Двигун, який порушує закони фізики: майбутнє настало сьогодні

 Китайські інженери збудували і успішно протестували електромагнітний двигун, який спростовує принципи відомої нам фізики. Це може стати початком епохи великих космічних відкриттів і колонізації Сонячної системи, про яку так довго мріяли астрономи всього світу.

Фото / popmech.ru

На цьому тижні світове наукове співтовариство сколихнула несподівана новина. Китайські вчені офіційно опублікували експериментальні докази того, що електромагнітний двигун EmDrive насправді працює. Унікальна установка здатна, наприклад, рухати в вакуумі космічний корабель ... не використовуючи паливо. Так чому ж багато вчених вважали (а деякі продовжують вважати досі), що цей винахід - чистої води шарлатанство?

Як працює EmDrive

Орбітальна станція «Тяньгун-2», на якій пройдуть випробування ЕМ двигуна (фото: popmech.ru)

Вперше концепція електромагнітної рухової установки була опублікована ще в далекому 2002 році британською дослідницькою компанією Satellite Propulsion Research, заснованої аерокосмічним інженером Роджером Шойер. Тоді ж громадськості був представлений і перший діючий прототип пристрою. Так-так, саме знамениті «британські вчені» винайшли фантастичний двигун, який викликав хвилю скепсису з боку наукового співтовариства.

Читайте також:

Польоти в космосі на «кип’ятильнику» з атомного реактора: новий проект DARPA

Ученые передавать солнечную энергию из космоса на Землю

Справа в тому, що EmDrive кидає виклик всім існуючим законам фізики (про це ми вже писали рік тому). Його конструкція являє собою магнетрон, що генерує мікрохвилі, а також резонатор високої добротності - металеве «відро», пастку для мікрохвиль в формі герметичного конуса. Магнетрон (в повсякденному житті саме він забезпечує роботу мікрохвильових печей) пов'язаний з резонатором високочастотної лінією передачі, тобто звичайним коаксіальним кабелем. Поступаючи в резонатор, ЕМ хвиля випромінюється в сторони обох торців з однаковою фазовою швидкістю, але з різною груповою швидкістю - саме цим, на думку автора, і обумовлений ефект.

У чому полягає відмінність між цими двома швидкостями? Потрапляючи в замкнутий простір, електрони починають поширюватися в ньому, відбиваючись від внутрішніх стінок резонатора. Фазова швидкість - це швидкість щодо поверхні, що відбиває, яка, за фактом, визначає швидкість переміщення електронів. Оскільки електрони потрапляють в камеру в з одного і того ж джерела, ця величина і справді єдина для всіх. Групова швидкість, в свою чергу, являє собою швидкість електронів щодо торцевої стіни і зростає в міру руху від вузької до широкої частини конуса. Таким чином, на думку Шойер, тиск ЕМ хвилі на широку стінку резонатора більше, ніж на вузьку, що і створює тягу.

Двигун проти ньютонівської фізики

Так чому ж вчені з цим не згодні? Основною претензією фізиків є те, що принцип роботи описуваної конструкції прямо суперечить третім законом Ньютона, який говорить, що «дії завжди є рівна і протилежна протидія, інакше - взаємодії двох тіл один на одного між собою рівні і спрямовані в протилежні сторони». Говорячи простіше, в звичному нам просторі на кожну дію доводиться протидію, рівну за силою, але протилежне за напрямком. Цей принцип пояснює причину роботи всіх сучасних двигунів, від реактивних (газ подається назад, що рухає машину вперед) до іонних (пучок заряджених атомів рухається в одну сторону, а корабель в іншу). У EmDrive викидів ж просто ... немає.

Крім того, неврахованими залишаються ще кілька не таких важливих параметрів. Наприклад, автор концепції не врахував те, що ЕМ хвиля тисне не тільки на торцеві, але і на бічні стінки резонатора. Після критики в свою адресу Шойер опублікував нерецензірованную роботу з поясненнями своєї точки зору, але, на думку експертів, теорія радіаційного тиску складніше поданій ним теорії.

Технології на межі фантастики

У 2013 році двигуном зацікавилося NASA. Не дивно: якщо EmDrive і справді працює так, як заявлено, то це стане справжньою революцією в сфері космічних перельотів. Пристрій випробовували в лабораторії Eagleworks в космічному центрі імені Джонсона. Роботи проводилися під керівництвом Гарольда Уайта, і в їх ході було отримано аномальний результат - тяга величиною близько 0,0001 Н. Уайт вважає, що такий резонатор може працювати за допомогою створення віртуального плазмового тороида, який реалізує тягу за допомогою магнітної гідродинаміки при квантових коливаннях вакууму. Умови для випробувань були вибрані щадні, в 50 разів менше за потужністю, ніж досліди самого Шойер. Вони проходили на крутильному маятнику для малих сил, який здатний виявляти сили в десятки мікроньютонов, в герметичній вакуумній камері з нержавіючої сталі при кімнатній температурі повітря і нормальному атмосферному тиску.

Сьогодні телеканал CCTV-2 повідомив, що китайські інженери не тільки успішно випробували новий двигун в космічній лабораторії "Тяньгун-2» в грудні минулого року, але і представили матеріали, що демонструють схему і роботу EmDrive. Найближчим часом установка відправиться в космос і буде випробувана в реальних умовах. Чи Фенг, головний конструктор, пояснив, що перед запуском на космічний апаратів технології доведеться пройти модернізацію. Наприклад, для того, щоб утримати апарат на орбіті, потрібно потужність тяги від 100 Мh до 1H, а поточна конструкція не дозволяє вичавити з двигуна таку потужність. Крім того, розміщення двигуна в тій чи іншій частині теоретичного супутника також вплине на його нагрівання і силу тяги.

У NASA впевнені, що при розрахунковій тязі в 1,2 мН установка зможе дістатися до краю Сонячної системи всього за кілька місяців. Якщо випробування пройдуть успішно, колонізація Марса перестане бути мрією і стане реальністю, яка вже найближчим часом дозволить людству освоїти найближчі до Землі планети і астероїди.

Джерело