Ελπίδα της αστροναυτικής
Πριν από λίγους μήνες, το εργαστήριο Eagleworks, που βρίσκεται στο Lyndon B. Johnson Space Flight Center στο Χιούστον, επιβεβαίωσε τη λειτουργία του κινητήρα EmDrive, ο οποίος πρέπει να παραβιάζει έναν από τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής - τον νόμο της διατήρησης της ορμής. Τα αποτελέσματα των δοκιμών επιβεβαιώθηκαν στη συνέχεια στο κενό (1), γεγονός που διέλυσε τους σκεπτικιστές ενός από τα επιχειρήματα κατά αυτής της τεχνολογίας.
1. Εικόνα δοκιμών του κινητήρα Fetti αναρτημένο σε εκκρεμές σε κενό.
Ωστόσο, οι επικριτές εξακολουθούν να επισημαίνουν ότι, σε αντίθεση με τις αναφορές των μέσων ενημέρωσης, NASA ο κινητήρας δεν έχει ακόμη αποδειχθεί ότι λειτουργεί πραγματικά.
Για παράδειγμα, πειραματικά σφάλματα που προκαλούνται, ειδικότερα, από την εξάτμιση των υλικών που συνθέτουν το σύστημα κίνησης EmDrive - ή μάλλον το Cannae Drive, γιατί έτσι ονόμασε την εκδοχή του EmDrive ο Αμερικανός σχεδιαστής Guido Fetta.
Από πού προέρχεται αυτή η βιασύνη;
Επί του παρόντος σε χρήση κινητήρες διαστημικών σκαφών απαιτούν την εκτόξευση αερίου από ένα ακροφύσιο, αναγκάζοντας το πλοίο να αναπηδήσει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ένας κινητήρας που δεν απαιτεί τέτοιου είδους αέριο για να λειτουργήσει θα ήταν μια μεγάλη ανακάλυψη.
Προς το παρόν, ακόμα κι αν το διαστημόπλοιο είχε πρόσβαση σε μια απεριόριστη πηγή ηλιακής ενέργειας, όπως συμβαίνει με ηλεκτροιονικοί προωθητές, για εργασία απαιτεί καύσιμα, του οποίου ο πόρος είναι περιορισμένος.
Το EmDrive ήταν αρχικά το πνευματικό τέκνο του Roger Scheuer (2), ενός από τους πιο επιφανείς ειδικούς της αεροναυπηγικής της Ευρώπης. Παρουσίασε αυτό το σχέδιο με τη μορφή κωνικού δοχείου (3).
Το ένα άκρο του συντονιστή είναι ευρύτερο από το άλλο και οι διαστάσεις του επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε να παρέχουν συντονισμό για ηλεκτρομαγνητικά κύματα ορισμένου μήκους.
Ως αποτέλεσμα, αυτά τα κύματα, που διαδίδονται προς το ευρύτερο άκρο, πρέπει να επιταχυνθούν και προς το στενότερο άκρο, πρέπει να επιβραδύνουν.
Αναμένεται ότι ως αποτέλεσμα διαφορετικών ταχυτήτων κίνησης, τα μέτωπα των κυμάτων θα ασκήσουν διαφορετική πίεση ακτινοβολίας στα απέναντι άκρα του συντονιστή και έτσι θα δημιουργήσουν μια μη μηδενική ώθηση που ωθεί το πλοίο.
Λοιπόν, Newton, έχουμε ένα πρόβλημα! Γιατί σύμφωνα με τη φυσική μας που είναι γνωστή, αν δεν εφαρμόσεις πρόσθετη δύναμη, η ορμή δεν έχει δικαίωμα να μεγαλώσει. Θεωρητικά, το EmDrive λειτουργεί χρησιμοποιώντας το φαινόμενο της πίεσης ακτινοβολίας. Η ομαδική ταχύτητα ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, και επομένως η δύναμη που δημιουργείται από αυτό, μπορεί να εξαρτάται από τη γεωμετρία του κυματοδηγού στον οποίο διαδίδεται.
Σύμφωνα με την ιδέα του Scheuer, εάν κατασκευάσετε έναν κωνικό κυματοδηγό με τέτοιο τρόπο ώστε η ταχύτητα κύματος στο ένα άκρο να διαφέρει σημαντικά από την ταχύτητα κύματος στο άλλο άκρο, τότε αντανακλώντας αυτό το κύμα μεταξύ των δύο άκρων, θα έχετε τη διαφορά στην πίεση ακτινοβολίας , δηλ. δύναμη επαρκής για την επίτευξη ώθησης (4).
Σύμφωνα με τον Scheuer, το EmDrive δεν παραβιάζει τους νόμους της φυσικής, αλλά χρησιμοποιεί τη θεωρία του Αϊνστάιν - ο κινητήρας βρίσκεται σε διαφορετικό πλαίσιο αναφοράς από το «εργαζόμενο» κύμα μέσα του. Μέχρι στιγμής, έχουν κατασκευαστεί μόνο πολύ μικρά πρωτότυπα EmDrive με δυνάμεις ώθησης στη σειρά micro-Newton.
Όπως μπορείτε να δείτε, δεν εγκαταλείπουν όλοι αμέσως αυτήν την ιδέα καθώς δημιουργούνται νέα πρωτότυπα. Για παράδειγμα, ένα μεγάλο ερευνητικό ίδρυμα όπως το China Xi'an Northwest Polytechnic University πραγματοποίησε πειράματα που κατέληξαν σε έναν πρωτότυπο κινητήρα με ώθηση 720 micronewton.
Μπορεί να μην είναι πολλά, αλλά μερικά από αυτά χρησιμοποιούνται αστροναυτική, προωθητές ιόντων δεν παράγουν πια καθόλου. Η δοκιμασμένη από τη NASA έκδοση του EmDrive είναι έργο του Αμερικανού σχεδιαστή Guido Fetti. Η δοκιμή κενού του εκκρεμούς επιβεβαίωσε ότι επιτυγχάνει ώθηση 30-50 micronewton.
Έχει ανατραπεί η αρχή της διατήρησης της ορμής; Μάλλον όχι. Οι ειδικοί της NASA εξηγούν τη λειτουργία του κινητήρα, πιο συγκεκριμένα, την αλληλεπίδραση με σωματίδια ύλης και αντιύλης, τα οποία εκμηδενίζονται αμοιβαία στο κβαντικό κενό και στη συνέχεια εξαφανίζονται αμοιβαία. Τώρα που αποδείχθηκε ότι η συσκευή λειτουργεί, θα ήταν σκόπιμο να μελετήσουμε πώς λειτουργεί το EmDrive.
3. Ένα από τα μοντέλα κινητήρων EmDrive
Ποιος δεν καταλαβαίνει τους νόμους της φυσικής;
Η ισχύς που προσφέρουν τα πρωτότυπα που κατασκευάστηκαν μέχρι στιγμής δεν σας απογειώνει, αν και όπως αναφέραμε, μερικά από τα μηχανές ιόντων λειτουργούν στην περιοχή micronewton.
4. EmDrive - η αρχή της λειτουργίας
Σύμφωνα με τον Scheuer, η ώθηση στο EmDrive μπορεί να αυξηθεί σημαντικά μέσω της χρήσης υπεραγωγών.
Ωστόσο, σύμφωνα με τον John P. Costelli, γνωστό Αυστραλό φυσικό, ο Scheuer «δεν κατανοεί τους νόμους της φυσικής» και κάνει, μεταξύ άλλων, ένα θεμελιώδες λάθος στο ότι δεν έλαβε υπόψη στα σχέδιά του τη δύναμη που ενεργεί με ακτινοβολία στα πλευρικά τοιχώματα του αντηχείου.
Μια εξήγηση που δημοσιεύτηκε στον ιστότοπο της Shawyer's Satellite Propulsion Research Ltd αναφέρει ότι πρόκειται για ένα αμελητέο ποσό. Ωστόσο, οι κριτικοί προσθέτουν ότι η θεωρία του Scheuer δεν έχει δημοσιευτεί σε κανένα επιστημονικό περιοδικό με κριτές.
Το πιο αμφίβολο είναι η παράβλεψη της αρχής της διατήρησης της ορμής, αν και ο ίδιος ο Scheuer ισχυρίζεται ότι η λειτουργία της κίνησης δεν την παραβιάζει καθόλου. Γεγονός είναι ότι ο συγγραφέας της συσκευής δεν έχει ακόμη δημοσιεύσει ούτε ένα άρθρο σχετικά με αυτό σε περιοδικό με κριτές.
Οι μόνες δημοσιεύσεις εμφανίστηκαν στον λαϊκό τύπο, συμ. στο The New Scientist. Οι συντάκτες του επικρίθηκαν για τον εντυπωσιακό τόνο του άρθρου. Ένα μήνα αργότερα, ο εκδοτικός οίκος τύπωσε εξηγήσεις και ...συγγνώμη για το δημοσιευμένο κείμενο.
