Paul March, инженер NASA Eagleworks, сообщил, что лаборатория NASA Eagleworks успешно испытала EM Drive в условиях глубокого вакуума. Впрочем, официального заявления NASA на этот счет пока нет.
Сообщение было воспринято с большой осторожностью и скептицизмом. Дело в том, что EM-drive для создания тяги не использует рабочее тело, чем нарушает закон сохранения импульса.
25 комментариев
Устройство следующее: Магнитрон генерирует электромагнитные волны, направляемые в конусовидную камеру-резонатор. При этом с узкой стороны конуса расположен диэлектрический резонатор, а с широкой — еще одна полость. При этом хотя конструкция и выглядит как сопло, она герметично запаяна со всех сторон, так что никакого выброса массы не происходит. И однако, устройство генерирует тягу в направлении узкого конца конуса. Есть гипотеза, что тяга создается за счет виртуальных частиц, возникающих на широкой стороне конуса, но врядли кто-то будет докапываться до физических основ работы этого устройства, пока все не убедятся, что оно действительно генерирует тягу в вакуме, а не создает ее за счет побочных эффектов вроде конвекционных потоков воздуха.
Сравнение с солнечным (фотонным) парусом не корректно, потому что в его случае известно, за счет чего создается движение — за счет давления фотонов. Кроме того, в случае солнечного паруса развитие проекта было более привычным. В начале появилось теоритическое обоснование, почему свет должен создавать импульс, потом экспериментальное измерение давления света и только потом — солнечный парус.
В случае EM-drive все наоборот. Физический принцип, за счет которого EM-drive генерирует тягу — не известен. Т.е. устройство есть, а за счет чего оно работает — не понятно, на первый взгляд оно не должно работать. Более того, пока не факт, что он вообще генерирует тягу в вакууме. А тяга в атмосфере никому (из ракетчиков) не интересна.
Тем не менее, приснопамятный Dr. Harold White, который, кстати, тоже работает в NASA Eagleworks, считает EM-Drive частным случаем Q-thruster (тоже гипотетического), который, в свою очередь, содает тягу за счет появления виртуальных частиц в электро-магнитном поле, за счет «отбрасывания» которых и создается тяга. Впрочем это тоже весьма спорный принцип, т.к. требует использования виртуальных (пара протон-антипротон) частиц до того, как они опять аннигилируют.
набор кинетической энергии прямо пропорционален тяге, умноженной на скорость. В нормальном реактивном двигателе имеет также место изменение энергии реактивной массы, так что суммарный прирост энергии ракеты и выхлопа соответствует мощности при любой скорости и в любой системе отсчёта.
А вот если выхлопа нет, то в разных системах отсчёта скорость набора кинетической энергии различается и может превышать расходуемую мощность!
Закон сохранения импульса не нарушается, потому что в реактивная тяга развивается за счет рабочего тела. Другое дело, что для этого используются виртуальные частицы.
Закон сохранения энергии не нарушается потому, что для создания долгоживущих виртуальных частиц требуется накачка энергией электро-магнитного поля. Т.е. энергия тратится на поляризацию вакуума. В противном случае пары частица-античастица схлопнутся до того, как успеют создать тягу.
Что же касается
учитывай два момента. Первый, ионному двигателю тоже необходим источник энергии. Причем скорее всего точно такой же ядерный реактор, как и EM-drive. Плюс сам двигатель, емкость для газа и полезная нагрузка. Второй момент, объем газа в любом случае конечен.
Для полетов к близким планетам, тому же Марсу, это, скорее всего, не имеет значения, а вот для внешних планет возможность непрерывно ускоряться месяцами уже очень полезный бонус.
Опять же, разного рода телеком спутники. Если тяга ЕМ-drive будет достаточной, чтобы парировать импульс от солнечного ветра и гравитационного воздействия Луны, то такой спутник сможет сохранять положение на орбите, пока не сломается. Десятилетиями.
Конечно, есть очень большое если, но возможность получать тягу без того, чтобы тащить на себе топливо — ооочень заманчива.
Кстати, что-то мне подсказывает (считать сейчас не буду), что оптимальный удельный импульс для получения максимального ускорения при той же массе близок к тому значению, которое получается, если энергию топлива полностью приложить для разгона того, что от этого топлива осталось (то есть вариант с камерой сгорания близок к оптимальному, если не учитывать вращательные и колебательные степени свободы; впрочем, для ядерного топлива это не самая удачная идея, а вот для термоядерного fusion torch — вполне неплохой вариант). По этой логике околосветовой удельный импульс имеет смысл, если топливо — антивещество.
(Уровень конвертации материи в энергию: ядерный распад — 0,1%, термоядерный синтез — 1%, аннигиляция — почти 100%)
Если же вдруг эта технология позволит обойти это ограничение (что соответствует использованию «внешнего» рабочего тела; квантовый вакуум может этого эффекта и не давать, если вся реальная масса идёт от расходуемой аппаратом энергии; а если и даст, то потребуется некое уточнение того, что же и как там происходит), тогда можно уже смотреть, с чем оно сравнимо и для каких источников энергии превосходит ионный двигатель / ускоритель частиц.
Да и с теми же солнечными батареями нужно учитывать, что они не вечны, так что тут даже если пересилить солнечный ветер, всё равно нужно ещё сравнить с ионным двигателем.
Но если вакуум накачивать энергией через электро-магнитное поле, то такие пары получают достаточное время жизни для того, чтобы их можно было зафиксировать и как-то ими проманипулировать. Но это не вечный двигатель, сколько энергии накачали качали, столько частиц и получили, за вычетом потерь.
Касательно ионного двигателя, есть одно фундаментальное ограничение. Больше С газ не разогнать, да и до С не разогнать. Кроме того, и ионизация газа, и ускорение плазмы идут с серьезными потерями, причем очень похоже, что это неустранимый недостаток.
А вообще о том и речь, что сравнивать нужно реальные показатели, достижимые технически, и с учётом конечности даже долгоживущих составляющих. Сами по себе значения удельного импульса и скорости выхлопа (при наличии внешнего рабочего тела это уже не одно и то же) ещё не показатель, что реально можно из этого аппарата получить.
Запустил бы кто такой двигатель в космос для реального теста — если заработает, тогда… придётся подкорректировать физику
Почему это важно, потому что тяга может создаваться например за счет конвекции, или за счет ускорения частиц воздуха, как ионолеты из фольги. Такой двигатель был бы для ракетчиков совершенно не интересно.
Если же все опыты подтвердят, что двигатель работает в вакууме, то начнется вторая часть, более интересная: нужно понять, как он работает, за счет чего. Потому что если ты понимаешь принцип работы чего-то, то ты понимаешь, как это улучшить, чтобы оно работало эффективнее.
Например, команда Вайта установила, что при их конструкции двигателя прирост тяги от повышения мощности поля начинает падать после 50ватт. Почему это происходит? Можно ли это обойти? Одни вопросы. Но да, если тема подтвердит свою реальность, то это, без всякого сомнения, самый перспективный ракетный двигатель. Никакие другие электродвигатели и рядом не стояли, потому что все они требуют запас рабочего тела.
In 2010, Prof. Juan Yang in China began publishing about her research into EM Drive technology, culminating in her 2012 paper reporting higher input power (2.5kW) and tested thrust (720mN) levels of an EM Drive.
Похоже человечество уже успело забыть, как всего сто лет назад примерно так же границы возможного раздвигали братья Райт. Там тоже в начале полетел первый самолет, а уже потом появилась теория аэродинамики. Но современной науке увы свойственна гордыня с налетом «все возможное уже открыто».
Квантовый двигатель работает на побочных эффектах новой физики, в которой целая куча вещей еще 10-15 лет назад считались не более чем математическим вывертом без физического смысла.
Я думаю, что вопросы эффективности и привязки к девайсу теории начнутся только тогда, когда все убедятся, что оно работает.
ХЯС в электролитической ячейке в 89-году тоже наделал много шума, но опыт не воспроизводился и вся идея зарекомендовала себя, как псевдонаука, надолго отвернув всех желающих что-либо делать в этой области.