Mokslo ir technologijų pasaulis

Fizikai publikavo naują darbą, kuris rodo, kad kontroversiškasis EM drive – arba elektromagnetinis varytuvas – iš tiesų gali veikti ir trečiojo Niutono dėsnio visgi nepažeidžia.

Jei pražiopsojote visą šio aparato sukeltą šurmulį, trumpa apžvalga: daug kosmoso mėgėjų naktimis nemiega dėl EM drive, kadangi jis žada nugabenti žmones į Marsą vos per 10 savaičių, bet ne mažiau purtosi tai girdėdami, mat, bent jau teoriškai, ant popieriaus, jis nedera su fizikos dėsniais.

Nepaisydamas šio, ne tokio jau nereikšmingo, kliuvinio, EM drive kiekviename teste – tarp kurių ir NASA mokslininkų Eagleworks laboratorijoje, ir nepriklausomo tyrėjo Vokietijoje atlikti bandymai – patvirtina, kad sistema, nepaisant visko, kuria stūmą.

Kodėl tai stebina? Nuostabą kelia tai, kaip EM drive turėtų veikti, bent jau teoriškai. Pirmą kartą sukurtas britų mokslininko Rogerio Shawyerio dar 1999 metais, EM drive kaip kurą naudoja elektromagnetines bangas, ir kuria stūmą, metalinėje ertmėje atspindėdamas šias mikrobangas pirmyn ir atgal.

Remiantis Shawyerio skaičiavimais, taip būtų galima sukurti pakankamą trauką, kad žmogų į Marsą būtų galima nuskraidinti vos per 70 dienų, o potencialiai netgi galėtų padėti pasiekti artimiausią žvaigždę Alpha Centauri, vos per 92 metus, ir visa tai atlikti be sunkaus ir brangaus raketų kuro.

Skamba nuostabiai? Bet yra viena didelė problema – pagal trečiąjį Niutono dėsnį, kiekvienas veiksmas privalo sukelti tokio paties dydžio ir priešingos krypties atoveiksmį, o tai reiškia, kad iš reaktyvinės sistemos turi būti kažkas išstumiama atgal, kad ji pati galėtų judėti į priekį. Taigi, išryškėja dilema – EM drive nenaudoja jokio kuro, tad nėra ir priešinga skridimui kryptimi išmetamų degimo produktų, tad… jis negali sukurti stūmos. Nors ir sukuria.

Dabar, išsiaiškinę dilemą, panagrinėkime galimą sprendimą, kurį siūlo fizikai iš COMSOL kompanijos, Helsinkio universiteto ir Jyväskylä universiteto Suomijoje.

Šiame recenzuotame tyrime, publikuotame AIP Advances teigiama, kad EM drive III Niutono dėsnio nepažeidžia, nes esama produktų, sklindančių priešinga kryptimi.

[Vieta „šauksmo“ veidukui]😱

Pasak tyrėjų, išmetami „degimo“ produktai yra šviesa, arba tiksliau, fotonai, suporuoti su kitais priešingos fazės fotonais, kurie skrieja iš metalinės ertmės ir taip kuria stūmą.

Jeigu taip, tai kodėl niekas anksčiau jų neaptiko?

Tyrėjai prognozuoja, kad taip vyksta, nes tam, kad ištrūktų iš ertmės, fotonai turi būti suporuoti priešingomis fazėmis, o tai reiškia, kad jie vienas kitą visiškai panaikina ir ir netto elektromagnetinio lauko nelieka. Jeigu palygintume su vandens bangomis, jei vienos bangos ketera tiksliai sutampa su kitos įduba, jos viena kitą anuliuoja ir vandens paviršius tame plote lieka lygus – nors dvi bangos sklinda per jį kaip sklidusios.

Tai ir vyko su fotonais, kitaip tariant, sklindantys fotonai tapo neregimi elektromagnetiniu požiūriu, nes juos uždengė priešingos fazės fotonas.

„EM drive veikia, naudodamas tą patį principą, kaip, tarkime reaktyvinis variklis, kur karštos degimo produktų dujos, išskriedamos dideliu greičiu priešinga kryptimi, stumia lėktuvą pirmyn,“ paaiškino vienas tyrėjas Arto Annila.

„Mikrobangų spinduliavimas yra kuras, tiekiamas į ertmę… ir EM drive atgal išmeta suporuotus fotonus,“ sako jis. „Kai du fotonai sklinda drauge, bet yra priešingų fazių, tada pora neturi elektromagnetinio lauko, todėl neatsispindi nuo metalinių sienelių o sklinda per ją kiaurai.“

Šie ištrūkstantys fotonai ir yra to paties dydžio ir priešingos krypties atoveiksmis, stumiantis EM drive.

Tai tik hipotezė, paremta teoriniais skaičiavimais. Bet tai nėra pirmas kartas, kai fotonai panaudoti erdvėlaivių varymui – šia idėja remiasi Bill Nye saulės burė.

Annila tikisi, kad dabar inžinieriai imsis ieškoti šių išmetamų fotonų porų ir patikrins jų hipotezę.

O tai bus rimtas iššūkis – nesant elektromagnetinio lauko, tyrėjams teks aptikti juos, ieškant „perteklinio energijos tankio viršijančio foninio gravitacijos lauko tankį,“ paaiškino Annila. Tam reikės panaudoti interferometrą – panašiu mokslininkai aptiko gravitacines bangas.

Bet jei mokslininkai patvirtins, kad EM drive išties stumia šie suporuoti fotonai, mokslininkai galės kurti geresnes ertmes, sukuriančia didesnę trauką.

„Jei mūsų pasiūlymas pasirodys tinkamas, EM drive tyrimai pasisuks nebe aiškinimosi, o gerinimo kryptimi,“ sakė Annila.

Bet kad ir koks jaudinantis bebūtų, kosminių kelionių aspektas Annilai mažiau įdomus, nei šios kontroversiškos reaktyvinės sistemos fundamentalioji fizika.

„Istorijoje įdomūs reiškiniai ir neįprasti stebėjimai dažnai stverdavo visiškai naujas paradigmas,“ sako jis. Gal šį kartą atsivers naujas kelias į Visatą. Nenuleiskite akių.