Про бритви Оккама в практичній космонавтиці
Трапилась доволі цікава збірка видатних досягнень фізичного фронтіру року, що минає. І одна з позицій мене трохи спантеличила.
Наводжу текст секції
«Неможливий» двигун можливий
Рівно 20 років вчені з усього світу намагаються довести, що двигун EmDrive, проект якого запропонував британський інженер Роджер Шоєр у 1999 році, є неможливим, оскільки він суперечить фундаментальним законам фізики.
Шоєр запропонував свою силову установку як один з варіантів «вічного» двигуна для гіпотетичних міжзоряних подорожей. Як рушійну силу в EmDrive використовують магнетрон, який генерує мікрохвилі, і, за заявами автора, накопичує енергію коливань у резонаторі, створюючи тягу.
Ідея про те, що електромагнітні хвилі чинять різний тиск на стіни двигуна і можуть постійно створювати тягу, суперечить закону Ньютона про збереження імпульсу. Але, на практиці, нікому не вдалося це спростувати, оскільки різні проекти EmDrive доводили, що двигун все-таки створює незначну тягу в кілька мікроНьютонів. Цей ефект списували на вплив зовнішніх сил, похибки і погане екранування корпусу двигуна.
Влітку цьогоріч представники Німецького Технічного Університету Дрездена провели свій експеримент, щоб точно встановити, чи працює двигун EmDrive. Команда фізиків під керівництвом Мартіна Таймара розробила проект SpaceDrive, — «надзвичайно чутливий і несприйнятливий до втручання інструмент, який раз і назавжди покладе край дискусії про EmDrive».
Автори дослідження створили точну копію двигуна EmDrive, з яким вчені NASA Пол Марч і Гарольд Уайт досягли незначної тяги кілька років тому. Конструкція двигуна — це мідний конус з обрізаним верхом, який поміщений у вакуумну камеру. Джерело мікрохвильового сигналу перебуває за межами камери і передається за допомогою кабелів на антени всередині конуса.
Щоб засікти реальну тягу без будь-яких похибок, фізики використовували маятникові ваги, які вимірюють силу крутного моменту, прикладеного до осі маятника, а також лазерний інтерферометр, який нівелює фізичне усунення маятникових ваг. Команда Таймара назвала свій пристрій «найчутливішим балансом тяги, який коли-небудь існував у світі».
Незважаючи на створення спеціального екрану, який блокує EmDrive від будь-яких перешкод, зокрема дію магнітних полюсів Землі, сейсмічні коливання планети і теплове розширення через нагрівання від мікрохвиль, вчені все-таки зафіксували тягу в 3,4 мікроньютони, що підтверджує дієздатність «неможливого» двигуна.
Тепер фізики нарікають на нагрівання міді, яке могло викликати розширення конструкції і зміщення центру ваги двигуна, що, в теорії, призводить до появи тяги через зовнішній вплив. Хоч би там як було, Мартін Таймар збирається довести, що сам EmDrive не може створювати тягу, і його команда вже розробляє два інші вимірювальні прилади, які мають виключити будь-який зовнішній вплив, зокрема термальну похибку.»
Раніше цей ЕмДрайв якось оминав мою увагу. Тож, вирішив розібратися з ідеєю. На перший і на другий погляд, двигун не має права рухатися. Якщо фізичний ефір не існує, або якщо він не взаємодіє з «вакуумною піною». Що воно за піна пояснювати не буду, але саме на таку взаємодію кивають в NASA хлопці, що перевіряли ідею.
Здивували мене не бурхливі багаторічні баталії в науковій та навколонауковій сферах. Я задався питанням: «Чому вони не відкрутять болти на великій кришці, на не викинуть її нафіг»?
Чому б не зняти одну кришку?
Бо що ми отримаємо в такому випадку?
Ми отримаємо класичний фотонний двигун. Двигун, який не конфліктує із Законами Збереження і для роботи якому не потрібні гіпотетичні припущення недоведених теорій.
Адже, мікрохвилі, це фактично світло з дуже довгою хвилею (міліметрові та субміліметрові). Мікрохвилі підкорюються тим самим законам геометричної оптики, що і світло. Їх, як і світло, можна розглядати в якості хвилі й частки (фотона) одночасно.
Подивимось, що відбуватиметься з ЕмДрайвом у вакуумі, якщо з нього прибрати велику кришку.
Вилітаючи з магнетрона (генератор мікрохвиль), ті хвилі-фотони відбиваються від стінок резонатора і в підсумку вилітають через відкритий бік. При цьому вони передаватимуть свій імпульс двигуну, і результуюча того імпульсу створюватиме тягу. Причому, тяга буде спрямована в протилежний бік від того, що начебто спостерігається в ЕмДрайва.
Саме так і працює фотонний двигун. Відбиває дуже сильне випромінювання в один бік, розганяючи фотонний зорельот у протилежний. Тут повною мірою починає працювати знаменита формула дідуся Ейнштейна E=mc2. Особливо, якщо в якості джерела випромінювання використовується анігіляція речовини та антиречовини — пряме, чисте і повне перетворення маси на енергію.
Поки в людства нема антиречовини в промислових масштабах, фотонні двигуни мають черпатися імпульсом менш ефективних джерел випромінювання. Мікрохвилями з магнетрону, наприклад. Або, ще краще, радіохвилями з мазера.
Мáзер (англ. maser – microwave amplification by stimulated emission of radiation – посилення мікрохвиль за допомогою вимушеного випромінювання) — квантовий генератор, який випромінює когерентні радіохвилі у сантиметровому чи міліметровому діапазоні (довжина хвилі порядку сантиметра).
У випадку мазера взагалі ніякої «резонаторної камери» не потрібно. Бо всі мікрохвилі вилітають з нього когерентними, всі фотони мають колінеарні траєкторії. Тобто, перетворення енергії мікрохвиль на імпульс реактивного руху відбувається найбільш ефективним, з усіх можливих, способів і геометричних конфігурацій.
А можна й лазер.
Ви вже здогадалися, до чого я веду?
Точно.
Навіщо вигадувати Бозна-що, коли достатньо зняти кришку — і вперед!
Резюмую
В епопеї довкола ЕмДрайву ми бачимо яскраву реалізацію відомого принципу «Бритви Оккама». «Не примножуй без необхідності сутності» — так вчить нас дідусь Оккам. І ми маємо виконувати його настанову неухильно.
До речі, оте «вперед» матиме доволі низькі абсолютні показники прискорення реактивного апарату. Але прискорення відбуватиметься постійно, створюючи хоч і мікро-, та все ж гравітацію.
P.S.
Як найближчий аналог принципу дії, можна згадати ще й іонні двигуни. Вони оперують не фотонами, а іонами — по суті окремими «обідраними» атомами звичайних речовин. Зонд Dawn саме на такому іоннику злітав у Пояс Астероїдів. Спершу завітав до Вести, покружляв довкола, повивчав її, а потім прилетів до Церери, де багато місяців поспіль кружляв довкола, постійно змінюючи орбіти.
Без дозаправок.
Японский модуль SLIM в третий раз проснулся на ЛунеОн пережил вторую лунную ночь https://nplus1.ru/news/2024/03/28/slim-awake-again
Як на мене, дуже далекосяжний результат. По-перше, це доказ того, що подібні астероїди буде дуже легко розробляти.…
зараз мова йде про випробування концепції таких апаратів і алгоритмів їх взаємодії. Суто як перший крок, малорозмірне…
Я, в начале, так и подумал, но нужно учитывать возможные возражения с стороны Спейсов и подготовку на…
Цитата(перевод): > SpaceX добивается разрешения на использование до 7500 спутников Starlink второго поколения с диапазонами частот 1,6…
> Не смотря на то, что я считаю, что незаконные мигранты склонны нарушать закон, всё что Вы…
>Кремлю придётся вывести часть войск из Украины, чтобы поддерживать порядок внутри страны, и нашим защитникам будет легче.…
С 20.03 по 23.03 слушали в надежде на пробуждение Odie. К сожалению, ничего не вышло и миссию…
>Но вас не поддержит запад, когда вам захочется устраивать расстрел гражданских в ТРЦ. Я ж написал: я…
Пам'ятаю цей запуск. Більше всього мене тоді вразила холоднокровність командира екіпажу.
>Все остальные – как минимум платят налоги. Окей, да, в целом - можно так притянуть. Но вас…
Такая схема может вполне заменить первую ступень, но окупится лишь в случае регулярного использования рельсотона по нескольку…
>Это военный объект. По праву обороняющейся стороны – легальный объект. Вот НПЗ, нефтебазы, мосты, железная дорога -…
>Нет, не так. С одной стороны вторжение миллионов мигрантов на территорию США Ну так я же писал,…
Я прочитал ответ Ави злопыхателям полностью, но не считаю его сколько-нибудь серьезным. > А уж давать в…
> В чистом виде argumentum ad hominem. Как я понял, Вы прочитали только последнюю строчку. 36 строк…
сподіваюсь на Веббі немає такої проблеми
Дополнение: Заявка была по упрощенным правилам, без изучения вопросов интерференции, отказ получили через год. Можно только вообразить…
Спейсам придется поумерить свой аппетит, т.к. FCC отклонила их заявку на дополнительный спектр для мобильных приложений для…
Так же не обойдется без AI 5g expertise
“Це ж вже було»
Здається, я знаю чим можна вальнути по москві
Фанат Хайнлайна во мне конечно хочет чтобы это сработало. Но унылый взрослый во мне напоминает, что вся…
Думаю склон найти не проблема, гор хватает, главное чтоб сама установка дала положительный результат. Есть целые ровные…
Вот так и надо "сохранять рабочие места", будь то руководитель, инженер, или крутильщик гаек. А то взяли…