EmDrive يعمل! انغمس مجداف في الكون

الفيزياء تقريبًا على حافة الهاوية. في نوفمبر 2016 ، نشرت وكالة ناسا تقريرًا علميًا عن اختبار EmDrive في مختبرات Eagleworks (1). في ذلك ، تؤكد الوكالة أن الجهاز ينتج قوة الجر ، أي أنه يعمل. المشكلة هي أنه لا يزال غير معروف لماذا يعمل ...

1. نظام معمل لقياس قوة دفع المحرك EmDrive

2. كتابة سلسلة إلى EmDrive أثناء الاختبار

تعامل العلماء والمهندسون في معامل NASA Eagleworks بأبحاثهم بعناية فائقة. حتى أنهم حاولوا العثور على أي مصادر محتملة للخطأ - لكن دون جدوى. معهم أنتج محرك EmDrive 1,2 ± 0,1 ميلي نيوتن من الدفع لكل كيلوواط من الطاقة (2). هذه النتيجة غير مزعجة ولديها كفاءة عامة أقل بعدة مرات من كفاءة الأنابيب الأيونية ، مثل دافعات هول ، ولكن من الصعب الخلاف في ميزتها الكبيرة - فهي لا تتطلب أي وقود.لذلك ، ليست هناك حاجة لأخذ أي خزان وقود "مشحون" بقوته في رحلة محتملة.

هذه ليست المرة الأولى التي يثبت فيها الباحثون نجاحها. ومع ذلك ، لم يتمكن أحد حتى الآن من تفسير السبب. يعتقد خبراء ناسا أنه يمكن شرح تشغيل هذا المحرك نظرية الموجة التجريبية. بالطبع ، هذه ليست الفرضية الوحيدة التي تحاول تفسير المصدر الغامض للتسلسل. ستكون هناك حاجة لمزيد من الدراسات لتأكيد افتراضات العلماء. كن صبورًا وكن مستعدًا للادعاءات اللاحقة بأن EmDrive (3) ... إنها تعمل حقًا.

يتعلق الأمر بالتسارع

كانت حالة EmDrive تتسارع وتتسارع مثل محرك صاروخي حقيقي خلال الأشهر القليلة الماضية. يتضح هذا من خلال التسلسل التالي للأحداث:

• في أبريل 2015 ، أعلن كل من José Rodal و Jeremy Mullikin و Noel Munson نتائج أبحاثهم في منتدى (هذا موقع تجاري ، على الرغم من اسمه ، لا ينتمي إلى NASA). كما اتضح ، قاموا بفحص تشغيل المحرك في فراغ وتخلصوا من أخطاء القياس المحتملة ، مما يثبت مبدأ تشغيل هذا المحرك باستخدامهم.
• في أغسطس 2015 ، تم نشر نتائج دراسة قام بها مارتن تيمار من جامعة دريسدن التقنية. قال الفيزيائي إن محرك EmDrive حصل على قوة دفع ، لكن هذا ليس دليلاً على تشغيله على الإطلاق. كان الغرض من تجربة Taimar هو اختبار الآثار الجانبية للطرق السابقة المستخدمة لاختبار المحرك. ومع ذلك ، تم انتقاد التجربة نفسها بسبب السلوك غير الدقيق ، وأخطاء القياس ، وسميت النتائج المعلنة "التلاعب بالكلمات".
• في يونيو 2016 ، أعلن العالم والمهندس الألماني بول كوتسيلا عن حملة تمويل جماعي لإطلاق قمر صناعي يسمى PocketQube إلى الفضاء.
• في أغسطس 2016 ، أعلن Guido Fetta ، مؤسس Cannae Inc. ، عن مفهوم إطلاق CubeSat ، وهو قمر صناعي مصغر مزود بـ Cannae Drive (4) ، أي في نسختك الخاصة من EmDrive.
• في أكتوبر 2016 ، تلقى Roger J. Scheuer ، مخترع EmDrive ، براءات الاختراع البريطانية والدولية للجيل الثاني من محركه.
• في 14 أكتوبر 2016 ، تم إصدار مقابلة فيلم مع Scheuer لـ International Business Times UK. إنه يمثل ، من بين أمور أخرى ، مستقبل وتاريخ تطوير EmDrive ، واتضح أن وزارتي الدفاع الأمريكية والبريطانية ، وكذلك البنتاغون ووكالة ناسا وبوينغ ، مهتمون بالاختراع. زود Scheuer بعض هذه المنظمات بجميع الوثائق التقنية لمحرك الأقراص والعروض التوضيحية لـ EmDrive التي تقدم دفع 8g و 18g. يعتقد Scheuer أنه من المتوقع أن يكون لمحرك الأقراص المبردة من الجيل الثاني EmDrive قوة دفع مكافئة للطن ، مما يسمح للقيادة بـ يمكن استخدامها في جميع السيارات الحديثة تقريبًا.
• في 17 نوفمبر 2016 ، تم نشر نتائج أبحاث وكالة ناسا المذكورة أعلاه ، والتي أكدت في البداية تشغيل محطة الطاقة.

4. Cannae Drive على متن القمر الصناعي - التصور

17 عاما وما زال لغزا

5. روجر شوير مع نموذج EmDrive الخاص به

الاسم الأطول والأكثر دقة لـ EmDrive هو محرك مرنان الترددات اللاسلكية. تم تطوير مفهوم القيادة الكهرومغناطيسية في عام 1999 من قبل العالم والمهندس البريطاني روجر شوير ، مؤسس شركة Satellite Propulsion Research Ltd. في عام 2006 ، نشر مقالًا عن EmDrive in New Scientist (5). تعرض النص لانتقادات شديدة من قبل العلماء. في رأيهم ، محرك كهرومغناطيسي نسبي يعتمد على المفهوم المقدم ينتهك قانون حفظ الزخم ، أي هو خيار خيالي آخر عنه.

لكن يبدو أن كلا الاختبارين الصينيين قبل بضع سنوات وتلك التي أجرتها وكالة ناسا في الخريف يؤكدان أن الحركة باستخدام ضغط الإشعاع الكهرومغناطيسي على السطح وتأثير انعكاس الموجة الكهرومغناطيسية في دليل موجي مخروطي يؤدي إلى اختلاف في القوة. وظهور الجر. هذه القوة ، بدورها ، يمكن أن تتضاعف مخبأ، على مسافة مناسبة ، مضاعفات نصف طول الموجة الكهرومغناطيسية.

مع نشر نتائج تجربة مختبر إيغليوركس التابع لوكالة ناسا ، تجدد الجدل حول هذا الحل الثوري المحتمل. أدت التناقضات بين النتائج التجريبية والنظرية العلمية الفعلية وقوانين الفيزياء إلى ظهور العديد من الآراء المتطرفة حول الاختبارات التي تم إجراؤها. أدى التناقض بين الادعاءات المتفائلة بحدوث اختراق في السفر إلى الفضاء والرفض الصريح لنتائج البحث إلى دفع الكثيرين إلى التفكير بعمق في الافتراضات العالمية ومعضلات المعرفة العلمية وقيود التجربة العلمية.

على الرغم من مرور أكثر من سبعة عشر عامًا على إعلان Scheuer عن المشروع ، لم يستطع نموذج المهندس البريطاني الانتظار طويلاً للتحقق من صحة الأبحاث بشكل موثوق. على الرغم من تكرار التجارب مع تطبيقه من وقت لآخر ، لم يتقرر التحقق من صحتها بشكل صحيح واختبار المنهجية في دراسة علمية محددة. تغير الوضع في هذا الصدد بعد النشر المذكور أعلاه لنتائج مراجعة النظراء للتجربة في المختبر الأمريكي Eagleworks. ومع ذلك ، بالإضافة إلى الشرعية المثبتة لأسلوب البحث المعتمد ، فمنذ البداية ، لم يتم تبديد النطاق الكامل للشكوك ، مما قوض في الواقع مصداقية الفكرة نفسها.

وماذا عن نيوتن؟

لتوضيح مدى مشكلة مبدأ محرك Scheuer ، يميل النقاد إلى مقارنة مؤلف فكرة EmDrive بمالك السيارة الذي يريد تحريك سيارته بالضغط على حاجب الريح من الداخل. لا يزال التناقض الذي تم توضيحه مع المبادئ الأساسية للديناميكيات النيوتونية هو الاعتراض الرئيسي ، والذي يستبعد تمامًا مصداقية تصميم المهندس البريطاني. لم يقتنع معارضو نموذج Scheuer بالتجارب المتتالية التي أظهرت بشكل غير متوقع أن محرك EmDrive يمكن أن يعمل بكفاءة.

بالطبع ، على المرء أن يعترف بأن النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها حتى الآن تعاني من عدم وجود أساس موضوعي واضح في شكل أحكام وأنماط مثبتة علميًا. يعترف كل من الباحثين والمتحمسين الذين أثبتوا قابلية تشغيل نموذج المحرك الكهرومغناطيسي أنهم لم يعثروا على مبدأ فيزيائي مؤكد بوضوح من شأنه أن يفسر تشغيله على أنه مخالف لقوانين نيوتن للديناميكيات.

6. التوزيع الافتراضي لمتجهات التفاعل في اسطوانة EmDrive

ومع ذلك ، يفترض شوير نفسه الحاجة إلى النظر في مشروعه على أساس ميكانيكا الكم ، وليس على أساس كلاسيكي ، كما هو الحال مع المحركات التقليدية. في رأيه ، يعتمد عمل EmDrive على التأثير المحدد للموجات الكهرومغناطيسية ( 6) ، التي لا ينعكس تأثيرها بالكامل في مبادئ نيوتن. أيضًا ، لا يقدم Scheuer أي دليل تم التحقق منه علميًا أو منهجيًا.

على الرغم من كل الإعلانات التي تم الإعلان عنها ونتائج الأبحاث الواعدة ، فإن نتائج تجربة مختبر NASA Eagleworks ليست سوى بداية لعملية طويلة للتحقق من الأدلة وبناء المصداقية العلمية للمشروع الذي بدأه Scheuer. إذا كانت نتائج التجارب البحثية قابلة للتكرار ، وتم تأكيد تشغيل النموذج أيضًا في ظروف الفضاء ، فلا يزال هناك سؤال أكثر جدية للتحليل. مشكلة التوفيق بين الاكتشاف ومبادئ الدينامياتبينما لا يمكن المساس بها. لا ينبغي أن يعني ظهور مثل هذا الموقف تلقائيًا إنكارًا للنظرية العلمية الحالية أو القوانين الفيزيائية الأساسية.

نظريًا ، يعمل نظام EmDrive باستخدام ظاهرة الضغط الإشعاعي. قد تعتمد سرعة المجموعة للموجة الكهرومغناطيسية ، وبالتالي القوة الناتجة عنها ، على هندسة الدليل الموجي الذي تنتشر فيه. وفقًا لفكرة Scheuer ، إذا قمت ببناء دليل موجي مخروطي بحيث تختلف سرعة الموجة عند أحد طرفيه اختلافًا كبيرًا عن سرعة الموجة في الطرف الآخر ، فعندئذٍ من خلال عكس الموجة بين الطرفين ، ستحصل على فرق في ضغط الإشعاع ، أي قوة كافية لتحقيق الجر. وفقًا لـ Scheuer ، لا ينتهك EmDrive قوانين الفيزياء ، ولكنه يستخدم نظرية أينشتاين - المحرك ببساطة في إطار مرجعي آخر من الموجة "العاملة" بداخلها.

7. رسم تخطيطي مفاهيمي لعملية EmDrive

من الصعب فهم كيفية عمل EmDrive ، لكنك تعرف ما تتكون منه (7). أهم جزء في الجهاز هو مرنان mikrofalowyالتي تولد عنها إشعاع الميكروويف الميكروويف (مصباح انبعاث للميكروويف يستخدم في كل من الرادار وأفران الميكروويف). يشبه الرنان شكل مخروط معدني مبتور - أحد طرفيه أعرض من الآخر. بسبب الأبعاد المختارة بشكل صحيح ، يتردد صدى الموجات الكهرومغناطيسية ذات الطول المحدد فيها. من المفترض أن هذه الموجات تتسارع باتجاه النهاية الأوسع وتتباطأ نحو النهاية الأضيق. يجب أن يؤدي الاختلاف في سرعة إزاحة الموجة إلى اختلاف في ضغط الإشعاع الممارس على الأطراف المقابلة للرنان ، وبالتالي في التكوين دفع السيارة. سيعمل هذا التسلسل نحو القاعدة الأوسع. تكمن المشكلة ، وفقًا لنقاد Scheuer ، في أن هذا التأثير يعوض تأثير الأمواج على الجدران الجانبية للمخروط.

8. فوهة محرك أيون

يدفع المحرك النفاث أو الصاروخي السيارة (الدفع) أثناء إطلاقها غاز الاحتراق المتسارع. الدافع الأيوني المستخدم في المجسات الفضائية ينبعث منه أيضًا غاز (8) ، ولكن في شكل أيونات متسارعة في مجال كهرومغناطيسي. لا يفجر EmDrive أيًا من هذا.

وفق قانون نيوتن الثالث لكل فعل رد فعل معاكس ومتساوٍ ، أي أن الأفعال المتبادلة لجسدين متساوية ومتضاربة دائمًا. إذا اتكلنا على الحائط ، فإنه يضغط علينا أيضًا ، رغم أنه لن يذهب إلى أي مكان. كما يتحدث مبدأ الحفاظ على الزخمإذا كانت القوى الخارجية (التفاعلات) لا تعمل على نظام من الأجسام ، فإن هذا النظام له زخم ثابت. باختصار ، يجب ألا يعمل EmDrive. ولكنه يعمل. على الأقل هذا ما تظهره أجهزة الكشف.

إن قوة النماذج الأولية التي تم بناؤها حتى الآن لا تقطع أقدامها ، على الرغم من أن بعض المحركات الأيونية المستخدمة عمليًا تعمل في هذه النطاقات النيوتونية الدقيقة ، كما ذكرنا سابقًا. وفقًا لشوير ، يمكن زيادة الدفع في EmDrive بشكل كبير من خلال استخدام الموصلات الفائقة.

نظرية الموجة الطيار

قدم باحثو ناسا نظرية الموجة التجريبية كأساس علمي محتمل لتشغيل EmDrive. هذه هي أول نظرية متغير خفية معروفة مقدمة من لويز دي برولي في عام 1927 ، نسي فيما بعد ، ثم أعيد اكتشافه وتحسينه ديفيد بوم - يسمى الآن نظرية دي بروجلي بوم. إنه يخلو من المشاكل الموجودة في التفسير القياسي لميكانيكا الكم ، مثل الانهيار الفوري لوظيفة الموجة ومشكلة القياس (المعروفة باسم مفارقة قطة شرودنغر).

هذا نظرية غير محليةهذا يعني أن حركة جسيم معين تتأثر بشكل مباشر بحركة الجسيمات الأخرى في النظام. ومع ذلك ، فإن هذا اللاموقع لا يسمح بنقل المعلومات بسرعة أكبر من سرعة الضوء ، وبالتالي لا يتعارض مع نظرية النسبية. تظل نظرية الموجة التجريبية واحدة من عدة تفسيرات لميكانيكا الكم. حتى الآن ، لم يتم العثور على اختلافات تجريبية بين تنبؤات نظرية الموجة التجريبية وتنبؤات التفسير القياسي لميكانيكا الكم.

في منشوره عام 1926 ماكس بورن اقترح أن دالة الموجة لمعادلة شرودنجر الموجية هي كثافة احتمالية العثور على جسيم. من أجل هذه الفكرة ، طور دي برولي نظرية الموجة التجريبية وطور وظيفة الموجة التجريبية. اقترح في الأصل نهج الحل المزدوج الذي يحتوي فيه الجسم الكمومي على موجة مادية (موجة u) في الفضاء الحقيقي لها منطقة كروية مفردة تسبب سلوكًا يشبه الجسيمات. في هذا الشكل الأصلي من النظرية ، لم يفترض الباحث وجود جسيم كمي. قام فيما بعد بصياغة نظرية الموجة التجريبية وقدمها في مؤتمر سولفاي الشهير عام 1927. وولفجانج باولي ومع ذلك ، فقد افترض أن مثل هذا النموذج لن يكون صحيحًا لتشتت الجسيمات غير المرن. لم يجد De Broglie

لهذه الإجابة وسرعان ما تخلى عن مفهوم الموجة التجريبية. لم يطور أبدًا نظريته لتغطية العشوائية.

العديد من الجسيمات.

في عام 1952 ، أعاد ديفيد بوم اكتشاف نظرية الموجة التجريبية. تم التعرف على نظرية دي بروجلي-بوم في النهاية على أنها التفسير الصحيح لميكانيكا الكم وتمثل بديلاً جادًا لتفسير كوبنهاغن الأكثر شيوعًا حتى الآن. الأهم من ذلك ، أنها خالية من مفارقة القياس التي تتعارض مع التفسير القياسي لميكانيكا الكم.

تعتبر مواضع الجسيمات وزخمها متغيرات كامنة بمعنى أن لكل جسيم إحداثيات وزخم محدد جيدًا في أي وقت. ومع ذلك ، من المستحيل قياس هاتين الكميتين في نفس الوقت ، لأن كل قياس لأحدهما يزعج قيمة الآخر - وفقًا لـ مبدأ عدم اليقين هايزنبرغ. تحتوي مجموعة الجسيمات على موجة مادة مقابلة تتطور وفقًا لمعادلة شرودنجر. يتبع كل جسيم مسارًا محددًا يتحكم فيه الموجة الدليلية. مجتمعة ، تتوافق كثافة الجسيمات مع ارتفاع اتساع دالة الموجة. وظيفة الموجة مستقلة عن الجسيمات ويمكن أن توجد كدالة موجية فارغة.

في تفسير كوبنهاجن ، لا تمتلك الجسيمات موقعًا ثابتًا حتى يتم ملاحظتها. في نظرية الموجة

تم تحديد المواضع التجريبية للجسيمات جيدًا ، ولكن هذا له عواقب وخيمة مختلفة على الفيزياء بأكملها - وبالتالي

كما أن هذه النظرية لا تحظى بشعبية كبيرة. ومع ذلك ، فإنه يسمح لك بشرح كيفية عمل EmDrive.

كتب فريق أبحاث ناسا في منشور نوفمبر 2016: "إذا كان بإمكان وسيط نقل الاهتزازات الصوتية ، فعندئذ يمكن لمكوناته أن تتفاعل وتنقل الزخم". تنتهك قوانين نيوتن للحركة ".

من نتائج هذا التفسير ، على ما يبدو ، أن EmDrive سيتحرك ، كما لو كان "يبتعد" عن الكون.

 يجب ألا يخالف EmDrive قوانين الفيزياء ...

... يقول مايك ماكولوتش من جامعة بليموث ، مقترحًا نظرية جديدة تقترح طريقة مختلفة للتفكير في الحركة والقصور الذاتي للأجسام ذات التسارع الصغير جدًا. إذا كان على حق ، فسوف ينتهي بنا الأمر إلى تسمية محرك الأقراص الغامض "غير القصور الذاتي" ، لأن القصور الذاتي ، أي القصور الذاتي ، هو ما يطارد الباحث البريطاني.

القصور الذاتي هو سمة من سمات جميع الأجسام التي لها كتلة ، والتي تتفاعل مع تغيير في الاتجاه أو للتسارع. بعبارة أخرى ، يمكن اعتبار الكتلة مقياسًا للقصور الذاتي. على الرغم من أن هذا يبدو لنا مفهومًا مشهورًا ، إلا أن طبيعته ليست واضحة جدًا. يعتمد مفهوم مكولوتش على افتراض أن القصور الذاتي ناتج عن تأثير تنبأت به النسبية العامة يسمى إشعاع أونروأ هو إشعاع الجسم الأسود الذي يعمل على الأجسام المتسارعة. من ناحية أخرى ، يمكننا القول إنها تنمو عندما نتسارع.

حول EmDrive يعتمد مفهوم مكولوتش على الفكرة التالية: إذا كان للفوتونات أي كتلة ، فيجب أن تعاني من القصور الذاتي عند انعكاسها. ومع ذلك ، فإن إشعاع Unruh صغير جدًا في هذه الحالة. صغيرة جدًا بحيث يمكنها التفاعل مع بيئتها المباشرة. في حالة EmDrive ، هذا هو الشكل المخروطي لتصميم "المحرك". يسمح المخروط بإشعاع Unruh بطول معين عند الطرف الأوسع ، والإشعاع بطول أقصر عند الطرف الضيق. تنعكس الفوتونات ، لذلك يجب أن يتغير قصورهم الذاتي في الغرفة. ومن مبدأ الحفاظ على الزخم ، الذي ، خلافًا للآراء المتكررة حول EmDrive ، لا ينتهك في هذا التفسير ، يترتب على ذلك أنه يجب إنشاء الجر بهذه الطريقة.

نظرية مكولوتش ، من ناحية ، تلغي مشكلة الحفاظ على الزخم ، ومن ناحية أخرى ، فهي على هامش التيار العلمي السائد. من وجهة نظر علمية ، من القابل للنقاش افتراض أن الفوتونات لها كتلة قصور ذاتية. علاوة على ذلك ، منطقيا ، يجب أن تتغير سرعة الضوء داخل الغرفة. من الصعب جدًا على علماء الفيزياء قبول هذا.

هل هو حقا خيط؟

على الرغم من النتائج الإيجابية المذكورة أعلاه من دراسة الجر EmDrive ، لا يزال النقاد ضدها. وأشاروا إلى أنه ، على عكس التقارير الإعلامية ، لم تثبت وكالة ناسا بعد أن المحرك يعمل بالفعل. إنه ممكن ، على سبيل المثال ، بيقين مطلق أخطاء تجريبيةسببه ، من بين أمور أخرى ، تبخر المواد التي تشكل أجزاء من نظام الدفع.

يجادل النقاد بأن قوة الموجة الكهرومغناطيسية في كلا الاتجاهين مكافئة في الواقع. نحن نتعامل مع عرض مختلف للحاوية ، لكن هذا لا يغير شيئًا ، لأن الموجات الدقيقة ، المنعكسة من طرف أوسع ، تعود ، لا تسقط على قاع أضيق فحسب ، بل على الجدران أيضًا. فكر المشككون في إنشاء دفع ضوئي مع تدفق الهواء ، على سبيل المثال ، لكن ناسا استبعدت ذلك بعد الاختبارات في غرفة التفريغ. في الوقت نفسه ، قبل العلماء الآخرون بكل تواضع البيانات الجديدة ، بحثًا عن طريقة للتوفيق بينها بشكل هادف مع مبدأ الحفاظ على الزخم.

يشك البعض في أن هذه التجربة تميز الدفع النوعي للمحرك وتأثير التسخين للنظام المعالج بالتيار الكهربائي (9). في الإعداد التجريبي لوكالة ناسا ، تدخل كمية كبيرة جدًا من الطاقة الحرارية إلى الأسطوانة ، والتي يمكن أن تغير توزيع الكتلة ومركز الجاذبية ، مما يتسبب في اكتشاف قوة الدفع EmDrive في أجهزة القياس.

9. الصور الحرارية للنظام أثناء الاختبار

يقول عشاق EmDrive ذلك السر يكمن ، من بين أمور أخرى ، في شكل اسطوانة مخروطية الشكلهذا هو سبب ظهور الخط للتو. يرد المشككون بأن الأمر يستحق اختبار المشغل المستحيل بأسطوانة عادية. لأنه إذا كان هناك دفع في مثل هذا التصميم التقليدي غير المخروطي ، فسيؤدي ذلك إلى تقويض بعض الادعاءات "الغامضة" حول EmDrive ، كما سيدعم الشكوك في أن التأثيرات الحرارية المعروفة لـ "المحرك المستحيل" تعمل في الإعداد التجريبية.

كما أن "أداء" المحرك ، كما تم قياسه بواسطة تجارب Eagleworks التابعة لوكالة ناسا ، مشكوك فيه أيضًا. عند استخدام 40 واط ، تم قياس الدفع عند مستوى 40 ميكرون - في نطاق زائد أو ناقص 20 ميكرون. هذا خطأ بنسبة 50٪. بعد زيادة الطاقة إلى 60 واط ، أصبحت قياسات الأداء أقل دقة. ومع ذلك ، حتى لو أخذنا هذه البيانات في ظاهرها ، لا يزال النوع الجديد من محرك الأقراص ينتج عُشر الطاقة لكل كيلو وات من الكهرباء التي يمكن تحقيقها باستخدام محركات الدفع الأيونية المتقدمة مثل NSTAR أو NEXT.

يطالب المشككون بإجراء اختبارات أكثر شمولاً ومستقلة بالطبع. يتذكرون أن سلسلة EmDrive ظهرت في التجارب الصينية في عام 2012 ، واختفت بعد تحسين الأساليب التجريبية والقياسية.

التحقق من الحقيقة في المدار

الإجابة النهائية (؟) على السؤال حول ما إذا كان محرك الأقراص يعمل مع حجرة رنانة قد تم تصوره من قبل Guido Fett الذي سبق ذكره - مخترع أحد أشكال هذا المفهوم المسمى كنا درايف. في رأيه ، سيغلق المتشككون والنقاد أفواههم بإرسال قمر صناعي يعمل بواسطة هذا المحرك إلى المدار. بالطبع سيغلق إذا أطلق Cannae Drive بالفعل قمرًا صناعيًا.

يجب رفع مسبار بحجم 6 وحدات CubeSat (أي حوالي 10 × 20 × 30 سم) إلى ارتفاع 241 كم ، حيث سيبقى لمدة نصف عام تقريبًا. الأقمار الصناعية التقليدية بهذا الحجم تنفد من وقود التصحيح في حوالي ستة أسابيع. سوف يزيل EmDrive الذي يعمل بالطاقة الشمسية هذا القيد.

لإنشاء الجهاز ، تدير شركة Cannae Inc. شركة Fetta، Inc. أسس شركة مع LAI International و SpaceQuest Ltd ، ولديهم خبرة كمورد لقطع الغيار ، بما في ذلك. لصناعة الطيران والأقمار الصناعية. إذا سارت الأمور على ما يرام ، إذن ثيسيوس، لأن هذا هو اسم المشروع الجديد ، يمكن إطلاق أول قمر صناعي EmDrive في عام 2017.

يقول الفنلنديون إنهم ليسوا سوى فوتونات.

قبل بضعة أشهر من نشر نتائج وكالة ناسا ، نشرت مجلة AIP Advances التي تمت مراجعتها من قبل النظراء مقالًا عن محرك EmDrive المثير للجدل. يجادل مؤلفوها ، أستاذ الفيزياء أرتو أنيلا من جامعة هلسنكي ، والدكتور إركي كوليهماينن من جامعة يوفاسكيلا في الكيمياء العضوية ، والفيزيائي باتريك غراهن من كومسول ، بأن تكتسب قوة الدفع EmDrive بسبب إطلاق الفوتونات من غرفة مغلقة.

البروفيسور أنيلا باحثة معروفة في قوى الطبيعة. وهو مؤلف لما يقرب من خمسين بحثًا علميًا تم نشره في مجلات مرموقة. وجدت نظرياته تطبيقات في دراسة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة والتطور والاقتصاد وعلم الأعصاب. Annila قاطعة: EmDrive مثل أي محرك آخر. يأخذ الوقود ويخلق قوة دفع.

من ناحية الوقود ، كل شيء بسيط وواضح للجميع - يتم إرسال الموجات الدقيقة إلى المحرك. المشكلة هي أنه لا يمكن رؤية أي شيء منها ، لذلك يعتقد الناس أن المحرك لا يعمل. فكيف يخرج منه شيء لا يمكن اكتشافه؟ ترتد الفوتونات ذهابًا وإيابًا في الغرفة. يسير بعضهم في نفس الاتجاه وبنفس السرعة ، لكن طورهم يتغير بمقدار 180 درجة. لذلك ، إذا سافروا في هذا التكوين ، فإنهم يلغيون الحقول الكهرومغناطيسية لبعضهم البعض. إنها مثل موجات الماء تتحرك معًا عندما يتم إزاحة أحدهما عن الآخر بحيث يلغي كل منهما الآخر. الماء لا يذهب بعيدا ، لا يزال هناك. وبالمثل ، لا تختفي الفوتونات التي تحمل الزخم ، حتى لو لم تكن مرئية كضوء. وإذا لم تعد للأمواج خواص كهرومغناطيسية ، لأنه تم القضاء عليها ، فإنها لا تنعكس عن جدران الغرفة ولا تتركها. لذلك ، لدينا محرك بسبب أزواج الفوتونات.

قارب مغمور في الزمكان النسبي

عالم الفيزياء الشهير جيمس ف. وودوارد (10) يعتبر ، من ناحية أخرى ، أن الأساس المادي لتشغيل نوع جديد من أجهزة الدفع هو ما يسمى نصب كمين مها. صاغ وودوارد نظرية رياضية غير محلية مبنية على مبدأ ماخ. وعلى وجه الخصوص ، فإن نظريته يمكن التحقق منها لأنها تتنبأ بتأثيرات فيزيائية.

يقول وودوارد أنه إذا تغيرت كثافة الكتلة والطاقة لأي نظام مع مرور الوقت ، فإن كتلة هذا النظام تتغير بمقدار يتناسب مع المشتق الثاني للتغير في كثافة النظام المعني.

على سبيل المثال ، إذا تم شحن مكثف سيراميك 1 كجم مرة واحدة بجهد موجب ، وأحيانًا سالب يتغير بتردد 10 كيلو هرتز وينقل الطاقة ، على سبيل المثال ، 100 واط - تتوقع نظرية وودوارد أن كتلة المكثف يجب أن تتغير ± 10 ملليجرام حول قيمة كتلته الأصلية بتردد 20 كيلو هرتز. تم تأكيد هذا التنبؤ في المختبر وبالتالي تم تأكيد مبدأ ماخ تجريبياً.

يعتقد إرنست ماخ أن الجسم يتحرك بشكل موحد ليس فيما يتعلق بالفضاء المطلق ، ولكن فيما يتعلق بمركز كتلة جميع أجسام الكون الأخرى. القصور الذاتي للجسم هو نتيجة تفاعله مع الأجسام الأخرى. وفقًا للعديد من الفيزيائيين ، فإن الإدراك الكامل لمبدأ ماخ سيثبت الاعتماد الكامل لهندسة الزمكان على توزيع المادة في الكون ، وستكون النظرية المقابلة لها هي نظرية الزمكان النسبي.

بصريًا ، يمكن مقارنة مفهوم محرك EmDrive بالتجديف في المحيط. وهذا المحيط هو الكون. ستعمل الحركة بشكل أو بآخر مثل المجذاف الذي يغوص في الماء الذي يتكون منه الكون ويطرد نفسه منه. والشيء الأكثر إثارة للاهتمام في كل هذا هو أن الفيزياء الآن في مثل هذه الحالة بحيث لا تبدو مثل هذه الاستعارات مثل الخيال العلمي والشعر على الإطلاق.

ليس فقط EmDrive ، أو محركات الأقراص الفضائية للمستقبل

على الرغم من أن محرك Scheuer لم يقدم سوى الحد الأدنى من التعزيز ، إلا أنه يتمتع بالفعل بمستقبل كبير في السفر إلى الفضاء سيأخذنا إلى المريخ وما بعده. ومع ذلك ، ليس هذا هو الأمل الوحيد لمحرك مركبة فضائية سريع وفعال حقًا. فيما يلي بعض المفاهيم الأخرى:

•  محرك نووي. سيتكون من إطلاق قنابل ذرية وتوجيه قوة انفجارها بـ "برميل" نحو مؤخرة السفينة. ستخلق التفجيرات النووية قوة تأثير "تدفع" السفينة إلى الأمام. قد يكون الخيار غير القابل للانفجار هو استخدام مادة انشطارية ملح ، مثل بروميد اليورانيوم المذاب في الماء. يتم تخزين هذا الوقود في صف من الحاويات ، مفصولة عن بعضها بطبقة من مادة متينة ، مع إضافة البورون المتين

  ماص للنيوترون يمنعها من التدفق بين الحاويات. عند بدء تشغيل المحرك ، تتحد المواد من جميع الحاويات ، مما يؤدي إلى تفاعل متسلسل ، ويتحول محلول الملح في الماء إلى بلازما ، مما يترك فوهة الصاروخ محمية من الحرارة الهائلة للبلازما بواسطة مجال مغناطيسي ، يعطي دفعة مستمرة. تشير التقديرات إلى أن هذه الطريقة يمكن أن تسرع الصاروخ حتى 6 م / ث وأكثر. ومع ذلك ، مع هذه الطريقة ، هناك حاجة إلى كميات كبيرة من الوقود النووي - بالنسبة لسفينة تزن ألف طن ، فإن هذا قد يصل إلى 10 طن. طن من اليورانيوم.

• محرك الانصهار باستخدام الديوتيريوم. تمثل البلازما التي تبلغ درجة حرارتها حوالي 500 مليون درجة مئوية ، والتي تعطي قوة دفع ، مشكلة خطيرة للمصممين ، على سبيل المثال ، فوهات العادم. ومع ذلك ، فإن السرعة التي يمكن تحقيقها نظريًا في هذه الحالة تقترب من عُشر سرعة الضوء ، أي حتى 30 XNUMX. كم / ثانية. ومع ذلك ، لا يزال هذا الخيار غير ممكن من الناحية الفنية.
• المادة المضادة. هذا الشيء الغريب موجود حقًا - في CERN و Fermilab ، تمكنا من جمع حوالي تريليون بروتون مضاد ، أو صورة واحدة من المادة المضادة ، باستخدام حلقات التجميع. من الناحية النظرية ، يمكن تخزين المادة المضادة في ما يسمى بمصائد Penning ، حيث يمنعها المجال المغناطيسي من الاصطدام بجدران الحاوية. إبادة المادة المضادة بالطريقة العادية

  مع مادة ، على سبيل المثال ، مع الهيدروجين ، يعطي طاقة هائلة من بلازما عالية الطاقة في مصيدة مغناطيسية. من الناحية النظرية ، يمكن للمركبة التي تعمل بالطاقة الفناء للمادة والمادة المضادة أن تزيد من سرعة الضوء بنسبة 90٪. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، فإن إنتاج المادة المضادة صعب للغاية ومكلف. تتطلب دفعة معينة طاقة أكثر لإنتاجها بعشرة ملايين مرة مما يمكنها إنتاجه لاحقًا.

• أشرعة شمسية. هذا مفهوم محرك معروف منذ سنوات عديدة ، لكنه لا يزال ينتظر ، على الأقل مؤقتًا ، ليتم تحقيقه. ستعمل الأشرعة باستخدام التأثير الكهروضوئي الذي وصفه أينشتاين. ومع ذلك ، يجب أن يكون سطحها كبيرًا جدًا. يجب أن يكون الشراع نفسه رقيقًا جدًا بحيث لا يزن الهيكل كثيرًا.
• Привод . يقول فانتوميستس إنه يكفي ... مساحة الالتفاف ، والتي تقصر المسافة بين السيارة والوجهة وتزيد المسافة خلفها. وهكذا ، فإن الراكب نفسه يتحرك قليلاً فقط ، لكن في "الفقاعة" يتغلب على مسافة كبيرة. بقدر ما يبدو الأمر خياليًا ، كان علماء ناسا يجرون التجارب بجدية تامة.

  مع تأثيرات على الفوتونات. في عام 1994 ، اقترح الفيزيائي الدكتور ميغيل ألكوبيير نظرية علمية تصف كيف يمكن لمثل هذا المحرك أن يعمل. في الواقع ، سيكون نوعًا من الحيلة - بدلاً من التحرك بسرعة أكبر من سرعة الضوء ، سيعدل الزمكان نفسه. لسوء الحظ ، لا تعتمد على الحصول على القرص في أي وقت قريبًا. واحدة من المشاكل العديدة المتعلقة بها هي أن السفينة التي يتم دفعها بهذه الطريقة ستحتاج إلى طاقة سلبية لتشغيلها. صحيح أن هذا النوع من الطاقة معروف للفيزياء النظرية - اقترح الفيزيائي البريطاني بول ديراك النموذج النظري للفراغ باعتباره بحرًا لا نهاية له من جسيمات الطاقة السالبة في عام 1930 لشرح وجود كم طاقة سالبة متوقع تنص على. وفقًا لمعادلة ديراك للإلكترونات النسبية.

  في الفيزياء الكلاسيكية ، يُفترض أنه في الطبيعة لا يوجد سوى حل بطاقة إيجابية ، والحل بطاقة سلبية لا معنى له. ومع ذلك ، فإن معادلة ديراك تفترض وجود عمليات يمكن أن ينشأ فيها حل سلبي من جسيمات موجبة "طبيعية" ، وبالتالي لا يمكن تجاهلها. ومع ذلك ، من غير المعروف ما إذا كان يمكن إنشاء طاقة سلبية في الواقع المتاح لنا.

  هناك العديد من المشاكل في تنفيذ محرك الأقراص. يبدو أن التواصل هو أحد أهم الأمور. على سبيل المثال ، من غير المعروف كيف يمكن للسفينة أن تتواصل مع المناطق المحيطة بالزمكان ، وتتحرك أسرع من سرعة الضوء؟ سيؤدي هذا أيضًا إلى منع محرك الأقراص من التعثر أو البدء.