En ny teori om, hvordan EmDrive-motoren fungerer. Motoren er mulig ellers

Det berømte EmDrive (1) bør ikke bryde fysikkens love, siger Mike McCulloch (2) fra University of Plymouth. Videnskabsmanden foreslår en teori, der foreslår en ny måde at tænke på bevægelse og inerti af objekter med meget lave accelerationer. Hvis han havde ret, ville vi ende med at kalde den mystiske drift "ikke-inerti", for det er inerti, altså inerti, der hjemsøger den britiske forsker.

Inerti er karakteristisk for alle objekter, der har masse, reagerer på en retningsændring eller på acceleration. Med andre ord kan masse opfattes som et mål for inerti. Selvom dette forekommer os at være et velkendt koncept, er dets natur ikke så indlysende. McCullochs koncept er baseret på antagelsen om, at inerti opstår fra en effekt forudsagt af den generelle relativitetsteori kaldet stråling fra UnruhDette er sort kropsstråling, der virker på accelererende objekter. På den anden side kan vi sige, at universets temperatur stiger, når vi accelererer.

2. Mike McCulloch fra University of Plymouth

Ifølge McCulloch er inerti simpelthen det tryk, der udøves af Unruh-stråling på et accelererende legeme. Effekten er svær at studere for de accelerationer, vi typisk ser på Jorden. Ifølge videnskabsmanden bliver dette først synligt, når accelerationerne bliver mindre. Ved meget lave accelerationer er Unruh-bølgelængderne så store, at de ikke længere passer ind i det observerbare univers. Når dette sker, hævder McCulloch, kan inerti kun antage visse værdier og springe fra en værdi til en anden, hvilket med rette minder om kvanteeffekter. Med andre ord skal inerti kvantiseres som en komponent af små accelerationer.

McCulloch mener, at de kan bekræftes af hans teori i observationer. mærkelige fartstigninger observeret under passagen af ​​nogle rumobjekter nær Jorden mod andre planeter. Det er svært at studere denne effekt grundigt på Jorden, fordi accelerationerne forbundet med den er meget små.

Hvad angår selve EmDrive, er McCullochs koncept baseret på følgende idé: hvis fotoner har nogen masse, så skal de, når de reflekteres, opleve inerti. Imidlertid er Unruh-strålingen i dette tilfælde meget lille. Så lille, at den kan interagere med sit nærmiljø. I tilfældet med EmDrive er dette keglen i "motor"-designet. Keglen tillader en vis længde af Unruh-stråling i den bredere ende og en kortere strålingslængde i den smallere ende. Fotonerne reflekteres, så deres inerti i kameraet skal ændres. Og af princippet om bevarelse af momentum, som, i modsætning til hyppige meninger om EmDrive, ikke er overtrådt i denne fortolkning, følger det, at trækkraft skal skabes på denne måde.

McCullochs teori kan testes eksperimentelt på mindst to måder. For det første, at placere et dielektrikum inde i kammeret - dette skulle øge effektiviteten af ​​drevet. For det andet, ifølge videnskabsmanden, kan ændring af størrelsen af ​​kammeret ændre trykretningen. Dette vil ske, når Unruh-stråling er bedre egnet til den smallere ende af keglen end til den bredere. En lignende effekt kan forårsages ved at ændre frekvensen af ​​fotonstråler inde i keglen. "Trivningsvending er allerede fundet sted i et nyligt NASA-eksperiment," siger den britiske forsker.

McCullochs teori eliminerer på den ene side problemet med bevarelse af momentum, og på den anden side er den på sidelinjen af ​​den videnskabelige mainstream. (typisk marginalvidenskab). Fra et videnskabeligt synspunkt er det kontroversielt at antage, at fotoner har inertimasse. Desuden, logisk set, bør lysets hastighed ændre sig inde i kammeret. Dette er ret svært for fysikere at acceptere.

3. Funktionsprincip for EmDrive-motoren

Det virker, men kræver flere tests

EmDrive var oprindeligt udtænkt af Roger Scheuer, en af ​​Europas mest fremtrædende luftfartseksperter. Han præsenterede dette design i form af en konisk beholder. Den ene ende af resonatoren er bredere end den anden, og dens dimensioner er valgt på en sådan måde, at de giver resonans for elektromagnetiske bølger af en vis længde. Som et resultat heraf skal disse bølger, der forplanter sig mod den bredere ende, fremskynde og bremse ned mod den smallere ende (3). Det antages, at de som følge af forskellige bølgefrontforskydningshastigheder udøver forskelligt strålingstryk på de modsatte ender af resonatoren, og dermed en ikke-nul streng, der flytter objektet.

Men ifølge kendt fysik kan momentum ikke stige, medmindre der påføres yderligere kraft. Teoretisk arbejder EmDrive ved hjælp af fænomenet strålingstryk. Gruppehastigheden af ​​en elektromagnetisk bølge, og dermed den kraft, den skaber, kan afhænge af geometrien af ​​den bølgeleder, hvori den udbreder sig. Ifølge Scheuers idé, hvis man bygger en konisk bølgeleder på en sådan måde, at bølgens hastighed i den ene ende er væsentligt forskellig fra bølgens hastighed i den anden ende, så får man ved at reflektere denne bølge mellem de to ender en forskel i strålingstryk, dvs. tilstrækkelig kraft til at opnå trækkraft. Ifølge Shayer, EmDrive overtræder ikke fysikkens love, men bruger Einsteins teori - motoren er i en anden referenceramme end den "arbejdende" bølge inde i den.

Kun meget små er blevet bygget indtil videre EmDrive prototyper med en trækkraft af størrelsesordenen mikronyheder. En ret stor forskningsinstitution, Kinas Xi'an Northwestern Polytechnic University, udførte eksperimenter med en prototypemotor med en trykkraft på 720 μN (mikronewton). Dette er måske ikke meget, men nogle ionmotorer, der bruges i astronomi, genererer ikke mere.

4. EmDrive 2014 test.

Den version af EmDrive, der er testet af NASA (4), er værket af den amerikanske designer Guido Fetti. Vakuumtest af pendulet bekræftede, at det opnår et tryk på 30-50 µN. Eagleworks Laboratory, som ligger ved Lyndon B. Johnson Space Center i Houston, bekræftede sit arbejde i et vakuum. NASA-eksperter forklarer motorens funktion ved kvanteeffekter, eller mere præcist, ved interaktion med partikler af stof og antistof, der opstår og derefter gensidigt tilintetgør i kvantevakuumet.

I lang tid har amerikanerne ikke ønsket officielt at indrømme, at de havde observeret den fremdrift, som EmDrive producerede, da de frygtede, at den lille opnåede værdi kan skyldes målefejl. Derfor blev målemetoderne forfinet, og forsøget blev gentaget. Først efter alt dette bekræftede NASA undersøgelsens resultater.

Men som International Business Times rapporterede i marts 2016, sagde en af ​​NASA-medarbejderne, der arbejder på projektet, at agenturet planlægger at gentage hele eksperimentet med et separat team. Dette vil give hende mulighed for endelig at teste løsningen, før hun beslutter sig for at investere flere penge i den.