Nuo kosminio amžiaus pradžios svajonė apie kelionę į kitą saulės sistemą buvo saugoma „raketų pavadėlyje“, kuris smarkiai riboja kosminio laivo, kurį mes paleidžiame į kosmosą, greitį ir dydį. Mokslininkų skaičiavimais, net ir turint galingiausius raketų variklius šiandien, mūsų artimiausias tarpžvaigždinis kaimynas Alfa Kentauras pasieks maždaug 50 000 metų. Jei žmonės kada nors tikisi išvysti svetimą saulės patekėjimą, reikėtų žymiai sutrumpinti tranzito laiką.
- „Salik.biz“
Ar veikia „EmDrive“neįmanoma?
Tarp pažangių variklio koncepcijų, kurios galėtų tai įgyvendinti, labai nedaugelis sukėlė tiek įspūdžių ir diskusijų, kiek „EmDrive“. Pirmą kartą aprašytas beveik prieš dvidešimt metų, „EmDrive“veikia konvertuodamas elektrą į mikrobangas ir nukreipdamas šią elektromagnetinę spinduliuotę per kūginę kamerą. Teoriškai mikrobangos gali daryti spaudimą kameros sienoms ir sukurti pakankamai traukos, kad erdvėlaivis galėtų judėti erdvėje. Tačiau kol kas „EmDrive“egzistuoja tik kaip laboratorinis prototipas, ir vis dar neaišku, ar jis apskritai sugeba generuoti trauka. Jei tai įvyksta, tada jėgos nėra pakankamai stiprios, kad jas būtų galima pamatyti plika akimi, jau nekalbant apie aparato judėjimą.
Tačiau per pastaruosius kelerius metus keli mokslininkai, įskaitant NASA, tvirtino, kad sėkmingai sukūrė „EmDrive“. Jei tai tiesa, tai yra vienas didžiausių proveržių kosmoso tyrinėjimų istorijoje. Problema ta, kad šiuose eksperimentuose stebima trauka yra tokia maža, kad sunku pasakyti, ar ji apskritai egzistuoja.
Sprendimas yra sukurti instrumentą, galintį išmatuoti šiuos nedidelius traukos požymius. Todėl fizikų komanda iš Vokietijos „Technische Universität Dresden“nusprendė sukurti įrenginį, kuris išspręstų šią problemą. „SpaceDrive“projektas, vadovaujamas fiziko Martino Taimaro, skirtas sukurti tokį jautrų ir atsparų trukdžiams instrumentą, kad jis visiems laikams baigs diskusiją. Spalio mėnesį Taimaras ir jo komanda pristatė savo antrąjį eksperimentinių „EmDrive“matavimų rinkinį Tarptautiniame astronautų kongrese, o jų rezultatai bus paskelbti rugpjūčio mėnesį „Acta Astronautica“. Remdamasis eksperimentų rezultatais, Taimaras sako, kad sagos su „EmDrive“išsprendimas mūsų laukia po poros mėnesių.
Daugelis mokslininkų ir inžinierių netiki „EmDrive“, nes jis pažeidžia fizikos įstatymus. Panašu, kad „EmDrive“kameros sienas stumiantys mikrobangos sukuria trauka ex nihilo, tai yra, iš nieko, tai prieštarauja impulsų išsaugojimui - veiksmui ir jokios reakcijai. „EmDrive“šalininkai savo ruožtu ieško atsakymų protingai aiškindami kvantinę mechaniką, bandydami suprasti, kaip „EmDrive“galėtų veikti nepažeisdamas Niutono fizikos. „Teoriniu požiūriu niekas į tai rimtai nežiūri“, - sako Taimaras. Jei „EmDrive“sugeba generuoti trauką, kaip teigia kai kurios grupės, „niekas neturi supratimo, iš kur ji kilusi“. Kai moksle yra teorinis tokio masto atotrūkis, Taimaras mato tik vieną būdą jį užpildyti: eksperimentinį.
Reklaminis vaizdo įrašas:
2016 m. Pabaigoje Taimaras ir dar 25 fizikai susirinko Estes parke, Kolorado valstijoje, į pirmąją konferenciją, skirtą „EmDrive“ir susijusioms egzotiškoms varymo sistemoms. Vieną įdomiausių pristatymų skaitė NASA „Eagleworks“laboratorijos fizikas Paulius Marshas, kur jis kartu su kolega Haroldu White'u išbandė įvairius „EmDrive“prototipus. Anot Marsh'o pristatymo ir vėlesnio pranešimo „Propulsion and Power“žurnale, jis ir White'as pastebėjo kelias dešimtis mikrotonų traukos jėgos jų „EmDrive“prototipe. Palyginimui, vienas „SpaceX Merlin“variklis sukuria apie 845 000 niutonų traukos jėgos jūros lygyje. Tačiau Marsh ir White problema buvo ta, kad jų eksperimentinė sąranka apėmė kelis trikdžių šaltinius, todėl jie negalėjo tiksliai pasakyti, kas sukėlė trauka.ar konkretus trukdis.
Taimaras ir Dresdeno komanda naudojo tikslią „EmDrive“prototipo, naudojamo NASA laboratorijoje, kopiją. Tai yra apipjaustytas varinis kūgis - nupjautas viršus - tiesiai po koja. Šį dizainą išrado inžinierius Rogeris Scheueris, pirmą kartą aprašęs „EmDrive“2001 m. Bandymo metu „EmDrive“kūgis dedamas į vakuumo kamerą. Už kameros ribų prietaisas generuoja mikrobangų signalą, kuris perduodamas bendraašiais kabeliais į kūgio viduje esančias antenas.
Tai nėra pirmas kartas, kai Dresdeno komanda bando išmatuoti beveik nepastebimą jėgą. Jie sukūrė panašius įrenginius, skirtus darbui su jonų varikliais, kurie naudojami tiksliai nustatyti palydovus erdvėje. Šie mikroneutono varikliai padeda palydovams aptikti silpnus reiškinius, tokius kaip gravitacinės bangos. Tačiau norint ištirti „EmDrive“ir panašius variklius be degalų, reikės nanotonų skyros.
Naujas metodas buvo naudoti sukimo balansą, švytuoklės tipo svarstykles, kurios matuoja švytuoklės ašiai taikomą sukimo momentą. Mažiau jautrią šios pusiausvyros versiją taip pat naudojo NASA komanda, kai jie nusprendė, kad „EmDrive“sukuria trauką. Norėdami tiksliai išmatuoti šią nedidelę jėgą, Dresdeno komanda naudojo lazerinį interferometrą, kad išmatuotų „EmDrive“pagamintų balansinių svarmenų fizinį poslinkį. Pasak Taimaro, jų sukimo skalės turi nanotonų skiriamąją gebą ir palaiko kelis kilogramus stūmoklių, padarydamos jas jautriausiomis esamomis traukos svarstyklėmis.
Tačiau greičiausiai tikrai jautrūs traukos sunkumai nebus naudingi, nebent jūs galite nustatyti, ar aptinkama jėga yra trauka, o ne išoriniai trukdžiai. Marsh ir White pastebėjimams yra daugybė alternatyvių paaiškinimų. Norėdami nustatyti, ar „EmDrive“iš tikrųjų sukuria trauka, mokslininkai turi sugebėti apsaugoti prietaisą nuo trikdžių nuo Žemės magnetinių laukų, seisminių aplinkos virpesių ir „EmDrive“šiluminio plėtimosi, susijusio su mikrobangų kaitinimu.
Taimaras teigė, kad sukimo balanso projekto pakeitimai - siekiant geriau valdyti „EmDrive“maitinimo šaltinį ir apsaugoti jį nuo magnetinių laukų - padės išspręsti keletą trikdžių problemų. Daug sunkiau buvo išspręsti „terminio dreifo“problemą. Kai „EmDrive“tiekiama galia, vario kūgis įkaista ir plečiasi, taip pasislinkdamas savo svorio centru, kad sukimo balansas užregistruotų jėgą, kurią galima suklysti sukibimą. Taimanas ir jo komanda tikėjosi, kad variklio orientacijos pakeitimas padės išspręsti šią problemą.
Per 55 eksperimentus Taimaras ir jo kolegos užfiksavo vidutiniškai 3,4 mikronus jėgos iš „EmDrive“, tai buvo labai panašu į tai, ką jie rado NASA. Deja, šios jėgos, matyt, neatėjo į šiluminio poslinkio bandymą. Jie buvo labiau būdingi šiluminiam plėtimuisi nei trauka.
Tačiau „EmDrive“viltis neprarasta. Taimaras ir kolegos taip pat kuria du papildomus traukos svorio tipus, įskaitant superlaidų balansą, kurie padės pašalinti klaidingus teigiamus reiškinius, kuriuos sukelia šiluminis dreifas. Jei jie ras „EmDrive“jėgą tokiu mastu, tikimybė, kad tai tikrai yra postūmis. Bet jei skalė neaptinka jokios trauka, tai reikš, kad visi ankstesni „EmDrive“trauka stebėjimai buvo klaidingai teigiami. Taimaras tikisi sulaukti galutinio nuosprendžio iki metų pabaigos.
Bet net neigiami rezultatai nereiškia „EmDrive“verdikto. Yra daugybė kitų ne degalų variklių rūšių. Ir jei mokslininkai kada nors sukurs naujas mažo judesio formas, ypač jautrios traukos skalės padės atskirti fikciją nuo fakto.
Ilja Khel