ПопулярнеРедакціяСвіже
КращеОбговорюване

Про бритви Оккама в практичній космонавтиці

Этот текст также доступен на русском языке
1

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.»

EmDrive
EmDrive

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.

EmDrive зі знятою кришкою

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.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

17

Це користувацький матеріал, який було написано учасником спільноти, що не входить до складу редакції чи адміністрації. Підтримуючи авторів оцінками, ви допомагаєте нашій спільноті розвиватися.

Увійдіть, щоб читати ще 5 коментарів, брати участь в обговореннях та не бачити рекламу.
Вдалий Пітер Снепбек
Вечность назад

Да, снять крышку - лучше, тем более, что тягу EM-Drive уже опровергли. Но, тогда лучше использовать не микроволны для фотонного двигателя, а рентгеновский лазер, энергия фотонов которого на много порядков выше, и тяга, соответственно.

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Повідомити про помилку

Текст, який буде надіслано нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зареєструйтесь на сайті щоб не бачити рекламу, створювати та відслідковувати теми, зберігати статті в особисті закладки і брати участь в обговореннях
Якщо не виходить увійти тут, спробуйте за посиланням.