо, на первую конференцию, посвященную EmDrive и связанным с ним экзотическим двигательным системам. Одно из самых интересных выступлений сделал Пол Марш, физик лаборатории NASA Eagleworks, в которой он со своим коллегой Гарольдом Уайтом тестировал различные прототипы EmDrive. Согласно презентации Марша и последующему докладу, опубликованному в Journal of Propulsion and Power, он и Уайт наблюдали несколько десятков микроньютонов тяги в своем прототипе EmDrive.
Для сравнения, один двигатель SpaceX Merlin производит около 845 000 ньютонов тяги на уровне моря. Однако проблема для Марша и Уайта заключалась в том, что их экспериментальная установка включала несколько источников помех, поэтому они не могли утверждать наверняка, чем была обусловлена тяга, либо конкретная помеха.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Таймар и дрезденская группа использовали точную копию прототипа EmDrive, использованного в лаборатории NASA. Она представляет собой медный усеченный конус — с обрезанным верхом — длиной чуть меньше фута. Эту конструкцию придумал еще инженер Роджер Шойер, который первым описал EmDrive в 2001 году. Во время испытаний конус EmDrive помещается в вакуумную камеру. За пределами камеры устройство генерирует микроволновый сигнал, который передается по коаксиальным кабелям на антенны внутри конуса.
Это не первый случай, когда команда в Дрездене пытается измерить почти незаметную силу.
Они создавали подобные устройства для работы над ионными двигателями, которые используются для точного позиционирования спутников в космосе. Эти микроньютоновые двигатели помогают спутникам обнаруживать слабые явления, такие как гравитационные волны. Но для изучения EmDrive и подобных двигателей без топлива потребуется наноньютоновое разрешение.
EmDrive вид сбоку.
Вечный двигатель существует?
Новый подход заключался в применении торсионных весов, баланса маятникового типа, который измеряет величину крутящего момента, приложенного к оси маятника. Менее чувствительная версия этого баланса также использовалась командой NASA, когда они решили, что EmDrive производит тягу. Чтобы точно измерить эту небольшую силу, дрезденская команда использовала лазерный интерферометр для измерения физического смещения весов баланса, производимого EmDrive. По словам Таймара, их торсионные весы обладают наноньютоновым разрешением и поддерживают подруливающие устройства весом в несколько килограммов, что делает эти весы тяги самыми чувствительными из существующих.
Но по-настоящему чувствительные весы тяги вряд ли будут полезны, если вы не сможете определить, является ли обнаруженная сила тягой, а не проявлением внешнего вмешательства. И существует множество альтернативных объяснений наблюдений Марша и Уайта. Чтобы определить, производит ли EmDrive тягу на самом деле, ученые должны суметь экранировать устройство от интерференции магнитных полей Земли, сейсмических вибраций окружающей среды и теплового расширения EmDrive, связанного с нагреванием микроволнами.
По словам Таймара, внесение изменений в конструкцию торсионного баланса — чтобы лучше контролировать источник питания EmDrive и защитить его от магнитных полей — позволит решить ряд интерференционных проблем. Куда сложнее было решить проблему «теплового дрейфа». Когда мощность подается на EmDrive, медный конус нагревается и расширяется, что смещает его центр тяжести настолько, что торсионный баланс регистрирует силу, которую ошибочно можно принять за силу тяги. Тайман и его команда надеялись, что изменение ориентации двигателя поможет решить эту проблему.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там много всего интересного.
В ходе 55 экспериментов Таймар и его коллеги зарегистрировали в среднем 3,4 микроньютона силы от EmDrive, что было очень похоже на то, что обнаружили и в NASA. Увы, эти силы, по всей видимости, не пришли испытание на тепловое смещение. Они были более характерны для теплового расширения, нежели для тяги.
Будущее космических двигателей
Но для EmDrive надежда еще не потеряна. Таймар и его коллеги также разрабатывают два дополнительных типа весов тяги, включая сверхпроводящий баланс, который поможет устранить ложные срабатывания, вызванные тепловым дрейфом. Если они обнаружат силу от EmDrive на этих весах, есть большая вероятность, что это действительно толчок. Но если никакой тяги весы не выявят, это будет означать, что все предыдущие наблюдения тяги EmDrive были ложноположительными. Таймар надеется получить окончательный вердикт до конца года.
Но даже отрицательные результаты не будут означать приговор для EmDrive. Есть много других типов двигателей без топлива. И если ученые когда-либо разработают новые формы движения на слабой тяге, сверхчувствительные тяговые весы помогут отделить фантастику от факта.
А вы верите в то, что EmDrive работает? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
«Вечный двигатель» — Яндекс Кью
Сообщества
Вечный двигатель
Стать экспертом
- Популярные
- Открытые
- Все вопросы
- Новые ответы
Александр CV*SN2г
1,5 K
спрашиваетНикита Кукс · 4 ответа
Под постоянным воздействием других металлов нет, но есть такое физическое понятие как коэрцитивная сила, так вот если преодолеть это значение коэрцитивной силы внешним магнитом с большей… Читать далее
Первый
РЕНИВ6мес
51
Главное моё хобби — сделать двигатель, работающий без всякого топлива, за счёт взаимодействия своих внутренних систем.
спрашиваетЛариса М. · 5 ответов
Что бы сделать вечный двигатель необходимо замкнуть энергию в двигателе в кольцо (окружность) то есть в бесконечность. Что такое энергия? Это способность тела (или системы тел) выполнить… Читать далее
Олег С.1г
79
Художник. Историк. Психолог. Музыкант. Байкер
Двигателем самоподдерживающегося вращения интересовались даже серьёзные учёные, но им… Развернуть
спрашиваетIsla Celeste · 2 ответа
Принцип работы колеса Бесслера хорошо разобран, например, здесь — https://www.youtube.com/watch?v=rnKjv9hnepE
К сожалению, мне не удалось найти такого же видео с переводом.
Михаил Стариков5 лет
250
Люблю веб, книги и вкусное пиво
спрашиваетЕвгений Федюшин · 2 ответа
Энергия прикладываемая, чтобы двигать автомобиль вперед будет больше, чем получаемая от передачи вращения на электрогенератор.
К тому же в Tesla есть генератор, упоминается в статье на хабре.
Makc K-1134мес
29
велосипед, автопутешествия, IT
спрашиваетСв.Архангел Йуриилъ · 8 ответов
Потому что энергия из ниоткуда не берётся.
Чтобы как-то её собрать и запрячь, надо потратить другую энергию, или как-то подключиться к энергетическим потокам, уже существующим в природе… Читать далее
модест матвеевич4г
74
спрашиваетИгорь Шах · 4 ответа
При стихании ветра, конечно, остаются силы инерции, но ветровые мельницы — не вечные двигатели, т. к. силы инерции ослабевают из-за силы трения скольжения, направленной в сторону, противо… Читать далее
Александр Семененко
Маркетинг
3г
184
15 лет работаю в маркетинге.
По образованию инженер. Люблю находить простые объяснения для сложных понятий. Разрешаю всем делить на ноль.
спрашиваетАлекс · 3 ответа
Ну, во-первых вечный двигатель создать невозможно, об этом знают все учОные и даже старшеклассники в школе.
Его существование противоречит началам термодинамики.
То есть, хочешь вечный… Читать далее
Первый
Елена Шабанова1мес
18
Анонимный вопрос · 1 ответ
Когда-то всё будет но для этого надо изобрести фонариковую панель вместо так называемой Солнечной панелью батареи и всё что необходимо для развитии энергии
Александр Семененко
Маркетинг
3г
21
15 лет работаю в маркетинге. По образованию инженер. Люблю находить простые объяснения для сложных понятий. Разрешаю всем делить на ноль.
спрашиваетP A · 2 ответа
Нужно еще нарушить «очевидные» постулаты. Например: научится передавать тепло от холодного тела к горячему (каждый может попробовать с двумя стаканами воды, нагрейте один стакан воды за… Читать далее
Снегирев Владимир2г
22
Интересуюсь тем, что приводит к вечности. Мне уже ясно, что из себя представляет тело вечно живущего и чем занимаются в вечной жизни.
Допустим, мы нашли на Земле место, где есть значимая разность силы притяжения. Например… Развернуть
Анонимный вопрос · 4 ответа
При описанных вами условиях работать будет, но необходимо хорошо подумать над конструкцией, над материалами и подумать над использованием данного двигателя.
Однако, реально вечным сделать… Читать далее
EmDrive, «невозможный» космический двигатель НАСА, действительно невозможен
.. [+] безреактивный двигатель. Они нашли небольшой положительный результат, но было неясно, связано ли это с новой физикой или просто с систематической ошибкой.Одной из заветных мечтаний людей во всем мире является безграничная свободная энергия. Это способность делать невозможное: вытягивать энергию из самого пустого пространства; создать устройство, которое вращается все быстрее и быстрее без источника энергии; для ускорения ракеты без топлива или топлива. Однако законы физики всегда стояли на пути.
Несколько лет назад несколько изобретателей-отступников придумали еще одно воплощение этой идеи в виде устройства под названием EmDrive. Эта электромагнитная полость утверждала, что это двигатель, который не требует топлива и не выбрасывает выхлопные газы. Ему просто требовалась входная мощность, и он мог преобразовывать эту энергию в тягу. Это нарушило бы законы физики, но эксперименты показали, что это сработало.
До сих пор, пока команда под руководством Мартина Таймара не раскрыла, что на самом деле происходит за кулисами.
Этот предполагаемый «невозможный» космический двигатель, как оказалось, на самом деле слишком хорош, чтобы быть правдой.
Марк Радемейкер для NASA Eagleworks
Каждое действие имеет равное противодействие. Это один из самых фундаментальных законов физики, впервые сформулированный Ньютоном более 300 лет назад. Каждый эксперимент, который мы когда-либо проводили, подтверждал это правило; каждое сделанное измерение согласовывалось с ним. Каждый раз, когда один объект воздействует на другой, это означает, что есть равная и противоположная сила, приложенная вторым объектом к первому. Каждый раз, когда один объект меняет свой импульс во Вселенной, должен быть другой, который меняет свой импульс на равную и противоположную величину.
Norman Rockwell / Popular Science
Сама идея о том, что у вас может быть «безреактивный двигатель», эквивалентна вечному двигателю: нечто, явно нарушающее известные законы физики. Действие без равной и противоположной реакции — или, как иногда утверждают их сторонники, вообще без реакции — перевернуло бы огромное количество наших знаний о Вселенной. Тем не менее, это никогда не останавливало некоторых людей от попыток, поскольку попытки запатентовать устройства, нарушающие законы физики, предпринимаются постоянно. Многие области науки изобилуют ремесленниками, изобретателями и учеными, пытающимися сделать невозможное. EmDrive — последнее повальное увлечение в длинной череде этих претензий.
СПР Лимитед
Несколько лет назад изобретатель по имени Роджер Шойер заявил, что изобрел рабочий прототип именно такого безреактивного двигателя. EmDrive, сокращение от электромагнитного привода, утверждал, что, создав резонаторную полость, заполненную фотонами, где один конец полости уже, чем другой, вы создадите результирующую тягу даже без выхлопа. По словам Шойера и других, эти устройства действительно создавали небольшую, но не нулевую тягу без какой-либо заметной формы выхлопа.
Хотя верующих было много, научный ответ по умолчанию — скептический. Законы физики не так легко нарушить, а законы, которые были хорошо установлены при самых разных испытаниях и условиях, нарушить еще труднее. Когда коллаборация OPERA заявила об обнаружении нейтрино со скоростью, превышающей скорость света, в начале десятилетия, по умолчанию предполагалось, что в их эксперименте был изъян, а не в том, что теория относительности Эйнштейна вдруг оказалась неверной. Когда Понс и Флейшман объявили о холодном синтезе, по умолчанию предполагалось, что их система обнаружения и измерения ошибочна.
И когда Шойер объявил об успехе EmDrive, можно было ожидать, что он обманывал себя.
Роджер Шойер / Satellite Propulsion Research
И обмануть себя очень легко! Особенно, когда вы сами считаете, что изобрели что-то новое или революционное, вы очень хотите, чтобы дела шли в пользу того, что вы сделали новое открытие. Но именно поэтому требуется независимое подтверждение и проверка в качестве первого шага перед принятием новых, революционных идей. Как однажды сказал Ричард Фейнман:
Для успешной технологии реальность должна иметь приоритет над связями с общественностью, так как природу нельзя обмануть.
Людей легко обмануть. А вот саму Вселенную обмануть гораздо сложнее.
Peter Thieberger, 2011
Тайна стала еще глубже в 2016 году, когда группа НАСА во главе с энтузиастом диких идей Гарольдом «Сонни» Уайтом построила свой собственный прототип, испытала его и обнаружила, что тяга действительно существует. что они не могли объяснить. Когда они включили питание устройства, они увидели дополнительную тягу и вообще не заметили какой-либо «реакции», чтобы сбалансировать это действие. Это означало бы, если бы это было правильно, насильственное ниспровержение законов физики, как мы их понимали. Когда вы смотрите на данные, которые команда собрала и опубликовала, кажется, что есть довольно четкая подпись, ну, что-то .
Х. Уайт и др., «Измерение импульсной тяги из закрытой радиочастотной полости в вакууме», AIAA 2016
Но является ли это свидетельством новой физики? Или все экспериментальные группы обманывали себя, включая команду Сонни Уайта? Согласно новой статье, опубликованной на этой неделе командой под руководством Мартина Таймара, был один эффект, который не учитывала ни одна из команд: магнитные поля, создаваемые электрическими проводами, питающими предполагаемый EmDrive.
Форумы космических полетов НАСА, через Криса Бергина
Электрические и магнитные поля и силы сложны именно потому, что электромагнитное поле невероятно мощное.
Каждый раз, когда у вас есть движущийся электрический заряд, вы создаете ток, который сам по себе создает магнитное поле. Каждый раз, когда магнитное поле изменяется, оно индуцирует электрическое поле. Поскольку каждый атом состоит из положительных и отрицательных электрических зарядов, неизбежно, что почти все может иметь небольшое электромагнитное поле. Даже сама Земля благодаря механизмам в ядре нашей планеты имеет собственное внутреннее магнитное поле. И это становится во много раз хуже, когда вы смотрите на экспериментальные установки EmDrive и устройств, подобных EmDrive, и видите все токоведущие провода, ведущие к аппарату и обратно.
Команда Таймара впервые сделала настройку EmDrive, которая устранила эту потенциальную систематическую ошибку. Есть два класса ошибок, которые могут возникать в экспериментальной физике:
- Статистические ошибки, когда измеряемому объекту присуща неопределенность или случайность.
Многочисленные последующие измерения приведут к усреднению этого типа ошибки. - Систематические ошибки, при которых ваши экспериментальные результаты изначально предвзяты из-за того, как вы настроили свой эксперимент. Каждое измерение, которое вы делаете, будет смещено таким же образом.
Многочисленные последующие измерения приведут к усреднению этого типа ошибки.Невидимой систематикой было разрешение OPERA нейтрино со сверхсветовой скоростью, и ожидалось, что это будет разрешение и для EmDrive, поскольку другие возможные объяснения были крайне спекулятивными.
Roger Shawyer / SPR Ltd.
Результаты Таймара точно соответствуют объяснению систематической ошибки: при правильно экранированном аппарате, без дополнительных электромагнитных полей, наводимых проводами, тяга не наблюдается ни при какой мощности.
. Они пришли к выводу, что эти индуцированные электрическими проводами поля, явно присутствующие в других установках, являются вероятными виновниками наблюдаемой необъяснимой тяги:
Наши результаты показывают, что магнитное взаимодействие от недостаточно экранированных кабелей или двигателей является основным фактором, который необходимо учитывать при правильном измерении тяги в мкН для устройств этого типа.
Насколько нам известно, для ракет по-прежнему требуется топливо. EmDrive вовсе не бесшумный привод, и все законы физики должны работать. Короче, мы обманули себя.
NASA / MSFC
Наука никогда не кончается, и эта статья, какой бы убедительной она ни была, наверняка не станет последним словом в этой теме.
Многие будут продолжать исследовать его, строить прототипы и искать сигнатуры тяги без какого-либо выхлопа: действие без реакции. Возможно, что при некоторых до сих пор неизвестных условиях закон действия-противодействия нарушается на каком-то уровне. Но EmDrive, вероятно, не так. Противодействие электромагнитным полям, создаваемым вашими собственными электрическими проводами, не является нарушением принципа действия-противодействия и не может питать космический корабль. EmDrive был объявлен «невозможным» космическим приводом, который казался слишком хорошим, чтобы быть правдой. Проверка требуется всегда, как и полное устранение систематических ошибок. Нас, людей, легко обмануть, но природу обмануть не так-то просто. Похоже, что вечный двигатель, каким он был всегда, до сих пор является нашей несбыточной мечтой.
(например, при диаметре отсечки групповая скорость равна нулю, длина волны ведущей волны бесконечна, но диаметр явно не равен нулю.)
уравнение 16 теоретической статьи). Как только EmDrive выключается, законы Ньютона гарантируют, что движение будет постоянным, если на него не действует другая сила.
Испытания на электромагнитную совместимость были проведены на приборах для устранения эффектов наводки ВЧ.
Да, все основные микроволновые технологии, технологии электропитания, теплоснабжения и управления аналогичны бортовому оборудованию, используемому в настоящее время на мощных спутниках связи.