Содержание
EmDrive — это просто / Хабр
Время от времени честных интернет-пользователей интригуют сообщениями об микроволновом двигателе EmDrive, состоящем из СВЧ-генератора и резонатора, и создающем тягу в нарушение законов сохранения. Из популярных описаний изобретения невозможно понять принцип его действия, даже у титулованных авторов. Похоже, они его просто не знают.
Решил копнуть поглубже и обнаружил искомое по меньшей мере в двух источниках:
в описании патента Роджера Шойера и в статье Шойера.
Изобретение по сути представляет собой замкнутый радиоволновый резонатор, ограниченный конической и двумя плоскими поверхностями — «крышками», как показано на рис.1:
<img src=»» alt=«image»/>
Рис.1
Оказывается, заявленный принцип действия заключался в том, что при движении электромагнитной волны к узкому концу резонатора групповая скорость волны (V1) уменьшается, при движении к широкому возрастает (V2).
Поэтому реакция при отражении волны от широкого конца резонатора должна быть больше, чем от узкого.
Результирующая — тяга (F) должна быть направлена в сторону широкого конца.
Действительно, из теории волноводов известно, что групповая скорость волны вблизи критической частоты сильно зависит от диаметра волновода, (видимо, данный конус рассматривается автором EmDrive как волновод с переменным сечением).
Также не противоречит теории прямая зависимость импульса волны от групповой скорости. Но, во-первых, электромагнитное поле внутри резонатора считается результатом суперпозиции волн, каждая из которых при движении между стенками не получает никакого приращения скорости и импульса по абсолютной величине, только меняет направление при отражении от стенок. Поэтому повода сомневаться в законе сохранения импульса эти волны не дают.
Во-вторых, волны несут импульс не только вдоль оси волновода или резонатора, но и создают давление (P) на коническую стенку(рис.1). Результирующая этого давления имеет осевую составляющую (F1), направленную противоположно силе тяги (F), заявленной Шойером.
Эта составляющая им не учтена, но нет причины сомневаться, что эти силы уравновесят друг друга.
Мое желание докопаться до истины было связано с тем, что очень давно я придумал аналогичный двигатель без отдачи, только с более простой и очевидной идеей, в чем предлагаю убедиться.
Для этого рассмотрим силы, действующие на рамку с током i (рис.2, вверху),
свойства которой лежат в основе работы большинства электродвигателей. Силы (F), действующие на элементы рамки стремятся ее разорвать. При этом каждому элементу рамки соответствует другой с противоположным направлением действующей на него силы, так что их равнодействующая равна нулю.
Рис.2
Удалим кусок рамки, как показано на рис.2 внизу. Постоянный ток протекать теперь не может, но для переменного разрыв не препятствие благодаря емкости разомкнутых концов рамки. Этот ток через пустоту называется током смещения, он играет важную роль в максвелловской теории электромагнитного поля.
Как видим, сила F, приложенная к правому элементу рамки не уравновешивается теперь левым элементом, которого нет и рамка должна получать импульс, вопреки закону сохранения.
Ток в такой разомкнутой рамке может быть совсем не маленьким. Если частота тока приближается к резонансной для данных размеров (теория длинных линий), его величина приближается к току короткого замыкания.
Кстати, излучение в данном рассуждении не играет роли, так как можно рамку поместить в экран или заменить отрезком закрытой коаксиальной линии. Модель такого устройства была построена и испытана, только до публикаций и мировой известности дело не дошло.
P.S. Идею с рамкой я проверял на устройстве из четвертьволнового коаксиального резонатора и лампового генератора, настроенных на частоту примерно 400 мгц. Коаксиальный резонатор по форме — сильно увеличенный отрезок коаксиальной передающей линии, замкнутой на одном конце. Результат был нулевой.
Описание это не предложение строить и испытывать, это хороший пример физического парадокса, который каждый читатель может попытаться решить.
Выявлена причина, по которой движок EmDrive не работает
Если вы любитель космоса и всего, что в нем происходит, особенно проектов, исследований и достижений, которые выполняются в этой огромной технической области, наверняка когда-нибудь вы слышали об этом своеобразном двигателе.
ЭмДрайв, механизм настолько странный, что ни один НАСАв то время удалось выяснить, почему это сработало и как это можно было сделать.
Если вдаваться в подробности, особенно если вы не слишком хорошо помните, почему этот двигатель стал таким знаменитым, расскажите, что это было за разработан британским инженером Роджером Шоуером в 2006 году. Революционная идея, которую он представил, заключалась в том, что для работы ему не нужно было использовать какой-либо тип обычного топлива, более того, потому что в его конструкции не было никаких движущихся частей, с тех пор для создания импульса. Необходим был трансформатор, способный преобразовывать электричество в микроволны, которые помещались в конусообразную камеру, способную генерировать импульс.
Индекс
- 1 Наконец-то раскрыто, почему движок EmDrive, кажется, работает
- 2 Несмотря на вложенные ресурсы, НАСА не смогло объяснить, почему EmDrive работает должным образом.
- 3 Последнее исследование, проведенное учеными из Дрезденского университета, показывает, что EmDrive работает за счет магнитного поля Земли.
Наконец-то раскрыто, почему движок EmDrive, кажется, работает
Как и ожидалось, многие инженеры были готовы в то время попытаться проверить эту теорию, и все они пришли к одному и тому же выводу: двигатель, несмотря на то, что буквально противоречил закону сохранения движения НьютонаОн действительно произвел минимум импульса, которого было недостаточно, чтобы избежать силы гравитации нашей планеты, но который в космосе мог бы стать решением всех человеческих проблем.
Любопытно, что несмотря на то, что было много центров, исследовавших принцип работы двигателя, все они подтверждали, что небольшой импульс существовал, ни одного, даже создатель самого мотора не смог объяснить физические принципы, которые управляли им. Возможно, на данный момент самое популярное исследование было проведено НАСА в конце 2016 года, в ходе которого был сделан вывод о том, что, хотя EmDrive дал небольшой толчок, они не знали, как он был произведен и почему.
Подпишитесь на наш Youtube-канал
Несмотря на вложенные ресурсы, НАСА не смогло объяснить, почему EmDrive работает должным образом.
В качестве подробности скажу вам, что именно НАСА вложило ресурсы в изучение такого двигателя, как EmDrive, не зря были приняты чрезвычайные меры, направленные на обнаруживать и изолировать любые возможные явления, которые могут исказить измерения или что, аналогичным образом, он обладал свойством вызывать импульс, вызванный любым типом нежелательного фактора или эффекта. Мы должны иметь в виду, что в этом смысле все меры предосторожности были незначительными, особенно если учесть, что импульс, вызванный EmDrive, очень мал.
После проведения многочисленных тестов, пытающихся изолировать EmDrive от любого типа взаимодействия с другими объектами, присутствующими в его окружении или возможных сил, даже анализируя магнитные поля, изменения температуры двигателя, тепловые токи конвекции, статическое электричество, вибрации, испарение газов в камера .
.. они не обнаружили ничего, с чем можно было бы спорить, почему гипотетический невозможный двигатель работал. К сожалению, как мы теперь знаем, они забыли, что Земля генерирует собственное магнитное поле.
Последнее исследование, проведенное учеными из Дрезденского университета, показывает, что EmDrive работает за счет магнитного поля Земли.
Как выяснила группа исследователей из Дрезденский университет, во время своих тестов они решили не используйте прототипы EmDrive, которые путешествуют из лаборатории в лабораторию для тестирования, но буквально они построили свои собственные используя новейшие доступные производственные технологии. Благодаря этому буквально была изготовлена гораздо более совершенная версия двигателя. В свою очередь были спроектированы новая вакуумная измерительная камера и лазерная система, способная обнаруживать даже самую незаметную тягу.
После всего этого начались испытания, и снова EmDrive смог создать минимальную тягу, силу, которая, как ни странно, не менялась, даже когда он должен был, действительно, его EmDrive создавал тягу даже без необходимости микроволн в камере.
Именно в этот момент исследователи поняли, что то, что произвело тяга должна была быть внешним фактором и, посчитав, они обнаружили, что Этот небольшой импульс согласуется с нежелательным взаимодействием между магнитным полем Земли и проводами микроволнового усилителя двигателя..
Является ли EmDrive НАСА ключом к сверхскоростным космическим путешествиям? Будьте готовы к плохим новостям!
Наука
Вероятность того, что у нас наконец-то появится двигательная установка космического корабля, способная изменить мир, астрономически мала. Вот почему.
Нил В. Патель
Если люди намерены сделать межзвездные космические путешествия обычным явлением в будущем, им нужно будет изобрести новый вид двигательной техники, которая сможет запускать транспортные средства на большие расстояния. расстояния в более короткие сроки. Легче сказать, чем сделать, конечно.
На данный момент у нас есть масса идей, которые кажутся невероятными на бумаге и нелепыми в реальной жизни.
Показательный пример: EmDrive, предлагаемая технология электромагнитного двигателя, которая продвигает космический корабль вперед за счет окружающей микроволновой энергии. Транспортное средство, летящее через космический вакуум, может использовать EmDrive для ускорения без реальной формы топлива (то есть топлива). Это не только ускорит перемещение с планеты на планету, но и устранит любые проблемы с распределением места и веса для хранения топлива.
Это тоже бред. Да, если бы EmDrive работал, мы могли бы начать отправлять дерьмо на Плутон через 18 месяцев (в отличие от нынешних сроков от 9 до 12 лет). Но, к сожалению, EmDrive не работает в соответствии с современными законами физики — в частности, закон сохранения импульса (т. е. импульс не изменяется, если на данную систему не действуют внешние силы).
И вот мы здесь — боремся с очередным объявлением о том, что рассвет EmDrive уже близок.
Последний слух основан на сообщении на форуме NASA Spaceflight, где инженер НАСА Пол Марч утверждает, что EmDrive в настоящее время находится на экспертной оценке:
«Лаборатория Eagleworks НЕ мертва, и мы продолжаем идти по пути, заданному нашим руководством НАСА. . После этого я не могу сказать больше, кроме как послушать доктора Родала по этой теме, и, пожалуйста, наберитесь терпения в отношении того, когда будет опубликована наша следующая статья EW. Экспертная оценка проходит очень медленно…»
Eagleworks — экспериментальная лаборатория в Космическом центре Джонсона. Он был начат с явной целью изучения альтернативных двигательных технологий — и нашел именно буксы.
Есть ли шанс, что EmDrive действительно работает и действительно проходит экспертную оценку, пока мы говорим? Конечно, есть шанс. Но есть также шанс, что вы сможете остановить время или даже отправиться в прошлое. EmDrive настолько причудливо переворачивает законы физики в нормальных ситуациях, что единственный способ, в котором эта технология может реально работать, — это какая-то феноменальная ситуация.
Если мы хотим, чтобы космические путешествия стали нормой в будущем, мы должны начать продвигать идеи, которые имеют больше смысла, чем эта.
При этом Марч может просто иметь в виду новое открытие или тест, который не обязательно доказывает, что EmDrive работает, а скорее устанавливает еще один блок, который может помочь привести к совершенно новому двигательному механизму. Это, безусловно, было бы долгожданным событием. Давайте просто немного сократим шумиху вокруг варп-двигателя.
Похожие теги
- Физика
- NASA
Поделиться:
«Невозможный» EmDrive прошел экспертную оценку любое топливо. Это означает, что он не требует топлива, кроме электричества, которым вы его качаете.
Это отличный заголовок, но этот двигатель не нарушает третий закон физики Ньютона — закон сохранения импульса. EmDrive предназначен для преобразования импульса электромагнитных волн в тягу, хотя вам нужно быть физиком, чтобы понять, как это работает.
Это устройство является предметом жарких споров в течение нескольких лет: одни верят в машину, другие утверждают, что она не работает, потому что нарушает законы физики, а третьи утверждают, что она работает и действительно нарушает законы. физики. Но недавняя рецензируемая статья — Измерение импульсной тяги от закрытого радиочастотного резонатора в вакууме — заставил всех о многом задуматься.
В этом исследовании, проведенном группой из Космического центра НАСА имени Джонсона, EmDrive был протестирован в почти вакууме, чего раньше не было и которое рассматривалось как очень важный шаг. Они обнаружили, что двигатель действительно создавал тягу в размере 1,2 ± 0,1 миллиньютона на киловатт мощности. Может быть какая-то ошибка в экспериментальной установке или какая-то неожиданная причина для результата, но это важная веха для этой технологии.
Если EmDrive станет нашим новым предпочтительным двигателем, космические путешествия станут намного быстрее. Например, добраться до Марса за 10 недель быстрее.
EmDrive изо всех сил пытается родиться
EmDrive получил свою известность два года назад на крупной конференции по двигателям. Это могло быть полностью проигнорировано, но концепция была представлена NASA Eagleworks, передовой исследовательской группой в Космическом центре Джонсона. Так что люди обратили внимание.
Первоначально EmDrive был испытан более десяти лет назад, примерно в 2001 году, британской компанией Satellite Propulsion Research LTD. Их исследования проводились под руководством Роджера Дж. Шойера.
С тех пор несколько исследователей работали над этой технологией, и было даже высказано предположение, что этот двигатель можно использовать для определения курса Международной космической станции на ее орбите вокруг Земли.
Но эту идею не восприняли всерьез, потому что она кажется невозможной, хотя Роджер Шойер объяснит, что она построена по законам физики и фактически работает благодаря им. Также никогда не проводились тесты в вакууме, где можно исключить множество искажающих факторов — до сих пор.
EmDrive работает, но как?
Сейчас практически все признают, что EmDrive создает тягу, но не все согласны с тем, как это происходит. На самом деле, никто толком не знает, как это работает.
Это двигатель без двигателя, то есть он работает без топлива. Топливо — это то, что вы выбрасываете, чтобы толкнуть вас вперед в ракете — выхлопные газы выбрасываются на очень высокой скорости. Существуют и другие системы тяги без двигателей, например, солнечные паруса, но они не настолько мощные.
Основная идея — металлический барабан, известный как «медное ведро», открытый с одного конца. Микроволны выстреливаются в барабан, и они отскакивают туда-сюда, создавая давление внутри. Поскольку он открытый и сужается, давление давит в одном направлении, заставляя устройство двигаться.
Авторы этого изображения и изображения выше: ARC
EmDrive создает небольшую силу — 1,2 ± 0,1 миллиньютона на киловатт — но все равно в 100 раз сильнее солнечного паруса.
И в течение длительного периода времени даже это небольшое давление может разогнать космический корабль до невероятной скорости. Корабли, построенные с таким приводом, также значительно снижают вес, потому что им не нужно перевозить топливо, такое как газ, — устройство работает только на электричестве.
Будучи оптимизированным как двигатель для космических путешествий, EmDrive может изменить то, как мы исследуем космос. Он может доставить нас на Марс всего за 10 недель по сравнению с 6 месяцами с современными ракетами. Мы могли бы добраться до Альфы Центавра всего за 92 года, по сравнению с тысячами лет. Это намного меньше времени, проведенного в космической ванной.
Несмотря на то, что это рецензируемая статья, это не означает, что EmDrive подходит для космических полетов. Могут быть и другие причины измеренной тяги или источники ошибки, которые не были учтены. Но пока, если вы заинтересованы в том, чтобы отправиться на Марс или любую другую планету или звездную систему в разумные сроки, это то, на что стоит обратить внимание.