EmDrive

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Установка EmDrive, созданная в лаборатории NASA Eagleworks[en] для экспериментов, и измерительное оборудование

EmDrive — двигательная установка, состоящая из магнетрона и резонатора, предполагаемая работоспособность которой не согласуется с современными научными представлениями[1].

Установка EmDrive была впервые предложена британским инженером Роджером Шойером (англ. Roger John Shawyer) в 1999 году[2]. Используемый в ней 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[3]. Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение[4]; иными словами, EmDrive — не фотонный двигатель. Но даже если бы создаваемые магнетроном микроволны полностью излучались в одном направлении, полученная тяга была бы значительно меньше заявленной тяги EmDrive[4].

Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, по-видимому, нарушает закон сохранения импульса[7][8][9], а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал нерецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория радиационного давления более сложна, чем упрощённый аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы[9][10].

Экспериментальные данные не дают однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений[11][12].

Физики объясняют полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах[13]. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года; в нём были устранены многие источники возможных ошибок[14], однако научная группа из Дрезденского технического университета предполагает, что полученная группой Eagleworks тяга возникала из-за влияния магнитного поля Земли на элементы установки, а не из-за самого EmDrive[15].

Экспериментальные испытания[править | править код]

Производители установок[править | править код]

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер 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, развивающий усилие 0,1 Н[19]. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью[3].

В период 2006—2011 годов американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан «Cannae Drive» (также известен как «Q-drive») — двигатель, работающий на аналогичном принципе[20][21][22].

Группа Яна Цзюаня[править | править код]

В период 2008—2010 годов в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня 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[25][26].

Eagleworks[править | править код]

С 2013 года двигатель «Cannae Drive» испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой NASA со сравнительно маленьким бюджетом 50 тысяч долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям[27]. Работы проводятся под руководством Гарольда Уайта. Уайт считает, 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 герметичной 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 NASA», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привёл к практическим результатам»[32].

В ноябре 2016 года была опубликована работа[6], 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[33][34].

Группа Мартина Таймара[править | править код]

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете[35][17]. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDrive[36][37].

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 внешними магнитными полями, чем с самой двигательной установкой[38].

Предполагаемые китайские испытания в космосе[править | править код]

В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times[en] сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос[39] для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2»[40][41][42]. Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите[43][44][45][46].

В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае[47][48].

Теоретический подход[править | править код]

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[49][9].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Владимир Королев То, чего не может быть // Популярная механика. — 2017. — № 2. — С. 46-49.
  2. 1 2 3 Андрей Борисов. На пустом ведре. Lenta.ru (31 октября 2016). Проверено 13 сентября 2017.
  3. 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.
  4. 1 2 «The detector antenna geometry ensures that only a small fraction of the reflected electromagnetic wave 19 is extracted from the cavity»[5]; «Leaking RF fields are kept very low <...> The performance of a photon rocket is several orders of magnitude lower than the observed thrust»[6]; «У всех EmDrive есть одна странная особенность — при работе двигателя не фиксируются выбросы фотонов или других частиц из его резонатора»[2].
  5. Roger John Shawyer. Патент GB 2537119 // Сайт Ipo.gov.uk
  6. 1 2 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.
  7. Hambling, David EmDrive: China's radical new space drive. Wired UK (6 February 2013).
  8. Tucker, Bill The Power Of The Force; The Curious Case Of The EmDrive (6 December 2015). Проверено 20 февраля 2016.
  9. 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.
  10. Rothman, Tony & Boughn, Stephen, "The Lorentz force and the radiation pressure of light", arΧiv:0807.1310 
  11. Brendan Hesse. Here’s the 411 on the EmDrive: the ‘physics-defying’ thruster even NASA is puzzled over. Digital Trends (7 мая 2016). Проверено 7 августа 2016.
  12. Учёный объяснил работу нарушающего закон сохранения двигателя. lenta.ru (21 апреля 2016). Проверено 20 июня 2016.
  13. Dvorsky, George No, German Scientists Have Not Confirmed the "Impossible" EMDrive. io9. Gawker Media (28 July 2015).
  14. Brian Koberlein. NASA's Physics-Defying EM Drive Passes Peer Review. Forbes (19 ноября 2016). Проверено 23 ноября 2016.
  15. Немецкие инженеры разоблачили «невозможный» двигатель EmDrive, Хайтек+. Проверено 22 мая 2018.
  16. A force for space with no reaction. www.eurekamagazine.co.uk. Проверено 20 июня 2016.
  17. 1 2 Учёные не могут найти подвох в «невозможном» двигателе EmDrive. hi-news.ru. Проверено 20 июня 2016.
  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. Проверено 20 июня 2016.
  20. Нет, варп-двигатель пока не был случайно изобретён
  21. Cannae Drive
  22. Nasa validates 'impossible' space drive
  23. David Hambling. EmDrive: China’s radical new space drive (англ.). Wired UK. Проверено 20 июня 2016.
  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 (February 2016). «Thrust Measurement of an Independent Microwave Thruster Propulsion Device with Three-Wire Torsion Pendulum Thrust Measurement System» (Chinese). Journal of Propulsion Technology 37 (2): 362–371. DOI:10.13675/j.cnki.tjjs.2016.02.022.
  26. EM Drive Developments, NASA spaceflight forums, discussion of Yang's 2016 paper. forum.nasaspaceflight.com.
  27. Katie M. Palmer. That NASA Warp Drive? Yeah, It’s Still Poppycock. // Wired, 6 мая 2016 года. (англ.)
  28. Harold "Sonny" White. Eagleworks Laboratories: Warp Field Physics (англ.). NASA Technical Reports Server. NASA (2013). Проверено 5 августа 2014.
  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.
  30. David Hambling. 10 questions about Nasa’s 'impossible' space drive answered // Wired, 07 august 2014 (англ.)
  31. В NASA протестировали двигатель, работающий без топлива и опровергающий законы физики. NEWSru.com (4 августа 2014). Проверено 5 августа 2014.
  32. Powell, Corey S.. Did NASA Validate an "Impossible" Space Drive? In a Word, No., Discover magazine (Aug 6, 2014). Проверено 16 февраля 2016.
  33. Королёв, Владимир. Отчет о «невозможном двигателе» официально опубликован, N+1 (22 ноября 2016). Проверено 23 мая 2018.
  34. Засосало в пустышку. Проверено 27 сентября 2017.
  35. 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.
  36. George Dvorsky. No, German Scientists Have Not Confirmed the “Impossible” EMDrive (англ.). io9. Проверено 20 июня 2016.
  37. Профессор из Германии не доказал работоспособность EmDrive.
  38. Объяснено действие нарушающего законы физики двигателя, Lenta.ru (18 мая 2018). Проверено 18 мая 2018.
  39. Russon, Mary-Ann. EmDrive: These are the problems China must fix to make microwave thrusters work on satellites (англ.), International Business Times UK (14 December 2016). Проверено 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».
  40. 1 2 China claims to have a working version of NASA’s impossible engine orbiting the Earth — and will use it in satellites 'imminently'
  41. 1 2 EmDrive: Chinese space agency to put controversial microwave thruster onto satellites 'as soon as possible'
  42. EmDrive: US and China already testing microwave thruster on Tiangong-2 and X-37B space plane: «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.»
  43. Невозможный двигатель успешно испытали в космосе, Lenta.ru (21 декабря 2016).
  44. "It comes just a month after anonymous sources told IBTimes UK that tests on the EmDrive were underway aboard Tiangong-2."[40]
  45. "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."[41]
  46. 电磁驱动:天方夜谭还是重大突破 "«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。»
  47. Has China cracked Nasa's 'impossible engine'?, Mail Online. Проверено 27 сентября 2017.
  48. Китай испытает в космосе нарушающий законы физики двигатель: EADaily (рус.), EADaily. Проверено 27 сентября 2017.
  49. Невообразимая тяга. Объяснена работа нарушающего законы физики двигателя. lenta.ru (20 июня 2016). Проверено 20 июня 2016.

Ссылки[править | править код]