Википедия

EmDrive

EmDrive — устройство, состоящее из магнетрона и асимметричного резонатора, впервые предложенное в качестве двигательной установки британским инженером Роджером Шойером в 1999 году. Предполагалось, что EmDrive не является реактивным двигателем какого-либо рода (ввиду отсутствия истекающего рабочего тела или направленного электромагнитного излучения), а создаёт тягу посредством стоячей волны электромагнитных колебаний внутри резонатора, что противоречит современным научным представлениям, в частности, закону сохранения импульса[1][2].

Установка EmDrive, созданная в лаборатории NASA Eagleworks[англ.] для экспериментов, и измерительное оборудование

Опубликованные в 2021 году результаты высокоточных измерений доказали, что установка EmDrive не создаёт тяги, превышающей возможную тягу от электромагнитного излучения соответствующей мощности. Предшествующие сообщения об обнаружении у EmDrive более значительной тяги объясняются ошибками в постановке экспериментов: недостаточной изоляцией установки от внешних воздействий и тепловыми эффектами, влиявшими на измерительную аппаратуру[3].

Устройство EmDrive

править

Используемый в установке магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и, по заявлениям автора, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги[4].

Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя нарушает закон сохранения импульса[5][6][7], а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал нерецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория давления излучения более сложна, чем упрощённый аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы[7][8].

EmDrive с научной точки зрения

править

Теоретическая физика предсказывает, что EmDrive неработоспособен и любые положительные результаты экспериментов могут быть лишь артефактами измерений, поскольку работоспособность EmDrive противоречила бы закону сохранения импульса.

Для предполагаемого факта работоспособности EmDrive были предложены различные теоретические объяснения, противоречащие, однако, установленным в физике представлениям о природе вакуума, инерции и электромагнитных волн[9][7].

Экспериментальная проверка

править

Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений[10][11]. Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах[12]. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок[13]. Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что обнаруживаемая при испытаниях EmDrive тяга возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата[14][3]. Точность проведённых Дрезденской научной группой в 2021 году измерений тяги установки EmDrive превысила точность предыдущих измерений как минимум на два порядка. При этом не обнаружено тяги, превышающей тягу от электромагнитного излучения, соответствующего мощности установки[15].

Производители установок

править

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер (англ. Roger John Shawyer) представил EmDrive в 1999 году[2]. В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н[16][17][18]. В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н[19]. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью[4].

В период 2006—2011 гг. американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан «Cannae Drive» (также известен как «Q-drive») — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы[20][21][22].

Группа Ян Цзюань (Северо-западный политехнический университет)

править

В период 2008—2010 гг. в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Ян Цзюань был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н[23][24]. В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты её авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений, и в дальнейшем Ян Цзюань не занималась этой темой[25][26].

Группа Гарольда Уайта (Eagleworks)

править

С 2013 года двигатель «Cannae Drive» испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс. долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям[27]. Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума[28].

В ходе экспериментов 2013—2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н[29][30][31]. Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении[29]. Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт. Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности[29].

Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привёл к практическим результатам»[32].

В ноябре 2016 года была опубликована работа[33], выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки. Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт. В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота[34][35].

Группа Мартина Таймара (Дрезденский технический университет)

править

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете[36][17]. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDrive[37][38].

В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость[39].

Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создаёт тяги, превышающей тягу от электромагнитного излучения, соответствующего мощности установки[3].

Предполагаемые китайские испытания в космосе

править

В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times[англ.] сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос[40] для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2»[41][42][43]. Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите[44][45][46][47].

В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае[48][49].

Плимутский университет

править

В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету[англ.] 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, англ. Dr Mike McCulloch, противоречащая специальной и общей теории относительности[50])[51]. Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive[52].

См. также

править

Примечания

править
  1. ↑ Владимир Королев То, чего не может быть // Популярная механика. — 2017. — № 2. — С. 46-49.
  2. ↑ 1 2 Андрей Борисов. На пустом ведре. Lenta.ru (31 октября 2016). Дата обращения: 13 сентября 2017. Архивировано 14 апреля 2017 года.
  3. ↑ 1 2 3 Andreas Müller. Latest EmDrive tests at Dresden University shows “impossible Engine” does not develop any thrust (англ.). Grenzwissenschaft-Aktuell.de (21 марта 2021). Дата обращения: 4 апреля 2021. Архивировано 4 апреля 2021 года.
  4. ↑ 1 2 Roger Shawyer. Second generation EmDrive propulsion applied to SSTO launcher and interstellar probe // Acta Astronautica. — 2015-11-01. — Vol. 116. — P. 166–174. — doi:10.1016/j.actaastro.2015.07.002. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  5. ↑ Hambling, David EmDrive: China's radical new space drive. Wired UK (6 февраля 2013). Дата обращения: 28 сентября 2017. Архивировано 25 мая 2016 года.
  6. ↑ Tucker, Bill The Power Of The Force; The Curious Case Of The EmDrive (6 декабря 2015). Дата обращения: 20 февраля 2016. Архивировано 23 февраля 2016 года.
  7. ↑ 1 2 3 C.-W. Wu. Comments on theoretical foundation of “EM Drive” // Acta Astronautica. — 2018. — Vol. 144. — P. 214—215. — doi:10.1016/j.actaastro.2018.01.006.
  8. ↑ Rothman, Tony; Boughn, Stephen. "The Lorentz force and the radiation pressure of light". arXiv:0807.1310.
  9. ↑ Невообразимая тяга. Объяснена работа нарушающего законы физики двигателя. lenta.ru (20 июня 2016). Дата обращения: 20 июня 2016. Архивировано 21 июня 2016 года.
  10. ↑ Brendan Hesse. Here’s the 411 on the EmDrive: the ‘physics-defying’ thruster even NASA is puzzled over. Digital Trends (7 мая 2016). Дата обращения: 7 августа 2016. Архивировано 11 августа 2016 года.
  11. ↑ Учёный объяснил работу нарушающего закон сохранения двигателя. lenta.ru (21 апреля 2016). Дата обращения: 20 июня 2016. Архивировано 8 мая 2016 года.
  12. ↑ Dvorsky, George No, German Scientists Have Not Confirmed the "Impossible" EMDrive. io9. Gawker Media (28 июля 2015). Дата обращения: 6 августа 2015. Архивировано 13 августа 2015 года.
  13. ↑ Brian Koberlein. NASA's Physics-Defying EM Drive Passes Peer Review. Forbes (19 ноября 2016). Дата обращения: 23 ноября 2016. Архивировано 22 ноября 2016 года.
  14. ↑ "Немецкие инженеры разоблачили «невозможный» двигатель EmDrive". Хайтек+. Архивировано 23 мая 2018. Дата обращения: 22 мая 2018.
  15. ↑ M. Tajmar, O. Neunzig & M. Weikert. High-accuracy thrust measurements of the EMDrive and elimination of false-positive effects // CEAS Space Journal. — 2021. — doi:10.1007/s12567-021-00385-1.
  16. ↑ A force for space with no reaction. www.eurekamagazine.co.uk. Дата обращения: 20 июня 2016. Архивировано 4 марта 2016 года.
  17. ↑ 1 2 Учёные не могут найти подвох в «невозможном» двигателе EmDrive. hi-news.ru. Дата обращения: 20 июня 2016. Архивировано 27 июня 2016 года.
  18. ↑ Здесь и далее подразумевается, что якобы продемонстрированная работоспособность того или иного варианта EmDrive была достигнута лишь согласно заявлениям тех или иных исследователей; нельзя достоверно утверждать, что тяга действительно присутствовала и не объяснялась какими-то посторонними причинами или ошибками эксперимента.
  19. ↑ No-propellant drive prepares for space and beyond. www.eurekamagazine.co.uk. Дата обращения: 20 июня 2016. Архивировано 14 июня 2016 года.
  20. ↑ Нет, варп-двигатель пока не был случайно изобретён. Дата обращения: 29 июля 2015. Архивировано 14 июля 2015 года.
  21. ↑ Cannae Drive. Дата обращения: 29 июля 2015. Архивировано 30 июля 2015 года.
  22. ↑ Nasa validates 'impossible' space drive. Дата обращения: 28 сентября 2017. Архивировано 25 мая 2016 года.
  23. ↑ David Hambling. EmDrive: China’s radical new space drive (англ.). Wired UK. Дата обращения: 20 июня 2016. Архивировано 25 мая 2016 года.
  24. ↑ Yang Juan, Wang Yu-Quan, Li Peng-Fei, Wang Yang, Wang Yun-Min, Ma Yan-Jie. Net thrust measurement of propellantless microwave thruster : [англ.] // Acta Phys. Sin. — 2012. — Vol. 61. — P. 110301. — doi:10.7498/aps.61.110301.
  25. ↑ Yang Juan, Liu Xian-Chuang, Wang Yu-Quan, Tang Ming-Jie, Luo Li-Tao, Jin Yi-Zhou, Ning Zhong-Xi. Thrust Measurement of an Independent Microwave Thruster Propulsion Device with Three-Wire Torsion Pendulum Thrust Measurement System (Chinese) // Journal of Propulsion Technology. — 2016. — Февраль (т. 37, № 2). — С. 362—371. — doi:10.13675/j.cnki.tjjs.2016.02.022.
  26. ↑ Paul March. Experiments with RF Cavity Thrusters // Proceedings of the Estes Park Advanced Propulsion Workshop, 19 —22 September 2016, Estes Park, Colorado, USA / edited by H. Fearn and L. L. Williams. — P. 39—66.
  27. ↑ Katie M. Palmer. That NASA Warp Drive? Yeah, It’s Still Poppycock Архивная копия от 25 ноября 2016 на Wayback Machine // Wired, 6 мая 2016 (англ.)
  28. ↑ Harold "Sonny" White. Eagleworks Laboratories: Warp Field Physics (англ.). NASA Technical Reports Server. NASA (2013). Дата обращения: 5 августа 2014. Архивировано 24 июня 2015 года.
  29. ↑ 1 2 3 David A. Brady et al. Anomalous Thrust Production from an RF Test Device Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum (англ.) // 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. American Institute of Aeronautics and Astronautics. — 2014. — doi:10.2514/6.2014-4029. Архивировано 18 февраля 2015 года.
  30. ↑ David Hambling. 10 questions about Nasa’s 'impossible' space drive answered Архивная копия от 26 мая 2016 на Wayback Machine // Wired, 07 august 2014 (англ.)
  31. ↑ В NASA протестировали двигатель, работающий без топлива и опровергающий законы физики. NEWSru.com (4 августа 2014). Дата обращения: 5 августа 2014. Архивировано 2 апреля 2015 года.
  32. ↑ Powell, Corey S. (2014-08-06). "Did NASA Validate an "Impossible" Space Drive? In a Word, No". Discover magazine. Архивировано 8 августа 2014. Дата обращения: 16 февраля 2016.
  33. ↑ Harold White, Paul March, James Lawrence, Jerry Vera, Andre Sylvester. Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum // Journal of Propulsion and Power. — Vol. 33. — P. 830–841. — doi:10.2514/1.b36120. Архивировано 18 января 2017 года.
  34. ↑ Королёв, Владимир (2016-11-22). "Отчет о «невозможном двигателе» официально опубликован". N+1. Архивировано 23 мая 2018. Дата обращения: 23 мая 2018.
  35. ↑ "Засосало в пустышку". Архивировано 26 ноября 2016. Дата обращения: 27 сентября 2017.
  36. ↑ M. Tajmar and G. Fiedler. Direct Thrust Measurements of an EMDrive and Evaluation of Possible Side-Effects // 51st AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. — 2015. — doi:10.2514/6.2015-4083.
  37. ↑ George Dvorsky. No, German Scientists Have Not Confirmed the “Impossible” EMDrive (англ.). io9. Дата обращения: 20 июня 2016. Архивировано 4 декабря 2015 года.
  38. ↑ Профессор из Германии не доказал работоспособность EmDrive. Дата обращения: 7 августа 2015. Архивировано 23 сентября 2015 года.
  39. ↑ "Объяснено действие нарушающего законы физики двигателя". Lenta.ru. 2018-05-18. Архивировано 29 января 2019. Дата обращения: 18 мая 2018.
  40. ↑ Russon, Mary-Ann (2016-12-14). "EmDrive: These are the problems China must fix to make microwave thrusters work on satellites". International Business Times UK (англ.). Архивировано 24 сентября 2017. Дата обращения: 27 сентября 2017. During the press conference, Li Feng, the chief designer of Cast's communication satellite division, …its prototype of the EmDrive, which is currently being tested in orbit
  41. ↑ 1 2 China claims to have a working version of NASA’s impossible engine orbiting the Earth — and will use it in satellites 'imminently'. Дата обращения: 21 декабря 2016. Архивировано 21 декабря 2016 года.
  42. ↑ 1 2 EmDrive: Chinese space agency to put controversial microwave thruster onto satellites 'as soon as possible'. Дата обращения: 21 декабря 2016. Архивировано 22 декабря 2016 года.
  43. ↑ EmDrive: US and China already testing microwave thruster on Tiangong-2 and X-37B space plane Архивная копия от 20 декабря 2016 на Wayback Machine: «IBTimes UK has been informed that the US Air Force is currently testing out a version of the EmDrive electromagnetic microwave thruster on the X-37B unmanned military space plane, while the Chinese government has made sure to include the EmDrive on its orbital space laboratory Tiangong-2.»
  44. ↑ "Невозможный двигатель успешно испытали в космосе". Lenta.ru. 2016-12-21. Архивировано 22 декабря 2016. Дата обращения: 21 декабря 2016.
  45. ↑ "It comes just a month after anonymous sources told IBTimes UK that tests on the EmDrive were underway aboard Tiangong-2."[41]
  46. ↑ "Chen confirmed that Cast has developed a test device of the EmDrive and that tests to verify that the device can actually fly are already being carried out in low-Earth orbit." / "This ties in with information sources in the international space industry gave IBTimes UK under condition of anonymity that China already has an EmDrive on its orbital space laboratory Tiangong-2."[42]
  47. ↑ 电磁驱动：天方夜谭还是重大突破 Архивная копия от 21 декабря 2016 на Wayback Machine "«陈粤介绍，他们已完成了可用于飞行试验的试验装置研制，正在开展在轨验证。»
  48. ↑ "Has China cracked Nasa's 'impossible engine'?". Mail Online. Архивировано 12 сентября 2017. Дата обращения: 27 сентября 2017.
  49. ↑ "Китай испытает в космосе нарушающий законы физики двигатель: EADaily". EADaily. Архивировано 12 сентября 2017. Дата обращения: 27 сентября 2017.
  50. ↑ Brian Koberlein. Quantized inertia, dark matter, the EMDrive and how to do science wrong (англ.). Forbes (15 февраля 2017). Дата обращения: 10 января 2019. Архивировано 10 сентября 2021 года.
  51. ↑ Scientists receive $1.3 million to study new propulsion idea for spacecraft - University of Plymouth. Дата обращения: 18 сентября 2018. Архивировано 17 сентября 2018 года.
  52. ↑ Британские физики создают «невозможный двигатель» по заказу армии США Архивная копия от 18 сентября 2018 на Wayback Machine // РИА, 17 сентября 2018

Ссылки

править
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=EmDrive&oldid=130145084