Fizikos dėsnius pažeidžiantis variklis: ateitis ištiko dabar (Video)

Šią savaitę pasaulio mokslo bendruomenę sujaudino netikėta naujiena. Kinijos mokslininkai oficialiai publikavo eksperimentinius elektromagnetinio variklio Em Drive veikimo įrodymus. Unikalus įrenginys gali stumti, pavyzdžiui, kosminį laivą vakuume… nenaudodamas kuro. Tad, kodėl gi daug mokslininkų manė (netrūksta taip manančių ir dabar), kad šis išradimas — gryniausia apgavystė?

Kaip veikia EmDrive

Elektromagnetinės varos įrenginio koncepciją dar 2002 metais publikavo aerokosmonautikos inžinieriaus Rogerio Shawyerio įkurta Satellite Propulsion Research kompanija. Tais pačiais metais visuomenei buvo pristatytas ir pirmasis veikiantis įrenginio prototipas. Taip taip, būtent garsieji „britų mokslininkai“ išrado fantastišką variklį, sukėlusį skepsio bangą mokslo bendruomenėje.

Mat EmDrive meta iššūkį visiems egzistuojantiems fizikos dėsniams. Įrenginio pagrindinės dalys – mikrobangas generuojantis magnetronas ir aukštos kokybės (Q faktorius) rezonatorius — metalinis „kibiras“, hermetiško kūgio formos mikrobangų spąstai. Magnetronas (būtent jis yra pagrindinė virtuvėje stovinčios mikrobangų krosnelės dalis) aukšto dažnio perdavimo sistema, tai yra, paprastu koaksialiniu kabeliu susietas su rezonatoriumi. Patekusi į rezonatorių, elektromagetinė (EM) banga spinduliuojama į abu nupjautinio kūgio galus vienodu faziniu greičiu, tačiau skirtingu grupiniu greičiu — išradėjo nuomone, būtent taip ir sukuriamas efektas.

Kuo skiriasi šie du greičiai? Patekę į uždarą erdvę, elektronai jame pasklinda, atsispindėdami nuo vidinių rezonatoriaus sienelių. Fazinis greitis — tai greitis atspindinčio paviršiaus atžvilgiu, kuri faktiškai apibrėžia elektronų judėjimo greitį. Kadangi elektronai į kamerą patenka iš vieno ir to paties šaltinio, šis dydis iš tiesų ir yra vienas visiems. Tuo tarpu grupinis greitis yra elektronų greitis kūgio pagrindų atžvilgiu ir jis auga, einant nuo siaurosios prie plačiosios kūgio dalies. Tad, Shawyerio nuomone, EM bangų slėgis į plačiąją rezonatoriaus sienelę didesnis, nei į siaurąją ir taip sukuriama vara.

Variklis prieš niutoniškąją fiziką

Tad, kodėl gi mokslininkai su tuo nesutinka? Pagrindinė fizikų pretenzija – aprašytosios konstrukcijos veikimas tiesiogiai prieštarauja trečiajam Niutono dėsniui, skelbiančiam, kad „veiksmui visada yra lygus ir priešingas atoveiksmis, kitaip tariant — sąveikaudami kūnai veikia vienas kitą vienodo dydžio, bet priešingos krypties jėga“. Paprasčiau tariant, įprastai kiekvienam veiksmui yra tokio pačio stiprumo, bet priešingos krypties atoveiksmis. Šis principas paaiškina visų dabartinių variklių veikimą, nuo reaktyvinių (dujos išmetamos atgal, tad mašina juda į priekį) iki joninių (elektringų dalelių srautas juda į vieną pusę, o kosminis aparatas – į kitą). O štai EmDrive tiesiog nieko neišmetama.

Kai kurie mėgėjai gamindavo EmDrive kopijas tiesiog namie

Be to, neatsižvelgiama į dar kelis ne tokius svarbius faktorius. Pavyzdžiui, koncepcijos autorius neatsižvelgė, kad EM banga spaudžia ne tik galines, bet ir šonines rezonatoriaus sieneles. Atsakydamas į kritiką, Shawyerio publikavo nerecenzuotą darbą, kuriame paaiškinamas jo požiūris, tačiau ekspertų nuomone, radiacino slėgio teorija sudėtingesnė, nei jo pateikiama teorija.

Su fantastika besiribojančios technologijos

2013 metais varikliu susidomėjo NASA. Nenuostabu: jei EmDrive ir iš tiesų veikia taip, kaip teigiama, tai taps tikra kosminių skrydžių revoliucija. Įrenginys buvo išbandomas Eagleworks laboratorijoje, Johnsono vardo kosminiame centre. Darbams vadovavo Haroldas G. White'as, ir bandymuose buvo gautas anomalus rezultatas — ~0,0001 N trauka. White'as mano, kad toks rezonatorius gali veikti, sukurdamas virtualų plazminį toroidą, kuriantį trauką magnetine hidrodinamika dėl kvantinių vakuumo svyravimų. Buvo parinktos švelnios bandymo sąlygos, naudojama maždaug 50 kartų mažesnė galia, nei paties Shawyerio bandymuose. Jie buvo vykdomi mažų jėgų matavimui skirtose torsioninėse svarstyklėse, galinčiose aptikti dešimčių mikroniutonų eilės jėgas, hermetiškoje vakuuminėje kameroje iš nerūdijančiojo plieno kambario temperatūroje ir normaliame atmosferos slėgyje.

CCTV-2 televizijos kanalas pranešė, kad kinų inžinieriai pernai gruodžio mėnesį ne tik sėkmingai išbandė naująjį variklį „Tiangong-2“ laboratorijoje, bet ir pateikė EmDrive variklio schemą ir veikimą demonstruojančią medžiagą. Įrenginys netrukus bus nusiųstas į kosmosą ir išbandytas realiomis sąlygomis. Vyr. konstruktorius Li Feng paaiškino, kad siunčiant į kosmosą, aparatą teks modernizuoti. Pavyzdžiui, norint išlaikyti aparatą orbitoje, reikalinga 100 mN – 1N jėga, o dabartinė konstrukcija iš variklio tokio galios išspausti nepavyksta. Be to, variklį pritvirtinus prie vienos ar kitos teorinio palydovo dalies, pasikeis jo šilimas ir traukos jėga.

NASA įsitikinusi, kad išvystęs 1,2 mN trauką, iki Saulės sistemos krašto įrenginys galėtų nusigauti vos per keletą mėnesių. Jei bandymai pavyks, Marso kolonizavimas nustos būti svajone ir taps realybe, kuri jau artimiausiu metu suteiks galimybę žmonijai kolonizuoti arčiausiai Žemės esančias planetas ir stambius asteroidus.

V. Makarov

popmech.ru