«Невозможный двигатель» оказался действительно невозможным
23 мая 2018
Hi-News.ru
Исследователи из Дрезденского технического университета измерили тягу «невозможного двигателя» EmDrive, не требующего для работы топлива и нарушающего закон сохранения импульса, и пришли к выводу, что никакой магии здесь нет. Эксперимент показал, что зарегистрированная тяга объясняется недостаточным экранированием установки и, как следствие, ранее неучтенным воздействием магнитного поля Земли. О своих выводах ученые поделились на конференции Space Propulsion Conference.
Фото: Hi-News.ruHi-News.ru
Исследователи под руководством Мартина Таймара измеряли тягу EmDrive с помощью крутильной установки, которую она последовательно совершенствовала в течение четырех лет. Принцип работы этой установки напоминает крутильные весы, изобретенные в конце XVIII века и применявшиеся для экспериментальной проверки законов Кулона и Ньютона. Крутильные весы представляют собой уравновешенный рычаг, подвешенный на вертикальной нити.
Когда на рычаг действуют внешние силы, он поворачивается, и по углу отклонения можно судить о величине приложенных сил. В установке немецких ученых вместо нити использовались чувствительные крутильные пружины, которые удерживали камеру с двигателем, а смещение камеры измерялось с помощью лазерного интерферометра. Это позволило зафиксировать силу тяги величиной порядка нескольких микроньютонов.
Видео дня
Камера для проведения эксперимента и ее схема
Разумеется, исследователи постарались как можно сильнее сократить возможное воздействие внешних сил, которое можно было бы спутать с тягой от «невозможного двигателя». Для этого камера была установлена на отдельном бетонном блоке, подавляющем вибрации фундамента. Камеру откачали до давления порядка одного паскаля (в 100 тысяч раз меньше атмосферного), защитили все важные части установки от внешнего электромагнитного излучения с помощью металлических листов, а также старались не допускать перегревания электроники, контролируя ее температуру с помощью инфракрасных камер.
Перед проведением основных экспериментов физики откалибровали установку, чтобы убедиться, что они действительно исключили все внешние факторы. Наконец, при измерениях тяги исследователи поворачивали двигатель внутри камеры, чтобы проверить, не сказываются ли на результатах какие-нибудь неучтенные факторы. В идеальной ситуации, когда таких факторов нет, направление смещения камеры должно быть противоположно направлению тяги двигателя — так, при угле поворота двигателя 0 градусов смещение камеры положительно, при 180 градусов отрицательно, а при угле 90 градусов — вообще отсутствует.
Измерения с двигателем EmDrive показали несколько иное поведение. Конечно, при нулевом угле сила тяги достигала четырех микроньютонов при мощности усилителя порядка двух ватт, а при повороте двигателя на 180 градусов смещение меняло знак. Таким образом, получалось, что отношение силы тяги к мощности примерно равно двум миллиньютонам на киловатт, что почти в два раза больше, чем результаты предыдущих экспериментов.
Тем не менее при угле 90 градусов физики все так же регистрировали смещение камеры, хотя оно должно было отсутствовать. Кроме того, при подавлении силы электромагнитных колебаний внутри двигателя почти в сто тысяч раз величина тяги практически не изменялась. Это значит, что в действительности наблюдаемая в эксперименте тяга была связана не с двигателем, а с неучтенными внешними факторами.
В качестве таких факторов может выступать магнитное поле Земли, отмечают исследователи. Физики добавляют, что все участвующие в эксперименте приборы были экранированы, а также использовались коаксиальные кабели везде, где только можно, однако поле все равно могло проникнуть внутрь установки через места их соединений. Конечно, оно должно было сильно ослабиться, однако величина измеренной тяги так мала, что ее вполне можно списать на этот эффект. В самом деле, напряженность магнитного поля Земли примерно равна 50 микротесла, а сила тока, питающего усилитель, достигала двух ампер. Используя закон Ампера, легко рассчитать, что в таких условиях тягу около двух микроньютон может создать участок провода длиной всего два сантиметра.
Для устранения этой силы следует экранировать усилитель и камеру одновременно, увеличивая размер металлической клетки Фарадея. Авторы статьи подчеркивают, что во всех предыдущих измерениях тяги EmDrive такое экранирование не производилось, а потому их результаты следует тщательно перепроверить.
Люди давно мечтают о межзвездных путешествиях, однако осуществить эту мечту мешает множество технических трудностей. Одна из самых больших — необходимость нести на борту космического корабля огромную массу топлива, поскольку иных технологий, позволявших бы развивать высокие скорости в космическом пространстве у нас пока нет. Мы полагаемся на реактивную тягу, и в этом как раз заключена одна из проблем.
Чтобы космический корабль смог долететь до ближайшей к Солнечной системе звезде — Проксиме Центавра, (расстояние около 4,2 светового года), — потребуется масса топлива, сравнимая с массой Солнца.
В настоящий момент ведутся разработки альтернативных способов разгона космических кораблей, например, с помощью тех же солнечных парусов, которые используют для движения энергию солнечного ветра или лазерного излучения.
Например, проект Breakthrough Starshot предлагает запустить к Проксиме Центавра крошечные корабли (массой около одного грамма), которые будут разгоняться за счет солнечного ветра и достигнут звезды в течение двадцати лет. Однако такие технологии невозможно масштабировать на «человеческие» размеры.
Двигатель EmDrive, еще одна альтернатива реактивной тяге, подавал надежды как технология, которая откроет нам путь к межзвездным путешествиям. Двигатель был предложен Роджером Шойером еще в 1999 году. Он состоит из несимметричного резонатора и магнетрона, который направляет в него электромагнитное излучение и возбуждает стоячие электромагнитные волны. В свою очередь, из-за несимметричности конструкции волны создают различное давление на стенки двигателя и являются источником тяги.
Работа такого двигателя нарушает закон сохранения импульса, один из фундаментальных законов физики. Однако многочисленные эксперименты утверждали, что тягу EmDrive все-таки создает. Например, в опубликованной в ноябре 2016 года работе инженеры из NASA сообщали о тяге около 80 микроньютонов при приложенной электрической мощности порядка 60 ватт.
А в сентябре прошлого года о работающем прототипе двигателя, «невозможного» с точки зрения науки, объявили также китайские исследователи.
Другое,NASA,
Ученые не могут найти подвох в «невозможном» двигателе EmDrive: luckyea77 — LiveJournal
27 июля немецкие ученые представили новые экспериментальные результаты изучения противоречивого и «невозможного» EmDrive на форуме Propulsion and Energy в Американском институте аэронавтики и астронавтики в Орландо. Их презентация прошла под названием «Измерения прямой тяги EmDrive и оценка возможных побочных эффектов».
Ведущий Мартин Таймар занимает пост заведующего кафедрой космических систем в Дрезденском технологическом университете и является профессором в области космических двигательных систем и прорывных двигательных систем физики.
Революционная разработка для космических путешествий
EmDrive (Electro Magnetic Drive, электромагнитный двигатель) использует электромагнитные микроволновые полости для прямого преобразования энергии в тягу без необходимости использовать топливо.
Впервые предложенный Satellite Propulsion Research, британской исследовательской компанией, основанной аэрокосмическим инженером Роджером Шойером, концепт EmDrive был ожидаемо отвержен большей частью научного сообщества как нарушающий законы физики, в том числе и закон сохранения импульса.
Тем не менее NASA Eagleworks — продвинутая исследовательская группа в области двигательных систем под руководством Гарольда Уайта в Космическом центре Джонсона — исследовала EmDrive и представила обнадеживающие результаты испытаний в 2014 году на 50-й Joint Propulsion Conference.
Уайт предположил, что тяга EmDrive порождается виртуальными частицами в квантовом вакууме, которые ведут себя как ионы топлива в магнито-гидродинамических двигательных системах, добывающих «топливо» из самой ткани пространства-времени и устраняющих необходимость использования топлива. Хотя многие ученые раскритиковали теоретическую модель Уайта, другие считают, что он хотя бы указывает в правильном направлении.
В неофициальных кругах разгорелось бурное обсуждение EmDrive и похожих предложений двигательных космических установок вроде Cannae Drive.
Шойера часто отвергали научно-исследовательские учреждения, поскольку у того не было рецензируемых научных публикаций, но у Уайта и Таймара послужной список безупречен, поэтому отказать им из праздного презрения невозможно. Физика — экспериментальная наука, и тот факт, что EmDrive работает, подтвержден в лаборатории. «Впервые в этом участвует кто-то с хорошо оборудованной лабораторией и с мощным бэкграундом, исключающим ошибку в эксперименте, а не инженеры, которые могут бессознательно выдавать желаемое за действительное», — пишет Wired, ссылаясь на работу Таймара.
Ресурс Hacked получил в свое распоряжение копию работы Таймара, написанную в соавторстве с Г. Фидлером.
«Наши измерения подтверждают тягу, ожидаемую из предыдущих заявлений, после тщательного изучения тепловых и электромагнитных помех, — пишут ученые. — В случае успеха, это может произвести революцию в сфере космических путешествий».
Природа наблюдаемой тяги по-прежнему остается неясной.
«Необходимо провести дополнительные испытания с целью изучения магнитного взаимодействия линий электропередачи, используемых для жидких металлических контактов, — делают вывод ученые. — Тем не менее мы действительно наблюдаем тягу, близкую к фактическим прогнозам, после устранения многих возможных источников ошибок, что может служить основанием для дальнейшего исследования этого феномена. Следующие шаги включают в себя лучшее магнитное экранирование, дальнейшие вакуумные испытания и улучшенные модели EmDrive с более высокими Q-факторами и электроникой, которая позволит внести настройки для оптимальной работы».
Вопреки сенсационным заявлениям, которыми пестрит пресса, EmDrive не является «варп-двигателем» для путешествий быстрее скорости света. Однако он может, если следовать действующим экспериментальным доказательствам, быть революционной разработкой для создания быстрого и дешевого космического транспорта.
Wired отмечает, что EmDrive мог бы добраться до Плутона меньше чем за 18 месяцев, а также исследовать спутники Сатурна всего за три года.
«Небольшой ущерб нашим физическим теориям вполне приемлем, если мы получим рабочий космический двигатель», — шутят эксперты. И с этим трудно не согласиться.
НАСА тестирует ЭМ-привод — блог NeuroLogica
Я настроен скептически. Я знаю, ты в шоке. Когда вы выздоровеете, взгляните на эту статью о том, как НАСА «проверяет» якобы невозможный двигатель.
Суть в том, что я просто не верю в это. Я могу ошибаться. Надеюсь, я ошибаюсь. Я не обязательно думаю, что результаты испытаний НАСА не соответствуют действительности, просто я не думаю, что они «подтвердили», что безтопливный двигатель — это то, что говорят его сторонники.
Моя реакция идентична заявлению, сделанному в 2011 году, что группа исследователей обнаружила, что нейтрино движутся быстрее света. Я тоже не поверил этим результатам. Исследователи были очень осторожны, они тщательно проверяли каждый аспект своего эксперимента и объявляли результаты только тогда, когда были уверены, что исключают все ошибки.
Физическое сообщество не поверило в это, но они проявили должную осмотрительность. После дальнейшего анализа было обнаружено, что результаты были ошибкой — артефактом, внесенным в экспериментальную установку. Первоначальный скептицизм подтвердился.
Утверждения о машине, которая может обеспечить тягу без топлива, столь же неправдоподобны и противоречат законам физики, как и нейтрино, движущиеся быстрее света или машин со свободной энергией. Конечно, всегда возможно, что наше понимание Вселенной является неполным в том смысле, что одно из этих явлений может быть правдой, но наше нынешнее понимание требует крайнего начального скептицизма. Такая позиция имеет очень хорошую историю, подтверждающую ее.
В то же время я не стал бы вкладывать ни цента собственных денег в компанию, которая утверждает, что изобрела машину свободной энергии, и я не думаю, что наши налоги должны финансировать такие исследования. Это хуже, чем играть в лотерею.
Создание тяги без топлива аналогично.
Кажется, что нарушается закон сохранения импульса. Законы сохранения в физике являются одними из самых надежных и твердых из открытых нами законов Вселенной. Ученые не должны праздно рассуждать об их нарушении.
Идея здесь состоит в том, чтобы создать двигатель, который преобразует энергию в тягу без необходимости ускорять топливо в противоположном направлении. Это изменило бы космические путешествия и сделало бы реальностью такие вещи, как ховеркары. Возможно, самым большим ограничением космических путешествий является то, что вы должны носить с собой топливо и топливо. Это означает, что вы также должны разгонять топливо и топливо, а также топливо для разгона этого топлива и т. д. Большая часть энергии, затрачиваемой на вывод на орбиту, уходит на подъем топлива, необходимого для выхода на орбиту.
Для большинства ракет, используемых сегодня, топливом является топливо. Однако есть двигатели, которые генерируют энергию для ускорения отдельного топлива, например, ионный двигатель.
Существуют также конструкции, которым не требуется топливо, например солнечные паруса или использование лазера для толкания космического корабля. Плунжерные приводы спроектированы таким образом, чтобы зачерпывать топливо на ходу (из разреженного газообразного водорода в космосе). Многие из этих технологий являются теоретическими или обеспечивают очень небольшую тягу.
Представьте себе, однако, если бы у нас было устройство, которое могло бы превращать энергию непосредственно в тягу без необходимости в топливе, используя какую-то экзотическую особенность физики. Это то, что некоторые люди утверждают, что они разработали.
НАСА недавно провело испытания одной конструкции и опубликовало результаты в документе, озаглавленном: Аномальная тяга, создаваемая радиочастотным испытательным устройством, измеренная на торсионном маятнике с малой тягой. В статье они не рассуждают о задействованной физике, просто тестируют диск. Они обнаружили: «Приблизительно 30-50 микроньютонов тяги были зарегистрированы в испытательном образце с электрическим двигателем, состоящим в основном из радиочастотного (РЧ) резонатора, возбуждаемого на частоте примерно 935 мегагерц».
Они правильно называют это «аномальной тягой», что просто означает, что они не знают, откуда она исходит. Они не заключают, что это бестопливная тяга или что их испытания подтверждают предположения сторонников. Я также нахожу очень важным, что эта аномальная тяга очень мала – 30-50 микроньютонов. Один ньютон — это сила, необходимая для придания массе 1 кг ускорения 1 м/с/с. Так что эта тяга составляет 30-50 миллионных ньютона.
По таким крошечным аномалиям трудно делать однозначные выводы. Тот факт, что сила настолько мала, означает, что даже очень незначительных ошибок в экспериментальной установке или неизвестных факторов, влияющих на измерение, может быть достаточно для объяснения результатов. Вы не можете просто экстраполировать такие небольшие эффекты и предполагать, что они будут увеличиваться. Это вечная ошибка претендентов на вечный двигатель — они находят крошечные аномалии и наивно верят, что они будут расти.
Другая возможность состоит в том, что аномальная тяга является подлинной и вызвана каким-то тонким физическим эффектом, настолько тонким, что это все, что вы получите, и он не увеличится.
Больше тяги может и не быть.
Сторонники утверждают, что даже небольшая тяга полезна в космосе и с годами может обеспечить значительное кумулятивное ускорение. Это, конечно, также станет окончательным испытанием. Если инженеры смогут построить корабль, используя эту форму тяги, и использовать ее для ускорения зонда, это будет впечатляющим доказательством. Это похоже на мой вызов гуру бесплатной энергии — звоните мне, когда вы запускаете свой дом или даже большой двигатель со своего устройства (фактически выполняя работу без какого-либо «дополнительного» источника энергии).
На данный момент мое отношение к испытаниям НАСА этого предполагаемого двигателя без топлива такое же, как и к нейтрино со скоростью, превышающей скорость света. Я думаю, гораздо более вероятно, что это окажется какой-то экспериментальный артефакт, чем действительно новое явление. Это потребует тщательной независимой репликации, достаточной, чтобы взволновать сообщество физиков, прежде чем я тоже буду взволнован.
Я искренне надеюсь, что ошибаюсь. Я хочу свою летающую машину так же сильно, как и любой другой парень.
9Двигатель 0000 EmDrive, который может произвести революцию в освоении космоса, бросает вызов законам физики — статья НАСА — RT Viral
Статья NASA Eagleworks о технологии космических двигателей EmDrive наконец-то опубликована. Это показывает, что двигатель ракеты с электромагнитным приводом действительно работает, но, по-видимому, нарушает третий закон движения Ньютона.
Впервые предложенный в 1999 году, EmDrive использует электромагнитные волны в качестве топлива и отбрасывает микроволны внутри конусообразного металлического контейнера для создания тяги.
Просочившаяся версия долгожданного отчета была опубликована на форуме NASA Spaceflight ранее в этом месяце, но рецензируемый документ с открытым исходным кодом под названием «Измерение импульсной тяги из закрытой радиочастотной полости в вакууме» в настоящее время опубликовано Американским институтом аэронавтики и астронавтики (AIAA).
Притягивание «ледяного сердца» Плутона сместило ось карликовой планеты — исследования https://t.co/p7HUZSXVyrpic.twitter.com/yeC3Fyu4YO
— RT (@RT_com) 17 ноября 2016 г.
Хотя уровень тяги был довольно низким, было обнаружено, что лаборатория НАСА Eagleworks постоянно способна генерировать 1,2 миллиньютона на киловатт тяги в вакууме.
«Данные по тяге в прямом, обратном и нулевом режимах показали, что система стабильно работала при 1,2 ± 0,1 мН∕кВт, что очень близко к средней импульсной характеристике, измеренной в воздухе», говорится в документе, добавляя « был рассмотрен и обсужден ряд источников ошибок».
EMDrive — это машина времени, а также «телепорт» и двигатель искривления пространства. Мы рискнем. pic.twitter.com/GZmnJgzSXW
— SFC Джон Титор (@JohnRenzi2036) 18 ноября 2016 г.
Система явно противоречит третьему закону Ньютона, согласно которому все должно иметь равную и противоположную реакцию.
Для создания импульса тяги в одном направлении требуется, чтобы что-то выбрасывалось, например, топливо или выхлоп, но EM Drive не делает этого.
В документе не объясняется, как это возможно, но предполагается, что «вспомогательная физическая модель, используемая для получения силы на основе рабочих условий в тестовой статье, может быть классифицирована как нелокальная теория скрытых переменных или теория пилотной волны для короткая.»
Команда, составившая документ, проверяла, работает ли диск на самом деле, а не стремилась достичь наибольшей производительности, а это означает, что систему можно сделать еще более эффективной.
Загадочная «сфера» замечена на изображениях Солнца НАСА (ВИДЕО) https://t.co/Er6MN9y37Npic.twitter.com/dC9yUKGMVQ
— RT (@RT_com) 20 ноября 2016 г.
Если ЭМ-привод будет работать, он ускорит исследование космоса, устранив потребность в тяжелом ракетном топливе, что позволит использовать более легкие космические аппараты, которые могут доставить астронавтов на Марс быстрее, чем это возможно с современными технологиями.