Egy új elmélet az EmDrive motor működéséről. A motor egyébként lehetséges
A híres EmDrive (1) nem szegheti meg a fizika törvényeit, mondja Mike McCulloch (2), a Plymouth Egyetem munkatársa. A tudós egy olyan elméletet javasol, amely új módot sugall a nagyon kis gyorsulású tárgyak mozgásának és tehetetlenségének megértésére. Ha igaza lenne, akkor a titokzatos hajtást "nem tehetetlenségnek" neveznénk, mert a tehetetlenség, vagyis a tehetetlenség kísérti a brit kutatót.
A tehetetlenség minden olyan tárgyra jellemző, amelynek tömege van, irányváltoztatásra vagy gyorsulásra reagál. Más szavakkal, a tömeg a tehetetlenség mértékeként fogható fel. Noha ez jól ismert fogalomnak tűnik számunkra, a természete nem annyira nyilvánvaló. McCulloch koncepciója azon a feltételezésen alapul, hogy a tehetetlenség az általános relativitáselmélet által megjósolt hatásból ered, ún. sugárzás Unruhbólez a fekete test sugárzása, amely gyorsuló tárgyakra hat. Másrészt elmondhatjuk, hogy az univerzum hőmérséklete a gyorsulással növekszik.
2. Mike McCulloch a Plymouth Egyetemről
McCulloch szerint a tehetetlenség egyszerűen az Unruh-sugárzás által a gyorsuló testre gyakorolt nyomás. A hatást nehéz tanulmányozni a Földön általában megfigyelt gyorsulásoknál. A tudós szerint ez csak akkor válik láthatóvá, ha a gyorsulások kisebbek. Nagyon kis gyorsulásoknál az Unruh-hullámhosszak olyan nagyok, hogy már nem férnek bele a megfigyelhető univerzumba. Amikor ez megtörténik, állítja McCulloch, a tehetetlenség csak bizonyos értékeket vehet fel, és egyik értékről a másikra ugorhat, ami joggal hasonlít a kvantumhatásokhoz. Más szóval, a tehetetlenséget kis gyorsulások összetevőjeként kell kvantálni.
McCulloch úgy véli, hogy ezeket megfigyelésekkel megerősítheti elmélete. furcsa sebességugrások a Föld közelében lévő egyes űrobjektumok más bolygók felé történő áthaladása során figyelhető meg. Nehéz alaposan tanulmányozni ezt a hatást a Földön, mert a vele járó gyorsulások nagyon kicsik.
Ami magát az EmDrive-ot illeti, McCulloch koncepciója a következő gondolaton alapul: ha a fotonoknak van valamilyen tömege, akkor visszaverődéskor tehetetlenséget kell tapasztalniuk. Az Unruh-sugárzás azonban ebben az esetben nagyon kicsi. Olyan kicsi, hogy kölcsönhatásba léphet közvetlen környezetével. Az EmDrive esetében ez a "motor" dizájn kúpja. A kúp lehetővé teszi bizonyos hosszúságú Unruh sugárzást a szélesebb végén, és rövidebb hosszúságú sugárzást a keskenyebb végén. A fotonok visszaverődnek, ezért a kamrában a tehetetlenségüknek meg kell változnia. A lendület megőrzésének elvéből pedig, amely az EmDrive-ról szóló gyakori véleményekkel ellentétben ebben az értelmezésben nem sérül, az következik, hogy a tapadást így kell létrehozni.
McCulloch elmélete legalább kétféleképpen tesztelhető kísérletileg. Először is, egy dielektrikum behelyezésével a kamrába - ennek növelnie kell a meghajtó hatékonyságát. Másodszor, a tudós szerint a kamra méretének megváltoztatása megváltoztathatja a tolóerő irányát. Ez akkor fog megtörténni, ha az Unruh-sugárzás jobban illeszkedik a kúp keskenyebb végéhez, mint a szélesebbhez. Hasonló hatást válthat ki a kúp belsejében lévő fotonnyalábok frekvenciájának megváltoztatása. „A tolóerő megfordítása már megtörtént a NASA legutóbbi kísérletében” – mondja a brit kutató.
McCulloch elmélete egyrészt kiküszöböli az impulzusmegmaradás problémáját, másrészt a tudományos fősodor szélén áll. (tipikus marginális tudomány). Tudományos szempontból vitatható az a feltételezés, hogy a fotonoknak tehetetlenségi tömegük van. Sőt, logikusan a fénysebességnek változnia kell a kamrán belül. Ezt a fizikusok meglehetősen nehezen fogadják el.
3. Az EmDrive motor működési elve
Működik, de további vizsgálatokra van szükség
Az EmDrive eredetileg Roger Scheuer, Európa egyik legjelentősebb repüléstechnikai szakértőjének ötlete volt. Ezt a tervet kúpos tartály formájában mutatta be. A rezonátor egyik vége szélesebb, mint a másik, méreteit úgy választják meg, hogy bizonyos hosszúságú elektromágneses hullámok rezonanciáját biztosítsák. Ennek eredményeként ezeknek a szélesebb vége felé terjedő hullámoknak fel kell gyorsulniuk, a keskenyebb felé pedig le kell lassulniuk (3). Feltételezzük, hogy a különböző hullámfront elmozdulási sebességek következtében eltérő sugárzási nyomást fejtenek ki a rezonátor ellentétes végeire, és így egy nem nulla karakterlánc, amely mozgatja az objektumot.
Az ismert fizika szerint azonban, ha nem alkalmazunk többleterőt, az impulzus nem nőhet. Elméletileg az EmDrive a sugárzási nyomás jelenségét használja fel. Az elektromágneses hullám csoportsebessége, és így az általa generált erő is függhet annak a hullámvezetőnek a geometriájától, amelyben terjed. Scheuer elképzelése szerint, ha úgy építünk fel egy kúpos hullámvezetőt, hogy az egyik végén a hullámsebesség jelentősen eltér a másik végén lévő hullámsebességtől, akkor ezt a hullámot a két vége között visszaverve sugárzási nyomáskülönbséget kapunk. , azaz elegendő erő a tapadás eléréséhez. Shayer szerint Az EmDrive nem sérti a fizika törvényeit, hanem Einstein elméletét használja - a motor más vonatkoztatási rendszerben van, mint a benne lévő "működő" hullám.
Eddig csak nagyon kicsiket építettek. Az EmDrive prototípusai mikrohírek nagyságrendű vonóerővel. Egy meglehetősen nagy kutatóintézet, a kínai Xi'an Northwest Polytechnic University kísérletezett egy prototípus motorral, amelynek tolóereje 720 µN (mikronewton). Lehet, hogy nem sok, de egyes csillagászatban használt ionhajtóművek nem generálnak többet.
4. EmDrive teszt 2014.
Az EmDrive NASA által tesztelt verziója (4) Guido Fetti amerikai tervező munkája. Az inga vákuumvizsgálata megerősítette, hogy 30-50 µN tolóerőt ér el. Az Eagleworks Laboratory, amely a houstoni Lyndon B. Johnson Űrközpontban található, légüres térben megerősítette munkáját. A NASA szakértői a motor működését kvantumhatásokkal, pontosabban a kvantumvákuumban keletkező, majd kölcsönösen megsemmisülő anyagrészecskékkel és antianyag-részecskékkel való interakcióval magyarázzák.
Az amerikaiak sokáig nem akarták hivatalosan beismerni, hogy megfigyelték az EmDrive által produkált tolóerőt, attól tartva, hogy az így kapott kis érték mérési hibákból adódhat. Ezért a mérési módszereket finomították, és a kísérletet megismételték. A NASA csak mindezek után erősítette meg a tanulmány eredményeit.
Amint azonban az International Business Times 2016 márciusában beszámolt róla, a NASA egyik alkalmazottja, aki a projekten dolgozott, azt mondta, hogy az ügynökség azt tervezi, hogy a teljes kísérletet egy külön csapattal megismétlik. Ez lehetővé teszi számára, hogy végre tesztelje a megoldást, mielőtt úgy dönt, hogy több pénzt fektet bele.
