Невозможный двигатель. В космос без топлива
Мы уже писали большую статью про удивительный двигатель EmDrive — медное ведро, которое не требует никакого топлива и при этом каким-то образом вырабатывает энергию. Двигатель многократно испытали в различных лабораториях и... по-прежнему ничего не поняли. В общем, новый лонгрид с обновленной информацией о невозможном двигателе, который должен быть вечным. Если бы не законы физики.
В научном журнале Американского института аэронавтики и космонавтики вышла статья, посвященная странному и спорному устройству — двигателю EmDrive. По мнению ряда физиков, эта конструкция в принципе не может работать. Это нарушало бы фундаментальный закон природы, сохранение импульса. Другие пытаются найти разумное объяснение того, почему EmDrive все-таки работает, или хотя бы надежные доказательства его работоспособности. Их привлекает зыбкая, но грандиозная цель — двигатель, способный превращать электричество в тягу без топлива или реактивной струи. Или же — окончательное закрытие многолетнего спора.
Научная публикация может стать важным шагом в истории «невозможного» двигателя. Несмотря на наличие десятков экспериментальных проверок, их результаты не были опубликованы в рецензируемых журналах. Этому мешает отсутствие теоретических основ, объясняющих работу EmDrive. К тому же многие эксперименты нельзя назвать «чистыми» — есть множество факторов, которые могут создать видимость работы двигателя. О них мы еще поговорим, а начнем с других вопросов.
Это гипотетический двигатель, предложенный британским изобретателем Роджером Шойером. Питаясь электричеством, он (по утверждению Шойера и его не слишком многочисленных сторонников) создает слабую тягу без использования рабочего тела. На этот странный факт указывают и некоторые другие эксперименты. Однако вопиющее нарушение закона сохранения импульса заставляет с особой тщательностью подходить к таким заявлениям — и многие эксперты указывают на ошибки в постановке опытов, которые могли создать иллюзию слабой, но существующей тяги.
Устроен чудо-двигатель просто, собрать его может любой энтузиаст, осиливший управление паяльником. Он состоит из двух основных деталей: магнетрона и резонатора. Магнетрон — это вакуумная трубка, используемая для генерации излучения в обычной микроволновке. Она состоит из полого цилиндра-анода и центрального волоска-катода. Под действием напряжения с катода вылетают электроны и начинают двигаться по сложным траекториям внутри цилиндра, испуская микроволны. По волноводу они передаются от магнетрона в резонатор, похожий на медное ведро, закрытое крышкой. Как утверждает изобретатель двигателя Роджер Шойер, тут-то и начинается самое интересное.
По словам Шойера, главная фишка EmDrive — это форма резонатора. Изобретатель предполагает, что из-за разницы в диаметре передней и задней стенок (как у дна ведра и его крышки) на них действуют разные по величине силы, вызванные стоячей электромагнитной волной в резонаторе. Их равнодействующая и толкает двигатель вперед, создавая тягу, которая направлена в сторону «дна». Впоследствии, после нескольких спорящих с этой идеей сообщений, Шойер уточнил, что реальный механизм несколько сложнее и может быть связан с проявлением эффектов специальной теории относительности (СТО).
В самом деле, если взглянуть на первое объяснение механизма работы двигателя, то окажется, что оно напоминает историю барона Мюнхгаузена, вытащившего себя и коня из болота за волосы. EmDrive — замкнутая система, которая ничего не выбрасывает в окружающее пространство. Такой объект не может увеличивать свой импульс без внешних воздействий, как и Мюнхгаузен не мог увеличить свой, как бы сильно он ни тянул. Сторонники двигателя парируют эти аргументы тем, что можно допустить отталкивание резонатора от вакуумного состояния или же привлечь к объяснению СТО. Однако физики неоднократно отмечали грубость таких оценок или отсутствие в них физического смысла.
Но все-таки суть заявлений Шойера состояла не столько в теоретических описаниях, сколько в том, что он якобы зафиксировал реальную тягу от двигателя. На своем сайте исследователь указывает величину тяги примерно в 200-230 мН/кВт — больше, чем у ионных двигателей, которые толкают космические аппараты, выбрасывая ускоренные в электрическом поле заряженные частицы.
Решив, что объяснять эту тягу — дело теоретиков, несколько групп экспериментаторов проверили EmDrive в своих лабораториях. Такую работу проделали исследователи из китайского Северо-Западного политехнического университета и Технического университета Дрездена. Недавно к ним присоединились и авторы статьи, вышедшей в Journal of Propulsion and Power, исследователи из подразделения NASA Eagleworks, которые традиционно занимаются наиболее спорными и «футуристическими» проектами агентства.
Первые тесты дали вроде бы обнадеживающие результаты: на включенное устройство действовала некая сила. Однако ее значение оказалось намного меньше, чем предсказанная Шойером величина, причем чем аккуратнее был поставлен эксперимент, тем меньшая регистрировалась тяга. Но ведь дело в принципе: откуда она может вообще браться? Если не рассматривать путаных объяснений Шойера, то можно выделить несколько побочных процессов, которые теоретически могут обеспечить тягу. Это могут быть потоки воздуха, связанные с нагревом двигателя, или тепловое расширение самой экспериментальной установки. Слабую силу способно создавать отталкивание от зарядов, «оседающих» на стенах тестовой камеры, или взаимодействие EmDrive с магнитными полями проводов, или давление излучения, покидающего резонатор.
С потоками воздуха бороться проще всего — достаточно проводить испытания в вакууме. Такие тесты были проделаны учеными из Дрездена, которые обнаружили тягу на уровне всего 0,02-0,03 мН/кВт — на пределе погрешности измерений. Кроме того, физики отметили, что использовали резонатор (то самое медное «ведро») с невысокой добротностью. Излучение быстро покидало его, увеличивая шансы на вклад других побочных процессов. Сотрудники NASA Eagleworks получили немного бoльшие цифры — 1,2±0,1 мН/кВт. При этом они утверждают, что отследили все возможные источники побочных процессов.
Строго говоря, миллиньютон (мН) — это меньше, чем вес одной песчинки сахара. Но если говорить о реактивном полете в космосе, то даже тяга 1 мН, непрерывно действуя на протяжении нескольких лет, позволяет разогнать 100-килограммовый аппарат до приличных скоростей.
Можно подсчитать, что за десять лет такой зонд разгонится на 3 км/с и (с учетом стартовой второй космической скорости) преодолеет порядка 3,5 млрд км. Но если мы оценим тягу на уровне, который обещает Шойер (200 мН/кВт), то получим ускорение уже до 600 км/с и дистанцию в 660 астрономических единиц — расстояний от Солнца до Земли.
Так — слабо, но очень долго и экономно расходуя рабочее тело — действуют ионные и фотонные двигатели. Первые «выстреливают» в пространство заряженными ионами, разогнанными до десятков километров в секунду. Их тяга может достигать 60 мН/кВт, однако они требуют использовать рабочее тело — обычно запас инертного газа. К примеру, аппарат Dawn, который недавно завершил основную миссию по исследованию Цереры, был вынужден взять на борт 425 кг ксенона.
Фотонные двигатели обладают несравненно меньшей тягой, порядка нескольких микроньютонов на киловатт мощности лазерного излучения. Источником тяги в них выступает импульс фотонов, вылетающих в космическое пространство. Зато фотонные двигатели не требуют брать с собой ни топлива, ни рабочего тела.
В самом конце 2016 года Китайская академия космических технологий (CAST) сообщила, что уже несколько лет проводит собственные исследования потенциальных возможностей EmDrive и его применения. По словам одного из руководителей CAST Чэня Юэ, организация провела собственные, «многолетние и многократно повторенные» эксперименты, подтвердившие наличие у EmDrive тяги. Использованный в Китае прототип создавал всего несколько миллиньютонов, но в ближайшее время будут разработаны новые конструкции, рассчитанные на 100 мН и больше. Возможно, они будут испытаны уже на орбите.
Нельзя забывать о пассивных двигателях, не требующих ни электроэнергии, ни топлива для своей работы, — о солнечных парусах. Тяга, которую они развивают, определяется площадью паруса и расстоянием до Солнца. Около Земли 1 м? отражающего материала будет развивать тягу в 0,1 мН. Суммарная тяга японского экспериментального аппарата IKAROS с парусом в 200 м достигала как раз 2 мН. Для понимания масштаба добавим, что тяга двигателей сверхтяжелой ракеты Saturn V, отправлявшей астронавтов на Луну, составляла 34 000 000 Н.
Публикация работы в рецензируемом научном журнале означает, что статья прошла проверку несколькими независимыми экспертами в соответствующей области. Эта процедура поддерживает достаточно высокий уровень статей, но даже она не позволяет избежать ошибок.
Можно вспомнить, как в 2014 году международная коллаборация BICEP опубликовала результаты своих многолетних исследований в одном из самых престижных научных журналов Physical Review Letters. Ученые утверждали, что обнаружили следы гравитационных волн при изучении реликтового излучения. Однако эта трактовка была неверной, и сенсационные результаты оказались влиянием галактической пыли.
Журнал, в котором команда Eagleworks опубликовала свою работу, может похвастаться в семь раз меньшим индексом цитирования, чем Physical Review Letters. Поэтому существует даже мнение о том, что процедура рецензирования в нем не столь строга и могла пропустить работу, несмотря на огрехи. Стоит отметить, что и само подразделение NASA Eagleworks — совсем небольшая лаборатория с финансированием на уровне $50 000 в год. Этого с трудом может хватить на выполнение высокоточного исследования и покупку нужного оборудования.
Если б стопроцентные доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Но пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы слишком больших энтузиастов «невозможного двигателя». Оно даже стало аргументом для отказа в публикации ранних статей в серьезных научных журналах.
Люди попроще любят замечать, что «работает и ладно, не обязательно же знать как». Однако такой подход может привести к неожиданным проблемам в долгосрочных космических миссиях. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. Никому не нужно, чтоб аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. Так что к классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе — но пока создатели EmDrive не могут показать ни того, ни другого.
Интересно проследить, зачем профессиональные ученые работают с такими сомнительными проектами. С одной стороны, открытие реальной тяги в EmDrive может указать на принципиально новые эффекты и долгожданную «новую физику» за границами существующих моделей. С другой стороны, «закрыв» тягу невозможного двигателя, ученые смогут наконец разрешить давно надоевший всем спор. А по пути — создать новые сверхточные методы для исследования сверхмалых сил.
Источник
Меню
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Последние новости
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - ...
Последние аномальные новости

В Египте нашли затерянный древний город

В здании Lincoln's Inn гуляют призраки

В какой день недели рождаются самые счастливые и богатые люди

Женщина год собирала свои выпавшие волосы, чтобы нарастить их обратно

Женщина с самыми длинными ногтями подстригла их

Космоплан X37-B испытал микроволновый излучатель на орбите

На Землю каждый год падает 5200 тонн космической пыли

Обезьяна играет в пинг-понг при помощи импланта Neuralink

Оборотень с кладбища Камберуэлл

Официальная история человечества - ложь

Певица спросила у пришельцев про вакцину от коронавируса

Первой съемке снежного человека в Кузбассе 10 лет

Почему животные размером с небоскреб обречены

Предсказания Нострадамуса на 2021 год

Причина появления таинственных колец в пустыне

Производитель кроссовок с человеческой кровью согласился отозвать их

Ученые доказали, что объективной реальности нет

Феномен биохакинга и его польза для организма

Что связывает темную энергию и темную материю

Экологический десант очистил район дольменов

Астрономы подтвердили миграцию планеты Осирис

Ведьмины круги - откуда они берутся в пустынях и лесах

Внутри биочипа вырастили живой мозг

Гигантские студенистые сферы оказались яйцами кракена

Горячие экзопланеты образуются на окраинах протопланетного диска

Долгожительница дважды вылечилась от COVID-19

Женщина забеременела дважды за три недели

Забытая каменная плита оказалась старейшей картой

Изопреновый запах жизни

Индейская байка о корабле с зелеными существами

Каждый десятый житель Земли оказался невосприимчив к любым вакцинам

Каждый третий водитель такси сталкивался с суеверными пассажирами

Как живут люди, в языке которых нет чисел

Как йети появился в Горной Шории

Как мы опознаем инопланетян, если когда-нибудь их встретим

Как отличить по вкусу тяжелую воду от обычной

Книги-предсказатели будущего

Компания Илона Маска может построить Парк Юрского периода

Лавовые трубки стали местом тренировки будущих марсиан

Люди с рыжими волосами чувствуют боль иначе

Нашли самую древнюю ДНК человека

Обнаружены признаки неизвестных законов физики

Опровергнута работоспособность нарушающего законы физики двигателя

Поиски внеземной жизни ведутся уже несколько десятилетий

Поколения индийских ремесленников становились алхимиками

Полузащитник Реала видел НЛО

Химтрейлы превратились в дожди из существ

Человеческий мозг подключили к компьютеру по беспроводной сети

Что за загадочные ритмы управляют жизнью людей

Шкалу электроотрицательности атомов изменили

Астроном наблюдал НЛО в Висконсине

Близнецы захотели выйти замуж за одного мужчину

В небе над Киргизией заметили странную зеленую вспышку

Власти Якутии планируют заселить тундру мамонтами

Городские легенды Харькова

Гугл обвинили в постоянной слежке за пользователями смартфонов

Гуляющие по Гаити мертвецы

Девушка рассказала о купленном за один доллар iPhone

Как квантовая механика стала отрицать саму себя

Как создавали первых искусственных людей

Контакт с инопланетянами - плохая идея

Космонавты на МКС увидели кое-что необычное

Крушение НЛО в Гранд-Каньоне

Легендарный антрополог об инопланетянах

НЛО на удаленной ферме в Северной Дакоте

Робот продал свой автопортрет за $700 000

Странное исчезновение Кэтрин Ван Арст

Странный медицинский случай

У женщины обнаружили участок толстой кишки в сердечной сумке

Фотографии НЛО сделанные военными пилотами США

Какой вид компрессора выбрать

Бывший директор Национальной разведки США рассказал о НЛО

Две свежие могилы увидели на картах Google

До сдвига полюсов остаются месяцы

Женщина два года принимала 25-кг опухоль за полноту

Женщина с аномально длинными пальцами на ногах

Женщина увидела кошмар и нашла таинственную дверь

Женщина узнала, что невеста - ее давно потерянная дочь

Женщина умерла в ящике для пожертвований

Жизнь морпеха превратилась в кошмар после встречи с НЛО

Идеальная диета для долголетия

Как НАСА намерено сбивать астероиды

Как расшифровали шифр Зодиака

Когда в атмосфере Земли появился кислород

Магический порошок делает бульон твердым

Марсоход запечатлел радугу на Марсе

Мужчина выполнил 300 приседаний и умер

Мужчина за две недели сорвал два джекпота

Невеста с самой длинной фатой

Необходимое для жизни вещество на экзопланетах

НЛО наблюдали в штате Юта

Обнаружены космические взрывы загадочной природы

Орган человека, о котором вы не знали

Популярная TikTok-блогерша сняла НЛО

Почему покойники излучают радиацию

Размеры дождевых капель укажут на обитаемые экзопланеты

Родился двуликий котёнок-химера

Студенты боятся жить в общежитии из-за аномальных явлений

Установили главный фактор долголетия

Черви размером со змею выползли на остров Ванкувер

Что не так с дырой на Марсе

С какими поломками чаще всего сталкиваются владельцы смартфонов Сяоми

Башня привидений в Торонто

В мозге людей нашли защиту от старения

Женщина забеременела, будучи беременной

Загадочные гигантские кратеры Сибири

Исследовали состав органического вещества двух метеоритов

Контакт с инопланетянами - ужасная идея

Криптозоолог из Флориды обнаружил кость бигфута

Лекция - НЛО. Мифы нашего века

Мимо МКС пролетел НЛО

НАСА приступило к сборке станции Europa Clipper

НЛО разбился на необитаемом острове

Новые глюки Матрицы, границы между мирами рушатся

Особый газ подскажет есть ли жизнь на чужих планетах

Певица Леди Гага верит в паранормальные явления

Призрак ребенка на фото старинной церкви Виктория-Холл

Родился мальчик с тремя пенисами

Секс укрепляет здоровье так же, как спорт

Случайности не случайны

Телескоп Gaia открыл свою первую транзитную экзопланету

Умерший от коронавируса пациент очнулся в гробу

Как эффективно бороться с паразитами дома. Обработка паром против непрошенных гостей

В небе над Сызранью увидели десять НЛО

В селе Нововасильевке замироточила икона

Женщины делятся своими околосмертными переживаниями

Жуткие факты о могиле Тамерлана

Загадочный голубой камень с Марса

Засекли шесть сигналов от инопланетян

Инопланетяне бомбят Этну

Научные открытия указывают на существование Бога

НЛО взорвался над вулканом Попокатепетль

НЛО замечен в Аргентине

Огромный сферический объект замечен с МКС

Пенсионерка родила от инопланетянина

Подборка странных аномалий

Потерянный континент Му

Производитель кроссовок с человеческой кровью ответил на иск

Светящийся желтый обьект заметили над Иллинойсом

Старец Ефрем Аризонский видел Махди

Стоматолог вырвал молочный зуб небывалой длины

Сферу заметили над озером Чарльз

Школьница сделала открытие на уроке химии

Бесследное исчезновение Лорен Томпсон

Близнецы, зачатые с разницей в три недели

Где именно люди высадятся на Марс

Девушка позагорала и осталась с вмятиной на лбу

Доктор нашел НЛО с телами мертвых пришельцев

Женщина услышала голос бога и облила сына кипятком

Загадочные кристаллы возрастом 105 000 лет

Из Солнца вылетел НЛО размером с Луну

Испытания нарушающего законы физики двигателя

К 2045 году человечество станет бесплодным

Как расшифровали тексты майя

Мужчина провел под водой 24,5 минуты

Открыли горячую суперземлю у соседней звезды

Преимущество футбольных команд в домашних матчах сохранилось при пустых трибунах

Сколько антивещества нужно, чтобы уничтожить Землю

Суд запретил продажу обуви сатаны

Ученый превратил себя в киборга

Части тела, которые больше не пригодятся человеку

Что в Эдемском саду съела Ева

Что умеют люди со сверхспособностями

Общие принципы теплоизоляции стен

Антиматерию будут перевозить на грузовиках

Жена за три года не научилась выговаривать имя мужа

Жители Московского региона рассказали о НЛО

Зафиксировано два сильных марсотрясения

ИИ будет тренироваться вместе с морпехами

Илон Маск зовет всех желающих жить на Звездной базе

Испытания интерфейса мозг-компьютер провели в домашних условиях

Как американцы форматируют мир, играя на теме климата

Легенды Дьявольского моста

Лох-Несское чудовище снова увидели

Массовые продажи человекоподобных роботов скоро начнутся

Начинается ритуал по вызову Трех дней Тьмы

Новая теория заговора привлекает все больше людей

Обнаружено космическое излучение неизвестной природы

Описали первую бактерию на Земле

Открыли новое состояние света

Победитель лотереи не пришел за выигрышем в $28,5 млн

Ставропольские городские легенды

У нас нет таких технологий

Футуролог рассказал, можно ли победить старение

Блогер создал устройство, которое кричит комплименты собакам

В Антарктиде найдены свидетельства падения крупного метеорита

Подписка на новости
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика