Ілон Маск зі своїми ракетами, можливо, “копає” не в тому напрямку. NASA успішно випробувало двигун, який функціонує всупереч законам фізики і теоретично здатний доставити корабель на Марс за 70 діб, пише nv.ua.
Не перший рік говорять про дивну інсталяцію під назвою EM Drive, яка перетворює електроенергію в тягу за допомогою електромагнітних мікрохвильових порожнин. Результати перших експериментів було опубліковано ще у 2002 році. Численні експерименти після цього також показували неймовірне – двигун створює тягу всупереч третьому закону Ньютона. І без всякого палива.
Згідно з недавнім витоком даних про результати експериментів у лабораторіях американського космічного агентства NASA вкотре підтвердили – двигун працює. Причому працює не тільки в “земних” умовах, але і у вакуумі.
Це означає, що в перспективі можливе створення космічного корабля, що живиться від сонячних батарей, які будуть забезпечувати електрикою двигун, який діє всупереч законам фізики. Принаймні тим, які ось уже кілька століть вивчають у школах.
Двигун без палива
Двигун EM Drive був запропонований британським інженером Рождером Шоєром і його компанією Satellite Propulsion Research у 2001 році. В основі двигуна лежить магнетрон, який генерує мікрохвилі в резонаторі особливої форми. Шоєр спочатку заявляв, що сам факт наявності хвилі електромагнітних коливань у замкненому резонаторі є джерелом тяги.
Науковий світ заперечував, посилаючись на загальноприйняті уявлення про природу вакууму, інерцію і електромагнітні хвилі. Тим не менш, Шоєр у 2002 році продемонстрував експериментальний прилад, у якому виникла нехай і маленька, але все-таки реальна тяга – зусилля 0,02 Н.
У 2006 році Шоєр із колегами показали прилад, що дає зусилля 0,1 Н.
Ідею Шоєра підхопили китайські фізики. У 2010 році в Північно-Західному технічному університеті в місті Сіань було створено аналог EM Drive, який розвиває зусилля 0,72 Н.
У 2011 року американська компанія Cannae створила свою аналогічну розробку під назвою Q-Drive.
Нарешті, підтяглася велика артилерія в особі інженерів NASA. У Космічному центрі імені Ліндона Джонсона в Х’юстоні під керівництвом фізика Гарольда Уайта було проведено серію тестів. Вчені зафіксували значно менше зусиль, ніж Шоєр – усього 0,0001 Н. Однак і цей результат у NASA назвали “аномальним”. Тобто фактично із цього моменту ідею Шоєра в науковому світі стали офіційно вважати робочою.
Малі значення тяги частково пояснювалися меншою потужністю обладнання, яке використовував Уайт. Зате він використовував новітнє надчутливе обладнання. Уайт застосовував крутильний маятник для малих сил, який здатний виявляти сили, вимірювані в мікроньютонах. Прилад було встановлено в герметичній вакуумній камері з нержавіючої сталі. Тести проводилися за кімнатної температури і за нормального атмосферного тиску.
Скептики – а їх завжди вистачало – на деякий час отримали підтримку в особі німецького фізика Мартіна Таймара, який у 2015 році провів незалежний експеримент у Дрезденському університеті. Таймар не зміг підтвердити, що двигун розвиває зусилля. Але і повністю спростовувати працездатність методу він не став.
У серпні цього року EM Drive отримав нову порцію позитивного висвітлення в ЗМІ після того, як глава компанії Cannae заявив про намір протестувати експериментальний зразок двигуна в космосі.
Також наприкінці серпня стало відомо про те, що наукова робота NASA про EM Drive пройшла рецензування в Американському інституті аеронавтики.
І ось нарешті стали відомі подробиці цих експериментів. Двигун і справді працює. Причому у ваккумі теж. А саме це було чи не основною умовою для його застосування в умовах космосу.
Учені з NASA досить докладно описали своє обладнання і методику експериментів. Вони наголошують, що їхнім основним завданням був пошук “аномалій” в умовах експерименту, які могли би призвести до появи тяги, яка суперечить законам фізики. Але таких “аномалій” не було.
Ньютон помилявся?
Відповідно до законів сучасної фізики дітище Шоєра працювати просто не може, зазначає оглядач ScienceAlert Фіона Макдональд.
Згідно з третім законом Ньютона, сили виникають лише попарно. Будь-яка сила, що діє на тіло, має джерело походження у вигляді іншого тіла. Тобто будь-яка сила завжди є результатом взаємодії тіл. Жодні сили не можуть виникати самі по собі, без взаємодії якихось тіл, свідчить один із фундаментальних законів сучасної фізики.
Якщо EM Drive працює, значить, третій закон Ньютона не повністю відображає картину світу. Згідно із цією усталеною картиною для того, щоб давати імпульс, система повинна відштовхувати щось в протилежному напрямку.
Такий принцип, наприклад, реактивних двигунів – основного засобу пересування в сучасній космічній індустрії. Кораблі приводять у рух двигуни, які відштовхують в протилежну сторону струмені реактивного двигуна. Це відбувається завдяки спалюванню ракетного палива.
Однак EM Drive паливо не потрібно. Він створює зусилля просто відштовхуючи мікрохвильові фотони туди-сюди всередині конічної ємності з металу. Цей рух змушує “вузький” кінець конуса генерувати тягу в протилежному напрямку.
На папері це просто не може працювати. Із законами фізики EM Drive не поєднується. Але все-таки експерименти один за іншим показують, що він працює.
Ось і витік даних про черговий експеримент NASA підтверджує, що неможливий двигун здатний генерувати зусилля. І досить вражаюче.
Документи, що потрапили в розпорядження ЗМІ, показують, що в вакуумі EM Drive виробляє зусилля 1,2 мН на кіловат. Насправді, це не так уже й мало.
Наприклад, сучасні реактивні двигуни, що застосовуються в космічній індустрії – так звані двигуни на ефекті Холла – створюють зусилля 60 мН на кіловат. Але для цього їм потрібно ракетне паливо, запаси якого обтяжують сам корабель. Що, у свою чергу, призводить до потреби в двигунах більшої потужності.
Експерти NASA вважають, що цю зайву вагу нівелює ефект від більшої тяги традиційних реактивних двигунів порівняно з тягою EM Drive, який дозволить полегшити корабель, позбавивши його паливних баків.
Досі в науковому світі всерйоз сприймали лише одну концепцію пересування в космосі без спалювання палива. Це був проект сонячних вітрил. Розкинувши навколо корабля вітрила величезної площі, теоретично, можна приводити судно в рух тягою від сонячного вітру. Але експерименти показують, що в таких випадках створюється зусилля лише в 5-6 мікроньютонів.
Порівняно із цим тягу EM Drive можна назвати просто могутньою, підсумовують дослідники з NASA.
При цьому команда Гарольда Уайта зазначає у своїй роботі, що, можливо, така тяга – не межа для EM Drive. Вчені цього разу не ставили перед собою завдання оптимізувати потужність двигуна. Їхнім завданням було перевірити, чи працює двигун узагалі.
У зв’язку з такими результатами багато вчених, у тому числі і в NASA, готові серйозно розглядати EM Drive як потенційний засіб пересування космічних кораблів майбутнього. Двигун потрібно випробувати в космосі в “польових” умовах, підсумовують вони.
Власне, перший EM Drive вже був запущений у космос і знаходиться на борту невеликого супутника. За словами Гвідо Фетта, директора компанії Cannae, перші результати можуть бути отримані вже найближчими місяцями. Двигун буде здійснювати коригування висоти і нахилу орбіти супутника.
Про свої плани з перевірки неможливого двигуна в космосі заявляв і Китай.
На Марс за 70 днів?
Поява реально працюючих двигунів EM Drive може змінити докорінно космічну індустрію. У NASA вже підрахували, що навіть у разі якщо двигун буде мати потужність 0,4 Н/кіловат, обладнаний ним корабель зміг би досягти Плутона менше, ніж за 18 місяців. Це в 6 разів менше, ніж треба було зонду New Horizons, який добирався до Плутона на реактивній тязі зі швидкістю 58 тис. км/год.
Теоретично, політ на Марс із таким двигуном міг би зайняти всього 70 днів, наголошують дослідники. При цьому не потрібно запасатися паливом ні на політ до Марса, ні на зворотну дорогу. Хоча, звичайно, залишається питання про сонячні батареї та подачу електрики до EM Drive.
За великим рахунком, немає жодних сумнівів у тому, що якщо космічні випробування пройдуть успішно, EM Drive стане одним із найважливіших елементів майбутньої колонізації Марса та інших етапів освоєння космосу.
