Interested Article - EmDrive

Установка EmDrive, созданная в лаборатории для экспериментов, и измерительное оборудование

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 .

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 .

Устройство EmDrive

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 .

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

EmDrive с научной точки зрения

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 .

Экспериментальная проверка

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 . Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах . 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 . 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 . 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 .

Производители установок

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

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 .

Группа Ян Цзюань (Северо-западный политехнический университет)

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 . 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 .

Группа Гарольда Уайта (Eagleworks)

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 . 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 .

В ходе экспериментов 2013—2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н . 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 . 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 .

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» .

В ноябре 2016 года была опубликована работа , 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 .

Группа Мартина Таймара (Дрезденский технический университет)

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

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 .

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

Предполагаемые китайские испытания в космосе

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

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

Плимутский университет

В 2018 году агентство DARPA выделило 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 ) . Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive .

См. также

Примечания

  1. Владимир Королев То, чего не может быть // Популярная механика . — 2017. — № 2. — С. 46-49.
  2. Андрей Борисов. . Lenta.ru (31 октября 2016). Дата обращения: 13 сентября 2017. 14 апреля 2017 года.
  3. Andreas Müller. (англ.) . Grenzwissenschaft-Aktuell.de (21 марта 2021). Дата обращения: 4 апреля 2021. 4 апреля 2021 года.
  4. Roger Shawyer. // Acta Astronautica. — 2015-11-01. — Vol. 116. — P. 166–174. — doi : . 24 сентября 2015 года.
  5. Hambling, David . Wired UK (6 февраля 2013). Дата обращения: 28 сентября 2017. 25 мая 2016 года.
  6. Tucker, Bill (6 декабря 2015). Дата обращения: 20 февраля 2016. 23 февраля 2016 года.
  7. C.-W. Wu. // Acta Astronautica. — 2018. — Vol. 144. — P. 214—215. — doi : .
  8. Rothman, Tony; Boughn, Stephen. "The Lorentz force and the radiation pressure of light". arXiv : .
  9. . lenta.ru (20 июня 2016). Дата обращения: 20 июня 2016. 21 июня 2016 года.
  10. Brendan Hesse. . Digital Trends (7 мая 2016). Дата обращения: 7 августа 2016. 11 августа 2016 года.
  11. . lenta.ru (21 апреля 2016). Дата обращения: 20 июня 2016. 8 мая 2016 года.
  12. Dvorsky, George . io9 . Gawker Media (28 июля 2015). Дата обращения: 6 августа 2015. 13 августа 2015 года.
  13. Brian Koberlein. . Forbes (19 ноября 2016). Дата обращения: 23 ноября 2016. 22 ноября 2016 года.
  14. . Хайтек+ . из оригинала 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 : .
  16. . www.eurekamagazine.co.uk. Дата обращения: 20 июня 2016. 4 марта 2016 года.
  17. . hi-news.ru. Дата обращения: 20 июня 2016. 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. . www.eurekamagazine.co.uk. Дата обращения: 20 июня 2016. 14 июня 2016 года.
  20. . Дата обращения: 29 июля 2015. 14 июля 2015 года.
  21. . Дата обращения: 29 июля 2015. 30 июля 2015 года.
  22. . Дата обращения: 28 сентября 2017. 25 мая 2016 года.
  23. David Hambling. (англ.) . Wired UK. Дата обращения: 20 июня 2016. 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 : .
  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 : .
  26. Paul March. // 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. от 25 ноября 2016 на Wayback Machine // Wired , 6 мая 2016 (англ.)
  28. Harold "Sonny" White . (англ.) . NASA Technical Reports Server . NASA (2013). Дата обращения: 5 августа 2014. 24 июня 2015 года.
  29. David A. Brady et al. (англ.) // 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. American Institute of Aeronautics and Astronautics. — 2014. — doi : . 18 февраля 2015 года.
  30. David Hambling. от 26 мая 2016 на Wayback Machine // Wired, 07 august 2014 (англ.)
  31. . NEWSru.com (4 августа 2014). Дата обращения: 5 августа 2014. 2 апреля 2015 года.
  32. Powell, Corey S. (2014-08-06). . Discover magazine . из оригинала 8 августа 2014 . Дата обращения: 16 февраля 2016 .
  33. Harold White, Paul March, James Lawrence, Jerry Vera, Andre Sylvester. // Journal of Propulsion and Power. — Vol. 33. — P. 830–841. — doi : . 18 января 2017 года.
  34. Королёв, Владимир (2016-11-22). . N+1 . из оригинала 23 мая 2018 . Дата обращения: 23 мая 2018 .
  35. . из оригинала 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 : .
  37. George Dvorsky. (англ.) . io9. Дата обращения: 20 июня 2016. 4 декабря 2015 года.
  38. . Дата обращения: 7 августа 2015. 23 сентября 2015 года.
  39. . Lenta.ru . 2018-05-18. из оригинала 29 января 2019 . Дата обращения: 18 мая 2018 .
  40. Russon, Mary-Ann (2016-12-14). . International Business Times UK (англ.) . из оригинала 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. . Дата обращения: 21 декабря 2016. 21 декабря 2016 года.
  42. . Дата обращения: 21 декабря 2016. 22 декабря 2016 года.
  43. 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. . Lenta.ru . 2016-12-21. из оригинала 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."
  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."
  47. 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. . Mail Online . из оригинала 12 сентября 2017 . Дата обращения: 27 сентября 2017 .
  49. . EADaily . из оригинала 12 сентября 2017 . Дата обращения: 27 сентября 2017 . {{ cite news }} : no-break space character в |title= на позиции 17 ( справка )
  50. Brian Koberlein. (англ.) . Forbes (15 февраля 2017). Дата обращения: 10 января 2019. 10 сентября 2021 года.
  51. . Дата обращения: 18 сентября 2018. 17 сентября 2018 года.
  52. от 18 сентября 2018 на Wayback Machine // РИА , 17 сентября 2018

Ссылки

Источник —

Same as EmDrive