• РЕГИСТРАЦИЯ

Двигатель, которого не может быть-II

Nikkuro
Русские войн не начинают. Русские их заканчивают...
22 марта 2017 г. 13:46 4 2408

Невозможный двигатель EmDrive: в космос без топлива 

В ноябре 2014 года мы уже писали большую статью про удивительный двигатель EmDrive — медное ведро, которое не требует никакого топлива и при этом каким-то образом вырабатывает энергию. Прошло 2,5 года, двигатель многократно испытали в различных лаборатория и… по-прежнему ничего не поняли. В общем, обновлённая  информация о невозможном двигателе, который должен быть вечным. Если бы не законы физики.

Первую статью можно прочесть здесь.

В научном журнале Американского института аэронавтики и космонавтики вышла статья, посвященная странному и спорному устройству — двигателю EmDrive. По мнению ряда физиков, эта конструкция в принципе не может работать. Это нарушало бы фундаментальный закон природы, сохранение импульса. Другие пытаются найти разумное объяснение того, почему EmDrive все-таки работает, или хотя бы надежные доказательства его работоспособности. Их привлекает зыбкая, но грандиозная цель — двигатель, способный превращать электричество в тягу без топлива или реактивной струи. Или же — окончательное закрытие многолетнего спора.

Научная публикация может стать важным шагом в истории «невозможного» двигателя. Несмотря на наличие десятков экспериментальных проверок, их результаты не были опубликованы в рецензируемых журналах. Этому мешает отсутствие теоретических основ, объясняющих работу EmDrive. К тому же многие эксперименты нельзя назвать «чистыми» — есть множество факторов, которые могут создать видимость работы двигателя. О них мы еще поговорим, а начнем с других вопросов.

Что это такое?

Это гипотетический двигатель, предложенный британским изобретателем Роджером Шойером. Питаясь электричеством, он (по утверждению Шойера и его не слишком многочисленных сторонников) создает слабую тягу без использования рабочего тела. На этот странный факт указывают и некоторые другие эксперименты. Однако вопиющее нарушение закона сохранения импульса заставляет с особой тщательностью подходить к таким заявлениям — и многие эксперты указывают на ошибки в постановке опытов, которые могли создать иллюзию слабой, но существующей тяги.

Устроен чудо-двигатель просто, собрать его может любой энтузиаст, осиливший управление паяльником. Он состоит из двух основных деталей: магнетрона и резонатора. Магнетрон — это вакуумная трубка, используемая для генерации излучения в обычной микроволновке. Она состоит из полого цилиндра-анода и центрального волоска-катода. Под действием напряжения с катода вылетают электроны и начинают двигаться по сложным траекториям внутри цилиндра, испуская микроволны. По волноводу они передаются от магнетрона в резонатор, похожий на медное ведро, закрытое крышкой. Как утверждает изобретатель двигателя Роджер Шойер, тут-то и начинается самое интересное.

По словам Шойера, главная фишка EmDrive — это форма резонатора. Изобретатель предполагает, что из-за разницы в диаметре передней и задней стенок (как у дна ведра и его крышки) на них действуют разные по величине силы, вызванные стоячей электромагнитной волной в резонаторе. Их равнодействующая и толкает двигатель вперед, создавая тягу, которая направлена в сторону «дна». Впоследствии, после нескольких спорящих с этой идеей сообщений, Шойер уточнил, что реальный механизм несколько сложнее и может быть связан с проявлением эффектов специальной теории относительности (СТО).

Что с ним не так?

В самом деле, если взглянуть на первое объяснение механизма работы двигателя, то окажется, что оно напоминает историю барона Мюнхгаузена, вытащившего себя и коня из болота за волосы. EmDrive — замкнутая система, которая ничего не выбрасывает в окружающее пространство. Такой объект не может увеличивать свой импульс без внешних воздействий, как и Мюнхгаузен не мог увеличить свой, как бы сильно он ни тянул. Сторонники двигателя парируют эти аргументы тем, что можно допустить отталкивание резонатора от вакуумного состояния или же привлечь к объяснению СТО. Однако физики неоднократно отмечали грубость таких оценок или отсутствие в них физического смысла.

Но все-таки суть заявлений Шойера состояла не столько в теоретических описаниях, сколько в том, что он якобы зафиксировал реальную тягу от двигателя. На своем сайте исследователь указывает величину тяги примерно в 200−230 мН/кВт — больше, чем у ионных двигателей, которые толкают космические аппараты, выбрасывая ускоренные в электрическом поле заряженные частицы.

Решив, что объяснять эту тягу — дело теоретиков, несколько групп экспериментаторов проверили EmDrive в своих лабораториях. Такую работу проделали исследователи из китайского Северо-Западного политехнического университета и Технического университета Дрездена. Недавно к ним присоединились и авторы статьи, вышедшей в Journal of Propulsion and Power, исследователи из подразделения NASA Eagleworks, которые традиционно занимаются наиболее спорными и «футуристическими» проектами агентства.

Есть, но маленькая?

Первые тесты дали вроде бы обнадеживающие результаты: на включенное устройство действовала некая сила. Однако ее значение оказалось намного меньше, чем предсказанная Шойером величина, причем чем аккуратнее был поставлен эксперимент, тем меньшая регистрировалась тяга. Но ведь дело в принципе: откуда она может вообще браться? Если не рассматривать путаных объяснений Шойера, то можно выделить несколько побочных процессов, которые теоретически могут обеспечить тягу. Это могут быть потоки воздуха, связанные с нагревом двигателя, или тепловое расширение самой экспериментальной установки. Слабую силу способно создавать отталкивание от зарядов, «оседающих» на стенах тестовой камеры, или взаимодействие EmDrive с магнитными полями проводов, или давление излучения, покидающего резонатор.

С потоками воздуха бороться проще всего — достаточно проводить испытания в вакууме. Такие тесты были проделаны учеными из Дрездена, которые обнаружили тягу на уровне всего 0,02−0,03 мН/кВт — на пределе погрешности измерений. Кроме того, физики отметили, что использовали резонатор (то самое медное «ведро») с невысокой добротностью. Излучение быстро покидало его, увеличивая шансы на вклад других побочных процессов. Сотрудники NASA Eagleworks получили немного бóльшие цифры — 1,2±0,1 мН/кВт. При этом они утверждают, что отследили все возможные источники побочных процессов.

Это много или мало?

Строго говоря, миллиньютон (мН) — это меньше, чем вес одной песчинки сахара. Но если говорить о реактивном полете в космосе, то даже тяга 1 мН, непрерывно действуя на протяжении нескольких лет, позволяет разогнать 100-килограммовый аппарат до приличных скоростей.

Можно подсчитать, что за десять лет такой зонд разгонится на 3 км/с и (с учетом стартовой второй космической скорости) преодолеет порядка 3,5 млрд км. Но если мы оценим тягу на уровне, который обещает Шойер (200 мН/кВт), то получим ускорение уже до 600 км/с и дистанцию в 660 астрономических единиц — расстояний от Солнца до Земли.

Так — слабо, но очень долго и экономно расходуя рабочее тело — действуют ионные и фотонные двигатели. Первые «выстреливают» в пространство заряженными ионами, разогнанными до десятков километров в секунду. Их тяга может достигать 60 мН/кВт, однако они требуют использовать рабочее тело — обычно запас инертного газа. К примеру, аппарат Dawn, который недавно завершил основную миссию по исследованию Цереры, был вынужден взять на борт 425 кг ксенона.

Фотонные двигатели обладают несравненно меньшей тягой, порядка нескольких микроньютонов на киловатт мощности лазерного излучения. Источником тяги в них выступает импульс фотонов, вылетающих в космическое пространство. Зато фотонные двигатели не требуют брать с собой ни топлива, ни рабочего тела.

Нельзя забывать о пассивных двигателях, не требующих ни электроэнергии, ни топлива для своей работы, — о солнечных парусах. Тяга, которую они развивают, определяется площадью паруса и расстоянием до Солнца. Около Земли 1 м² отражающего материала будет развивать тягу в 0,1 мН. Суммарная тяга японского экспериментального аппарата IKAROS с парусом в 200 м² достигала как раз 2 мН. Для понимания масштаба добавим, что тяга двигателей сверхтяжелой ракеты Saturn V, отправлявшей астронавтов на Луну, составляла 34 000 000 Н.

В самом конце 2016 года Китайская академия космических технологий (CAST) сообщила, что уже несколько лет проводит собственные исследования потенциальных возможностей EmDrive и его применения. По словам одного из руководителей CAST Чэня Юэ, организация провела собственные, «многолетние и многократно повторенные» эксперименты, подтвердившие наличие у EmDrive тяги. Использованный в Китае прототип создавал всего несколько миллиньютонов, но в ближайшее время будут разработаны новые конструкции, рассчитанные на 100 мН и больше. Возможно, они будут испытаны уже на орбите.

Может, они ошибаются?

Публикация работы в рецензируемом научном журнале означает, что статья прошла проверку несколькими независимыми экспертами в соответствующей области. Эта процедура поддерживает достаточно высокий уровень статей, но даже она не позволяет избежать ошибок.

Можно вспомнить, как в 2014 году международная коллаборация BICEP опубликовала результаты своих многолетних исследований в одном из самых престижных научных журналов Physical Review Letters. Ученые утверждали, что обнаружили следы гравитационных волн при изучении реликтового излучения. Однако эта трактовка была неверной, и сенсационные результаты оказались влиянием галактической пыли.

Журнал, в котором команда Eagleworks опубликовала свою работу, может похвастаться в семь раз меньшим индексом цитирования, чем Physical Review Letters. Поэтому существует даже мнение о том, что процедура рецензирования в нем не столь строга и могла пропустить работу, несмотря на огрехи. Стоит отметить, что и само подразделение NASA Eagleworks — совсем небольшая лаборатория с финансированием на уровне $50 000 в год. Этого с трудом может хватить на выполнение высокоточного исследования и покупку нужного оборудования.

Работает — и ладно?

Если б стопроцентные доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Но пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы слишком больших энтузиастов «невозможного двигателя». Оно даже стало аргументом для отказа в публикации ранних статей в серьезных научных журналах.

Люди попроще любят замечать, что «работает и ладно, не обязательно же знать как». Однако такой подход может привести к неожиданным проблемам в долгосрочных космических миссиях. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. Никому не нужно, чтоб аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. Так что к классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе — но пока создатели EmDrive не могут показать ни того, ни другого.

Интересно проследить, зачем профессиональные ученые работают с такими сомнительными проектами. С одной стороны, открытие реальной тяги в EmDrive может указать на принципиально новые эффекты и долгожданную «новую физику» за границами существующих моделей. С другой стороны, «закрыв» тягу невозможного двигателя, ученые смогут наконец разрешить давно надоевший всем спор. А по пути — создать новые сверхточные методы для исследования сверхмалых сил.

Источник

P.S.:

Двигатель EmDrive Кушелева А.Ю. без отброса реактивной массы

P.P.S.:  Меж тем...

НАСА вложит 67 миллионов долларов в новый ионный двигатель

26 апреля 2016, РИА Новости

НАСА объявило о подписании контракта на 67 миллионов долларов США с компанией Aerojet Rocketdyne, в рамках которого калифорнийские ракетчики создадут новый вид ионных двигателей, способных доставить космический корабль к Марсу и к астероидам, сообщает Space.com.

"По сути, в сотрудничестве с Aerojet Rocketdyne мы создаем новую ходовую часть, которая позволит нам создать целый ряд новых платформ для изучения глубокого космоса", — заявил Брайан Смит (Brian Smith), глава директората космических полетов в Исследовательском центре НАСА имени Гленна (США).

Идея создания ионного двигателя далеко не нова — первые такие мысли появлялись у советских и американских конструкторов еще в 60 годах прошлого века. За последние два десятилетия было запущено сразу несколько космических аппаратов, оснащенных подобными двигателями — климатический спутник GOCE, зонды НАСА Deep Space 1 и Dawn, японская станция «Хаябуса» и ряд других аппаратов.

Все они обладают одними и теми же преимуществами и недостатками. В частности, ионные двигатели крайне экономичны, требуя крайне мало топлива и очень эффективны с точки зрения КПД и расходов электричества. С другой стороны, вырабатываемая ими сила тяги крайне мала из-за конструктивных особенностей таких двигателей, и разгон и торможение космического корабля идет крайне медленно, что делает их не самым идеальным средством для доставки людей к Марсу и другим планетам.

За последующие три года, как отмечает НАСА, инженеры Aerojet Rocketdyne должны создать прототип принципиально нового ионного ракетного двигателя, который должен обладать как минимум вдвое большей тягой, чем двигатели Dawn и других современных космических аппаратов с подобными ускорительными системами.

Подобный двигатель, по словам представителей агентства, может послужить базой для проекта ARM, в рамках которого НАСА попытается в ближайшие годы «поймать» и отбуксировать к Луне небольшой астероид, где его поверхность посетят астронавты. Реализация этого проекта намечена на 2020 или 2021 год, и в НАСА надеются, что двигатель Aerojet Rocketdyne будет готов к тому времени.

Кроме того, данное устройство может стать ключевым компонентом будущей миссии по полету на Марс — двигатели, создаваемые в Aerojet Rocketdyne, доставят на Марс припасы и компоненты базы для будущей экспедиции, что должно произойти во второй половине 2030 годов.

Источник


Русские войн не начинают. Русские их заканчивают...

Победа России в Сирии как этап на пути реализации евразийского проекта

Последние новости из Сирии лично для меня, безусловно, радостные, если иметь в виду мое особое отношение к этой ближневосточной стране и ее народу. В свое время я подробно описывал свое...

"Джавелин" разносит на куски Т-72. Попытка обмана не удалась.
  • fanC
  • 19 октября 18:03
  • В топе

Момент пуска ракеты "Джавелин". Источник thedrive.comОценивать мощь оружия по силе взрыва и яркости пламени — это не совсем правильно. В реальной жизни боевые действия не столь зрелищны...

АКАДЕМИК КРЫЛОВ. ВО СЛАВУ ФЛОТА РОССИЙСКОГО

«Ковчег строился по непосредственным указаниям промысла Божия, следовательно, в нем было все «добро зело», т. е. переборки были распределены правильно, ни палубы, ни переборки не текли,...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...
    Nikkuro Вчера 14:14

    Пентагон изучит «метаматериалы инопланетного происхождения»

    Министерство обороны США заключило контракт на изучение якобы искусственно созданных физических артефактов инопланетного происхождения с компанией To The Stars Academy of Arts & Science (TTSA), сообщает The Drive.   Американское издание, получившее копию соглашения, отмечает, что таким образом Пентагон планирует проверить заявления TTSA, ко...
    98
    Nikkuro Вчера 12:06

    "Чистой воды хватает не всем": российские ученые нашли решение проблемы

    Ученые Томского политехнического университета разработали компактные экономичные водоочистные комплексы на основе уникальной технологии, которая поможет обеспечить питьевой водой отдаленные населенные пункты, сообщили в пресс-службе вуза.По данным ООН, порядка двух миллиардов человек на Земле не имеют доступа к чистой питьевой воде. Для решения этой проблемы в Томской...
    582
    Nikkuro Вчера 10:21

    Великая война рядового Пугонькина

    Орден Отечественной войны и медаль «За победу над Германией» сержант в отставке Михаил Пуговкин получил лишь в 2004 году. Но все оставшиеся четыре года своей жизни он носил эти награды обособленно от остальных, коих у него за актёрский талант тоже было немало    Михаил Пуговкин  Журналистский опыт показывает: чем человек ближе смотрел...
    96
    Nikkuro 19 октября 09:29

    Концерн «Автоматика» против беспилотников

    Сергей Ширяев: «Атака на НПЗ в Саудовской Аравии показала необходимость кардинально менять подход к защите важных государственных и инфраструктурных объектов»   О том, как дроны разогрели нефтяной рынок и почему в борьбе с беспилотными летательными аппаратами импульсы эффективнее ракет и снарядов, о «неисчерпаемом» боезапасе средств радиоэлектр...
    171
    Nikkuro 18 октября 12:18

    Владимир Минлигареев: вспышки на Солнце грозят глобальным ущербом Земле

    Высокая солнечная активность, как известно, оказывает ощутимое воздействие на Землю. Она влияет на технику, в частности, на функционирование систем связи, навигации, электроэнергетику, а в отдельных случаях – на самочувствие людей. В связи с этим важнейшей задачей является мониторинг и прогнозирование космической погоды – гелиогеофизических процессов, п...
    338
    Nikkuro 18 октября 11:27

    В России сложно жить долго

    Мнение  Почему вряд ли получится выполнить президентский указ об ожидаемой продолжительности жизни  На днях Znak.com опубликовал статью «Резерв исчерпан / Что не так с отчетами Минздрава о росте продолжительности жизни в России». Поводом стал отчет главы Минздрава Вероники Скворцовой, которая заявила президенту, что рост ожидаемой продолжительности...
    300
    Nikkuro 15 октября 00:34

    В России нет "центра жизненных интересов"

    Олигархи устроили публичную порку Силуанову   В передаче "Сухой остаток" на Царьграде Юрий Пронько говорил о том, как олигархи влепили звонкую пощечину всем нам, заставив правительство дать задний ход в части налогового резидентства. Толстосумы доходчиво объяснили чиновникам, кто в России определяет правила игры, фактически устроив публичную по...
    2051
    Nikkuro 14 октября 12:36

    Патриарх судоподъёмного дела

    13 октября 2019 года исполнилось 95 лет ветерану Великой Отечественной войны, главному специалисту Военно-Морского флота СССР по спасательным и судоподъёмным работам контр-адмиралу в отставке Юрию Константиновичу Сенатскому. Ему обязаны жизнью десятки пехотинцев и сотни моряков-подводников.      Контр-адмирал в отставке Юрий Константи...
    1437
    Nikkuro 14 октября 09:23

    Немецкие СМИ рассказали о "поразительном" эффекте антироссийских санкций

    Россия несет только чуть больше половины убытков от санкций со стороны запада, остальное приходится на страны, которые ввели данные ограничительные меры, пишет немецкая газета Handelsblatt со ссылкой на исследование Маттье Крозе из Линнаньского университета в Гонконге и Юлиана Хинца из Кильского института мировой экономики.Авторы исследования выяснили, ...
    1760
    Nikkuro 12 октября 12:46

    Российский космонавт предсказал полет генно-модифицированных людей в космос

    Развитие биоинженерных технологий, которые позволят создать модифицированную версию человека, может внести большой вклад в исследование дальнего космоса, считает командир отряда космонавтов Олег Кононенко.   "Главная опасность для человека (в космическом пространстве - ИФ) - радиационная. Лично мое глубокое убеждение, что в дальний космос полет...
    1348
    Nikkuro 11 октября 19:39

    Галлиполийский психоз, или Когда генералы сошли с ума

    В августе 1915 года британские военачальники продемонстрировали настолько высокий уровень некомпетентности, что их заподозрили в массовом безумии. Впрочем, у некоторых из них в процессе действительно поехала кукушка. Высадка в бухте Сувла должна была вытащить забуксовавшую Дарданелльскую операцию, но обернулась катастрофой.   Утром восьмого авг...
    1365
    Nikkuro 11 октября 14:36

    Новый арктический порядок. По-американски

    В Вашингтоне посчитали, что США готовы доказать всему миру справедливость тезиса, высказанного изданием The American Interest «Арктика - не русская, а американская». Докажите!   США увеличивает военное присутствие в Арктике.Ещё на советских политических картах моего детства огромный сектор Северного Ледовитого океана вплоть до Северного полюса ...
    1413
    Nikkuro 11 октября 10:30

    NAWAPA: как провалился самый амбициозный инфраструктурный проект США

    В 1950-е — 60-е годы соревнование двух сверхдержав — СССР и США — привело к рождению дерзких проектов по перебросу стоков рек в засушливые районы. Причём из них именно штатовский выделялся планетарным размахом. Инженеры буквально стремились взрывать американские горы и канадские реки атомными зарядами. О проекте и о том, почему он остался на бумаге, — в нашем материал...
    1313
    Nikkuro 10 октября 23:51

    Дамаск отказался вести переговоры с "предавшими" Сирию курдами

    Официальный Дамаск не собирается вести переговоры курдскими силами, поскольку они "предали страну" и дали Турции предлог нарушить суверенитет Сирии, сообщают западные СМИ со ссылкой на заявление замглавы МИД Сирии Фейсала Микдада.   Министр иностранных дел Сирии Фейсал Микдад"Мы не согласимся ни на какой диалог или переговоры с теми, кто стал з...
    3437
    Nikkuro 9 октября 10:53

    Гиперзвук снова в приоритете

    Разрабатывая наступательные системы вооружений на основе гиперзвуковых технологий, развивая программы милитаризации космоса, военное руководство США делает ставку на безответный превентивный удар, который нанесут гиперзвуковые, ядерные и космические комплексы вооружения   Военное руководство США делает ставку на гиперзвуковые, ядерные и космиче...
    1543
    Nikkuro 9 октября 06:12

    "Роскосмос" разработал аппарат, маскирующийся от спутников-шпионов

    Госкорпорация "Роскосмос" получила патент на космический аппарат, способный изменять свою форму при приближении иностранного спутника-шпиона, об этом говорится в пояснении к патенту, зарегистрированному в Федеральной службе по интеллектуальной собственности. "Изобретение обеспечивает возможность снижения заметности космического аппарата за счет изменения...
    1698
    Nikkuro 5 октября 23:10

    Боевой лазер в руках турецких JEDI

    Пока в России и США лазерные установки существуют в единичных экземплярах, Турция производство наземных БТР с лазерными пушками уже готова поставить на поток    Впервые в мировой истории с помощью лазера была сбита воздушная цель. Этим летом впервые в мировой истории с помощью лазера была сбита воздушная цель. И случилось это не на ис...
    2001
    Nikkuro 5 октября 08:09

    "Бомбежка России не поможет"

    Активистка из США пожаловалась на экологию...  Активистка из движения Ларуша на встрече с членом палаты представителей конгресса США от Демократической партии Александрии Окасио-Кортес заявила, что проблема перенаселения планеты и ее загрязнения не исчезнет, "даже если разбомбить Россию", и призвала "есть детей". Видеозаписью с места событий поделился журнал...
    1996
    Nikkuro 5 октября 06:51

    За демонтаж ядерного реактора Трамп готов снять санкции с КНДР на три года

    Президент США Дональд Трамп готов предложить КНДР приостановку действия санкций ООН на поставки текстиля и угля на три года в обмен на демонтаж ядерного реактора в Йонбене, сообщает издание Time со ссылкой на источники в Белом доме. <<< Ядерный научно-исследовательский центр в Йонбёне, КНДРКак отмечают источники, 1 октября на сове...
    1824
    Nikkuro 3 октября 11:01

    «Можно ли забить гвоздь в космосе...»

    Космонавт Сергей Рязанский рассказывает о повседневной жизни космонавтов: от чистки зубов, гимнастики и приема еды до еженедельной уборки в условиях МКС.    Наши представления о космосе и космических полетах часто складываются из новостных репортажей, газетных статей, голливудских фильмов и фантастических книг. А что было бы, если бы нам удалос...
    2388
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика