Двигун майбутнього, який порушує закони фізики (відео)

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.

Цього тижня 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

Вперше концепція електромагнітної рухової установки була опублікована ще в далекому 2002 році британською дослідницькою компанією Satellite Propulsion Research, заснованою аерокосмічним інженером Роджером Шойером. 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.

Справа в тому, що EmDrive кидає виклик всім існуючим законам фізики. 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 високочастотною 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 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 Шойера, тиск ЕМ хвилі на широку стінку резонатора більший, 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 третьому закону Ньютона, який говорить, що «дії завжди є рівна і протилежна протидія, інакше - взаємодії двох тіл одне на одного між собою рівні і спрямовані в протилежні сторони». Говорячи простіше, в звичному нам просторі на кожну дію доводиться протидія, рівна за силою, але протилежна 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.


Деякі любителі збирали мініатюрну копію EmDrive прямо у себе вдома

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 нерецензовану роботу з поясненнями своєї точки зору, але, на думку експертів, теорія радіаційного тиску складніша за подані 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 тороїда, який реалізує тягу за допомогою магнітної гідродинаміки при квантових коливаннях вакууму. Умови для випробувань були вибрані щадні, в 50 разів менші за потужністю, ніж досліди самого Шойера. Вони проходили на крутильному маятнику для малих сил, який здатний виявляти сили в десятки мікроньютонів, 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. Чі Фенг, головний конструктор, пояснив, що перед запуском на космічних апаратах технології доведеться пройти модернізацію. Наприклад, для того, щоб утримати апарат на орбіті, потрібна 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. В 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.

---

© за матеріалами