Невозможный двигатель

8 ноября, 19:32
NASA полетит на Марс с помощью установки, которая нарушает законы физики

Илон Маск со своими ракетами, возможно, «копает»не в том направлении. NASA успешно испытало двигатель, который функционирует вопреки законам физики и теоретически способен доставить корабль на Марс за 70 суток.

Разговоры о странной установке под названием EM Drive, преобразующей электроэнергию в тягу с помощью электромагнитных микроволновых полостей, идут не первый год. Результаты первых экспериментов были опубликованы еще в 2002 году.

Многочисленные эксперименты после этого также показывали невероятное - двигатель создает тягу вопреки третьему закону Ньютона. И без всякого топлива.

Согласно недавней утечке данных о результатах экспериментов в лабораториях американского космического агентства NASA в очередной раз подтвердили - двигатель работает.

Причем, работает не только в «земных» условиях, но и в ваккууме.

Это означает, что в перспективе возможно создание космического корабля, питаемого от солнечных батарей, которые будут снабжать электричеством двигатель, действующий вопреки законами физики. По крайней мере, тем, которые вот уже пару столетий изучают в школах.

Двигатель без топлива

Двигатель EM Drive был предложен британским инженером Рождером Шойером и его компанией Satellite Propulsion Research в 2001 году. В основе двигателя лежит магнетрон, который генерирует микроволны в резонаторе особой формы. Шойер изначально заявлял, что сам факт наличия волны электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе является источником тяги.

Возможно, когда-нибудь изобретателя Em Drive Роджера Шойера назовут отцом величайшего открытия XXI века

Научный мир возражал, ссылаясь на общепринятые представления о природе вакуума, инерции и электромагнитных волн. Тем не менее, Шойер в 2002 году продемонстрировал экспериментальный прибор, в котором возникла пусть и крошечная, но все же реальная тяга - усилие 0,02 Н.

В 2006 году Шойер с коллегами показали прибор, дающий усилие 0,1 Н.

Идею Шойера подхватили китайские физики. В 2010 году в Северо-Западном техническом университете в городе Сиань был создан аналог EM Drive, развивающий усилие 0,72 Н.

В 2011 году американская компания Cannae создала свою аналогичную разработку под названием Q-Drive.

Наконец, подтянулась крупная артиллерия в лице инженеров NASA. В Космическом центре имени Линдона Джонсона в Хьюстоне под руководством физика Гарольда Уайта была проведена серия тестов. Ученые зафиксировали значительно меньшее усилие, чем Шойер - всего 0,0001 Н.

Однако, и этот результат в NASA назвали «аномальным». Т.е. фактически с этого момента идею Шойера в научном мире стали официально считать рабочей.

Малые значения тяги отчасти объяснялись меньшей мощностью оборудования, которое использовал Уайт. Зато он использовал новейшее сверхчувствительное оборудование.

Уайт применял крутильный маятник для малых сил, который способен обнаруживать силы, измеряемые в микроньютонах. Прибор был установлен в герметичной вакуумной камере из нержавеющей стали. Тесты проводились при комнатной температуре и при нормальном атмосферном давлении.

Скептики - а их всегда хватало - на некоторое время получили поддержку в лице немецкого физика Мартина Таймара, который в 2015 году провел независимый эксперимент в Дрезденском университете.

Таймар не смог подтвердить, что двигатель развивает усилие. Но и полностью опровергать работоспособность метода он не стал.

В августе нынешнего года Em Drive получил новую порцию позитивного освещения в СМИ после того, как глава компании Cannae заявил о намерении протестировать экспериментальный образец двигателя в космосе.

Em Drive напрямую преобразует электроэнергию в тягу вопреки третьему закону Ньютона

Также в конце августа стало известно о том, что научная работа NASA о EM Drive прошла рецензирование в Американском институте аэронавтики.

И вот наконец стали известны подробности этих экспериментов. Двигатель и вправду работает. Причем, в ваккуме тоже. А именно это было чуть ли не основным условием для его применения в условиях космоса.

Ученые из NASA довольно подробно описали свое оборудование и методику экспериментов. Они подчеркивают, что их основной задачей был поиск «аномалий» в условиях эксперимента, которые могли бы привести к появлению тяги, которая противоречит законам физики. Но таких «аномалий» не было.

Ньютон ошибался?

Согласно законам современной физики детище Шойера работать попросту не может, отмечает обозреватель ScienceAlert Фиона Макдональд.

Согласно третьему закону Ньютона, силы возникают лишь попарно. Любая сила, действующая на тело, имеет источник происхождения в виде другого тела. Т.е. любая сила всегда является результатом взаимодействия тел. Никакие силы не могут возникать сами по себе, без взаимодействия каких-то тел, гласит один из фундаментальных законов современной физики.

Если EM Drive работает, значит, третий закон Ньютона не полностью отражает картину мира. Согласно этой устоявшейся картине для того, чтобы давать импульс, система должна отталкивать нечто в противоположном направлении.

Таков принцип, к примеру, реактивных двигателей - основного средства передвижения в современной космической индустрии. Корабли приводят в движение двигатели, которые отталкивают в противоположную сторону струи реактивного двигателя. Это происходит благодаря сжиганию ракетного топлива.

Однако EM Drive топливо не нужно. Он создает усилие попросту отталкивая микроволновые фотоны туда-сюда внутри конической емкости из металла. Это движение заставляет «узкий» конец конуса генерировать тягу в противоположном направлении.

На бумаге это просто не может работать. С законами физики EM Drive не сочетается. Но все же эксперименты один за другим показывают, что он работает.

Вот и утечка данных об очередном эксперименте NASA подтверждает, что невозможный двигатель способен генерировать усилие. И довольно впечатляющее.

Документы, попавшие в распоряжение СМИ, показывают, что в вакууме EM Drive производит усилие 1,2 мН на киловатт. На самом деле, это не так уже и мало.

К примеру, современные реактивные двигатели, применяемые в космической индустрии - так называемые двигатели на эффекте Холла - создают усилие 60 мН на киловатт. Но для этого им требуется ракетное топливо, запасы которого утяжеляют сам корабль. Что в свою очередь приводит к потребности в двигателях большей мощности.

Концепция солнечного паруса также не требует сжигания топлива, но мощность такого «двигателя» намного меньше, чем у Em Drive

Эксперты NASA заключают, что этот лишний вес нивелирует эффект от большей тяги традиционных реактивных двигателей в сравнении с тягой EM Drive, который позволит облегчить корабль, лишив его топливных баков.

До сих пор в научном мире всерьез воспринимали лишь одну концепцию передвижения в космосе без сжигания топлива. Это был проект солнечных парусов. Раскинув вокруг корабля паруса огромной площади, теоретически, можно приводить корабль в движение тягой от солнечного ветра. Но эксперименты показывают, что в таких случаях создается усилие лишь в 5-6 микроньютонов.

По сравнению с этим тягу EM Drive можно назвать попросту могучей, заключают исследователи из NASA.

При этом, команда Гарольда Уайта отмечает в своей работе, что, возможно, такая тяга - не предел для EM Drive. Ученые в этот раз не ставили перед собой задачу оптимизировать мощность двигателя. Их задачей было проверить, работает ли двигатель вообще.

В связи с такими результатами многие ученые, в том числе и в NASA, готовы всерьез рассматривать EM Drive как потенциальное средство передвижения космических кораблей будущего. Двигатель нужно испытать в космосе в "полевых" условиях, заключают они.

Собственно, первый EM Drive уже был запущен в космос и находится на борту небольшого спутника. По словам Гвидо Фетта, директора компании Cannae, первые результаты могут быть получены уже в ближайшие месяцы. Двигатель будет осуществлять корректировки высоты и наклона орбиты спутника.

О своих планах по проверке невозможного двигателя в космосе заявлял и Китай.

На Марс за 70 дней?

Появление реально работающих двигателей EM Drive может изменить космическую индустрию в корне. В NASA уже подсчитали, что даже в случае если двигатель будет иметь мощность 0,4 Н/киловатт, оснащенный им корабль смог бы достигнуть Плутона менее, чем за 18 месяцев. Это в 6 раз меньше, чем потребовалось зонду New Horizons, который добирался до Плутона на реактивной тяге со скоростью 58 тыс. км/ч.

Теоретически, полет на Марс с таким двигателем мог бы занять всего 70 дней, подчеркивают исследователи. При этом не потребовалось бы запасаться топливом ни на полет к Марсу, ни на обратную дорогу. Хотя, конечно, остается вопрос о солнечных батареях и подаче электричества к EM Drive.

По большому счету, нет никаких сомнений в том, что если космические испытания пройдут успешно, EM Drive станет одним из важнейших элементов грядущей колонизации Марса и других этапов освоения космоса.