Μια νέα θεωρία για το πώς λειτουργεί ο κινητήρας EmDrive. Ο κινητήρας είναι δυνατός διαφορετικά

Το διάσημο EmDrive (1) δεν πρέπει να παραβιάζει τους νόμους της φυσικής, λέει ο Mike McCulloch (2) από το Πανεπιστήμιο του Plymouth. Ο επιστήμονας προτείνει μια θεωρία που προτείνει έναν νέο τρόπο σκέψης για την κίνηση και την αδράνεια των αντικειμένων με πολύ χαμηλές επιταχύνσεις. Αν είχε δίκιο, θα καταλήγαμε να ονομάζουμε τη μυστηριώδη κίνηση «μη αδράνεια», γιατί είναι η αδράνεια, δηλαδή η αδράνεια, που στοιχειώνει τον Βρετανό ερευνητή.

Η αδράνεια είναι χαρακτηριστική όλων των αντικειμένων που έχουν μάζα και ανταποκρίνονται σε αλλαγές κατεύθυνσης ή επιτάχυνσης. Με άλλα λόγια, η μάζα μπορεί να θεωρηθεί ως μέτρο αδράνειας. Αν και αυτό μας φαίνεται σαν μια πολύ γνωστή έννοια, η ίδια η φύση του δεν είναι τόσο προφανής. Η ιδέα του McCulloch βασίζεται στην υπόθεση ότι η αδράνεια προκύπτει από ένα φαινόμενο που προβλέπεται από τη γενική σχετικότητα που ονομάζεται ακτινοβολία από το UnruhΑυτή είναι η ακτινοβολία μαύρου σώματος που δρα σε επιταχυνόμενα αντικείμενα. Από την άλλη, μπορούμε να πούμε ότι η θερμοκρασία του σύμπαντος αυξάνεται καθώς επιταχυνόμαστε.

2. Mike McCulloch από το Πανεπιστήμιο του Plymouth

Σύμφωνα με τον McCulloch, αδράνεια είναι απλώς η πίεση που ασκεί η ακτινοβολία Unruh σε ένα επιταχυνόμενο σώμα. Το φαινόμενο είναι δύσκολο να μελετηθεί για τις επιταχύνσεις που βλέπουμε συνήθως στη Γη. Σύμφωνα με τον επιστήμονα, αυτό γίνεται ορατό μόνο όταν οι επιταχύνσεις γίνουν μικρότερες. Σε πολύ χαμηλές επιταχύνσεις, τα μήκη κύματος του Unruh είναι τόσο μεγάλα που δεν χωρούν πλέον στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Όταν συμβαίνει αυτό, υποστηρίζει ο McCulloch, η αδράνεια μπορεί να λάβει μόνο ορισμένες τιμές και να μεταπηδήσει από τη μια τιμή στην άλλη, θυμίζοντας δικαίως τα κβαντικά φαινόμενα. Με άλλα λόγια, η αδράνεια πρέπει να κβαντίζεται ως συστατικό των μικρών επιταχύνσεων.

Ο McCulloch πιστεύει ότι μπορούν να επιβεβαιωθούν από τη θεωρία του στις παρατηρήσεις. περίεργες αυξήσεις ταχύτητας παρατηρήθηκε κατά τη διέλευση κάποιων διαστημικών αντικειμένων κοντά στη Γη προς άλλους πλανήτες. Είναι δύσκολο να μελετηθεί διεξοδικά αυτό το φαινόμενο στη Γη επειδή οι επιταχύνσεις που σχετίζονται με αυτό είναι πολύ μικρές.

Όσο για το ίδιο το EmDrive, η ιδέα του McCulloch βασίζεται στην ακόλουθη ιδέα: εάν τα φωτόνια έχουν οποιαδήποτε μάζα, τότε όταν ανακλώνται θα πρέπει να έχουν αδράνεια. Ωστόσο, η ακτινοβολία Unruh σε αυτή την περίπτωση είναι πολύ μικρή. Τόσο μικρό που μπορεί να αλληλεπιδράσει με το άμεσο περιβάλλον του. Στην περίπτωση του EmDrive, αυτός είναι ο κώνος του σχεδιασμού του «κινητήρα». Ο κώνος επιτρέπει ένα ορισμένο μήκος ακτινοβολίας Unruh στο ευρύτερο άκρο και ένα μικρότερο μήκος ακτινοβολίας στο στενότερο άκρο. Τα φωτόνια ανακλώνται, επομένως η αδράνειά τους στην κάμερα πρέπει να αλλάξει. Και από την αρχή της διατήρησης της ορμής, η οποία, σε αντίθεση με τις συχνές απόψεις για το EmDrive, δεν παραβιάζεται σε αυτήν την ερμηνεία, προκύπτει ότι η έλξη πρέπει να δημιουργηθεί με αυτόν τον τρόπο.

Η θεωρία του McCulloch μπορεί να ελεγχθεί πειραματικά με τουλάχιστον δύο τρόπους. Πρώτον, τοποθετώντας ένα διηλεκτρικό μέσα στο θάλαμο - αυτό θα αυξήσει την απόδοση της μονάδας. Δεύτερον, σύμφωνα με τον επιστήμονα, η αλλαγή του μεγέθους του θαλάμου μπορεί να αλλάξει την κατεύθυνση της ώσης. Αυτό θα συμβεί όταν η ακτινοβολία Unruh ταιριάζει καλύτερα στο στενότερο άκρο του κώνου παρά στο ευρύτερο. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα μπορεί να προκληθεί με την αλλαγή της συχνότητας των δεσμών φωτονίων μέσα στον κώνο. «Η αντιστροφή ώσης έχει ήδη συμβεί σε ένα πρόσφατο πείραμα της NASA», λέει ο Βρετανός ερευνητής.

Η θεωρία του McCulloch, αφενός, εξαλείφει το πρόβλημα της διατήρησης της ορμής, και αφετέρου, βρίσκεται στο περιθώριο του επιστημονικού ρεύματος. (τυπική περιθωριακή επιστήμη). Από επιστημονική άποψη, είναι αμφιλεγόμενο να υποθέσουμε ότι τα φωτόνια έχουν αδρανειακή μάζα. Επιπλέον, λογικά, η ταχύτητα του φωτός θα πρέπει να αλλάξει μέσα στο θάλαμο. Αυτό είναι αρκετά δύσκολο για τους φυσικούς να το αποδεχτούν.

3. Αρχή λειτουργίας του κινητήρα EmDrive

Λειτουργεί, αλλά χρειάζεται περισσότερες δοκιμές

Το EmDrive ήταν αρχικά το πνευματικό τέκνο του Roger Scheuer, ενός από τους πιο επιφανείς ειδικούς αεροναυπηγικής της Ευρώπης. Παρουσίασε αυτό το σχέδιο με τη μορφή κωνικού δοχείου. 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 συγκεκριμένου μήκους. Ως αποτέλεσμα, αυτά τα κύματα που διαδίδονται προς το ευρύτερο άκρο πρέπει να επιταχυνθούν και να επιβραδυνθούν προς το στενότερο άκρο (3). Υποτίθεται ότι, ως αποτέλεσμα διαφορετικών ρυθμών μετατόπισης μετώπου κύματος, ασκούν διαφορετική πίεση ακτινοβολίας στα αντίθετα άκρα του συντονιστή, και έτσι μια μη μηδενική συμβολοσειρά που μετακινεί το αντικείμενο.

Ωστόσο, σύμφωνα με τη γνωστή φυσική, αν δεν ασκηθεί πρόσθετη δύναμη, η ορμή δεν μπορεί να αυξηθεί. Θεωρητικά, το EmDrive λειτουργεί χρησιμοποιώντας το φαινόμενο της πίεσης ακτινοβολίας. Η ομαδική ταχύτητα ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, και ως εκ τούτου η δύναμη που δημιουργεί, μπορεί να εξαρτηθεί 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 του κύματος στο ένα άκρο να είναι σημαντικά διαφορετική από την ταχύτητα του κύματος στο άλλο άκρο, τότε αντανακλώντας αυτό το κύμα μεταξύ των δύο άκρων θα έχετε διαφορά στην πίεση ακτινοβολίας, δηλ. επαρκής δύναμη για την επίτευξη πρόσφυσης. Σύμφωνα με τον Shayer, 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 δύναμη έλξης της τάξης των micronews. Ένα αρκετά μεγάλο ερευνητικό ίδρυμα, το Xi'an Northwestern Polytechnic University της Κίνας, πραγματοποίησε πειράματα με έναν πρωτότυπο κινητήρα με δύναμη ώθησης 720 μN (μικρονεύτονα). Αυτό μπορεί να μην είναι πολύ, αλλά ορισμένες μηχανές ιόντων που χρησιμοποιούνται στην αστρονομία δεν παράγουν περισσότερα.

4. EmDrive 2014 δοκιμή.

Η έκδοση του EmDrive που δοκιμάστηκε από τη NASA (4) είναι έργο του Αμερικανού σχεδιαστή Guido Fetti. Οι δοκιμές κενού του εκκρεμούς επιβεβαίωσαν ότι επιτυγχάνει ώθηση 30-50 µN. Το Εργαστήριο Eagleworks, που βρίσκεται στο Διαστημικό Κέντρο Lyndon B. Johnson στο Χιούστον, επιβεβαίωσε το έργο του στο κενό. Οι ειδικοί της NASA εξηγούν τη λειτουργία του κινητήρα με κβαντικά φαινόμενα, ή ακριβέστερα, με αλληλεπίδραση με σωματίδια ύλης και αντιύλης που προκύπτουν και στη συνέχεια εξαφανίζονται αμοιβαία στο κβαντικό κενό.

Για πολύ καιρό, οι Αμερικανοί δεν ήθελαν να παραδεχτούν επίσημα ότι είχαν παρατηρήσει την ώθηση που παρήγαγε το EmDrive, φοβούμενοι ότι η μικρή τιμή που ελήφθη μπορεί να οφείλεται σε σφάλματα μέτρησης. Ως εκ τούτου, οι μέθοδοι μέτρησης βελτιώθηκαν και το πείραμα επαναλήφθηκε. Μόνο μετά από όλα αυτά η NASA επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα της μελέτης.

Ωστόσο, όπως ανέφεραν οι International Business Times τον Μάρτιο του 2016, ένας από τους υπαλλήλους της NASA που εργάζονται στο έργο είπε ότι η υπηρεσία σχεδιάζει να επαναλάβει ολόκληρο το πείραμα με μια ξεχωριστή ομάδα. Αυτό θα της επιτρέψει να δοκιμάσει τελικά τη λύση πριν αποφασίσει να επενδύσει περισσότερα χρήματα σε αυτήν.