Сучасні ентузіасти пропонують до розгляду кілька технологій для подорожей на великі відстані. Це, наприклад, дискові приводи Alcubierre, або прямоточні машини Bussard. Але лише деякі з них є такими ж суперечливими, як технологія EmDrive.
Технологія EmDrive
Ця концепція вперше була запропонована наприкінці 1990-х років авіаційно-космічним інженером Роджером Шойєром. Він створив і протестував свою власну версію конструкції. EmDrive позиціонується ним як спосіб подорожувати в просторі без використання палива.
Необхідність мати з собою великі запаси палива обмежує можливості існуючих хімічних ракет. У тому числі і тому, що це паливо повинно бути використано не тільки для подолання гравітації Землі. Але і для гальмування при досягненні пункту призначення. Тому очевидно, що якщо не потрібно везти з собою паливо, космічна подорож може стати значно швидшою і ефективнішою. І буде набагато дешевше. Очевидно, що міжзоряна подорож з використанням звичайних ракет неможлива. Тому що потреба ракетному паливі для такої місії буде занадто висока.
Ось чому такі проекти, як EmDrive - це мрія, але чи можлива їх реалізація?
Щоб зрозуміти, як працює цей привід (який можна віднести до категорії СВЧ-резонатора), уявіть мідний циліндр. Його діаметр на одному кінці більше, ніж на іншому, обидва кінця плоскі. Всередині циліндра - мікрохвилі, які, як і інші форми електромагнітного випромінювання, чинять тиск на поверхню камери, таким чином, внутрішнє поле може забезпечувати тиск і прискорення на одному кінці конуса через його форму. Це створює тягу без використання пального, оскільки для запуску приводу потрібна початкова потужність, яка потім може бути перетворена в тягу, EmDrive порівнюють з вічним двигуном. Цей пристрій може продовжувати працювати без постійного джерела енергії.
І тому лабораторія NASA Eagleworks вирішила створити свою власну модель приводу для проведення його випробувань.
Випробування НАСА
Результати проведених досліджень, опубліковані в статті 2016 року показали, що EmDrive генерує позитивну тягу на різних рівнях потужності (40, 60 і 80 Вт), а також у жорсткому вакуумі і звичайному повітрі при атмосферному тиску. Проблема з випробуваннями при атмосферному тиску полягає в тому, що теплова конвекція в повітрі може спотворити результати випробувань і створити тягу, якої насправді немає. Але коли експеримент був повторений у вакуумі, сила тяги залишилася колишньою. Її значення вимірювалося торсійним балансом - металевим дротом з підвісною противагою.
Загальна спостережувана сила становила близько 1,2 мілліньютона на кіловат. Це неймовірно маленька цифра. І вона була набагато меншою, ніж та, яку Шаєр спостерігав у своїх власних тестах. Але тим не менш це був позитивний результат. Пристрій, робота якого суперечить уявленням сучасної фізики - працював! І НАСА було не єдиною організацією, яка спостерігала подібні результати роботи EmDrive. Дослідники з Північно-Західного політехнічного інституту в Сіані, Китай, і співробітники американської компанії Cannae також повідомили про позитивні результати.
Порушуючи фізику
Проблема з цим пристроєм полягає в тому, що він працює, порушуючи закон збереження імпульсу. Це той же закон, який вимагає, щоб ракети відкидали матеріал назад для здійснення руху вперед. Третій закон Ньютона говорить, що кожна дія має рівну і протилежну реакцію. Але всередині EmDrive не відбувається ніякої дії, яка має створити прискорення. Тому що це закрита система, і імпульс всередині конуса просто перерозподіляється. Цей привід до того ж порушує постулати спеціальної і загальної теорії відносності. А також теорему Нетер. Це означає, що якщо пристрій дійсно працює - це суперечить нашому розумінню сучасної фізики.
Поки що всі пояснення властивостей EmDrives засновані на теорії хвилі-пілота, яка випливає з квантової фізики. Однак вчені стверджують, що в пристрої немає нічого квантового. І спостережувані ефекти повинні мати пояснення, засноване на загальній теорії відносності та електромагнетизмі Максвелла.
Так як це працює?
Отже, так що ж спостерігало NASA при випробуваннях EmDrive? Група німецьких вчених провела аналогічні випробування і прийшла до висновку, що позитивна сила, описана в статті НАСА, була викликана взаємодією силових кабелів приводу і магнітного поля Землі. Вчені використовували спеціальний екран, щоб блокувати більшу частину магнітного поля. Але навіть у цьому випадку взаємодія все ще спостерігалася Під час випробувань німецька команда також зменшила кількість енергії, що йде на диск, запобігаючи відскакуванню мікрохвиль всередині конуса, проте позитивна спрямованість виникаючої сили залишилася. Це ясно показало, що результат був викликаний зовнішніми джерелами, а не власною внутрішньою системою.
Але крім впливу магнітного поля Землі, ще кілька процесів можуть генерувати тягу. до них належать, наприклад, магнітна взаємодія, виділення газу, повітряні потоки і вібрація. Тому на сьогоднішній день дані, отримані в ході робіт Шойєра і його послідовників здаються непереконливими.
Однак це не означає, що ми повністю розчарувалися в цій ідеї. Тільки в минулому році DARPA уклала контракт на 1,3 мільйона доларів у спробі узгодити сучасну фізику з EmDrive. У разі успіху технологія скоротить вартість космічних запусків в десять разів, дозволить створити більш витончений дизайн космічного корабля і дозволить супутникам довше залишатися на орбіті.
Якщо нам вдасться продовжити наше життя - або навіть жити вічно - можливо, настане день, коли ми зможемо створити EmDrive, який працюватиме, а не порушувати закони миру, або, можливо, ми доживемо до того дня, коли буде розроблено інший спосіб міжзоряних подорожей, зрештою, якщо ми зможемо жити вічно, які технології будуть нам доступні через кілька сотень років або навіть кілька тисяч?
