Kopš kosmosa vecuma dzimšanas sapnis par ceļojumu uz citu Saules sistēmu tika turēts saskaņā ar raķeti, kas nopietni ierobežo kosmosa kuģa ātrumu un lielumu, kuru mēs palaižam kosmosā. Zinātnieki lēš, ka pat ar visspēcīgākajiem raķešu dzinējiem šodien būs vajadzīgs apmēram 50 000 gadu, lai sasniegtu mūsu tuvāko starpzvaigžņu kaimiņu Alfa Centauri. Ja cilvēki kādreiz cer redzēt svešu saules uzlēšanos, tranzīta laiks ir ievērojami jāsamazina.
Vai neiespējamā EmDrive darbojas?
Starp uzlabotajām motora koncepcijām, kas varētu to panākt, ļoti nedaudzi ir radījuši tikpat lielu satraukumu un diskusijas kā EmDrive. Pirmoreiz aprakstīts gandrīz pirms divdesmit gadiem, EmDrive darbojas, pārveidojot elektrību mikroviļņos un novirzot šo elektromagnētisko starojumu caur konisko kameru. Teorētiski mikroviļņi var radīt spiedienu uz kameras sienām un radīt pietiekami daudz vilces, lai kosmosa kuģi pārvietotu kosmosā. Pagaidām EmDrive pastāv tikai kā laboratorijas prototips, un joprojām nav skaidrs, vai tas vispār spēj radīt vilci. Ja tas notiek, tad tie ir spēki, kas nav pietiekami spēcīgi, lai tos redzētu ar neapbruņotu aci, nemaz nerunājot par aparāta pārvietošanu.
Tomēr dažos pēdējos gados vairāki zinātnieki, ieskaitot NASA, ir apgalvojuši, ka ir veiksmīgi izveidojuši atbalstu EmDrive. Ja tā ir taisnība, mēs atrodamies vienā no lielākajiem sasniegumiem kosmosa izpētes vēsturē. Problēma ir tā, ka šajos eksperimentos novērotā vilce ir tik maza, ka ir grūti pateikt, vai tā vispār pastāv.
Risinājums ir izstrādāt instrumentu, kas var izmērīt šīs nelielās vilces izpausmes. Tāpēc vācu Technische Universität Dresden fiziķu komanda nolēma izveidot ierīci, kas atrisinātu šo problēmu. Projekta SpaceDrive, kuru vada fiziķis Martins Taimārs, mērķis ir izveidot instrumentu, kas ir tik jutīgs un imūns pret traucējumiem, ka tas vienreiz un uz visiem laikiem beigs diskusiju. Oktobrī Taimars un viņa komanda Starptautiskajā astronautikas kongresā prezentēja otro eksperimentālo mērījumu komplektu EmDrive, un to rezultāti tiks publicēti Acta Astronautica šā gada augustā. Balstoties uz eksperimentu rezultātiem, Taimārs saka, ka sāgas izšķirtspēja ar EmDrive mūs sagaida pēc pāris mēnešiem.
Daudzi zinātnieki un inženieri netic EmDrive, jo tas pārkāpj fizikas likumus. Šķiet, ka mikroviļņi, kas nospiež EmDrive kameras sienas, rada vilci ex nihilo, tas ir, no nekā, tas ir pretrunā ar impulsa saglabāšanu - darbību un bez reakcijas. EmDrive atbalstītāji savukārt meklē atbildes gudrās kvantu mehānikas interpretācijās, cenšoties saprast, kā EmDrive varētu darboties, neizjaucot Ņūtona fiziku. “No teorētiskā viedokļa neviens to neuztver nopietni,” saka Taimārs. Ja EmDrive spēj radīt vilci, kā apgalvo dažas grupas, "nevienam nav ne jausmas, no kurienes tas nāk." Kad zinātnē ir šāda apjoma teorētiska plaisa, Taimārs redz tikai vienu veidu, kā to aizvērt: eksperimentālu.
Reklāmas video:
2016. gada beigās Taimars un vēl 25 fiziķi pulcējās Estes parkā, Kolorādo, uz pirmo konferenci par EmDrive un ar to saistītajām eksotiskajām piedziņas sistēmām. Vienu no interesantākajām prezentācijām sniedza NASA Eagleworks laboratorijas fiziķis Pols Maršs, kur viņš un viņa kolēģis Harolds Vaits pārbaudīja dažādus EmDrive prototipus. Saskaņā ar Mārša prezentāciju un tam sekojošo ziņojumu žurnālā Propulsion and Power, viņš un Vaits novēroja vairākus desmitus mikrotronu vilces viņu EmDrive prototipā. Salīdzinājumam - viens SpaceX Merlin motors rada aptuveni 845 000 ņūtonmetru vilces jaudu jūras līmenī. Tomēr Marsh un White problēma bija tā, ka viņu eksperimentālajā iestatījumā bija iekļauti vairāki traucējumu avoti, tāpēc viņi nevarēja droši pateikt, kas izraisīja vilci.vai īpašs šķērslis.
Taimārs un Drēzdenes komanda izmantoja precīzu EmDrive prototipa kopiju, kas tika izmantota NASA laboratorijā. Tas ir nogriezts vara konuss - ar nogrieztu augšdaļu - tieši zem pēdas. Šo dizainu izgudroja inženieris Rodžers Šeuers, kurš pirmo reizi aprakstīja EmDrive 2001. gadā. Pārbaudes laikā EmDrive konusu ievieto vakuuma kamerā. Ārpus kameras ierīce ģenerē mikroviļņu signālu, ko caur koaksiālajiem kabeļiem pārraida uz antenām konusa iekšpusē.
Šī nav pirmā reize, kad komanda Drēzdenē mēģina izmērīt gandrīz nemanāmu spēku. Viņi izveidoja līdzīgas ierīces darbam ar jonu motoriem, kuras izmanto, lai precīzi pozicionētu satelītus kosmosā. Šie mikronewton motori palīdz satelītiem atklāt tādas vājas parādības kā gravitācijas viļņi. Bet, lai izpētītu EmDrive un līdzīgus motorus bez degvielas, būs nepieciešama nanonewton izšķirtspēja.
Jaunā pieeja bija izmantot vērpes svarus, svārsta veida svarus, kas mēra griezes momenta daudzumu, kas pielikts svārsta asij. NASA komanda izmantoja arī mazāk jutīgu šī līdzsvara versiju, kad viņi nolēma, ka EmDrive rada vilci. Lai precīzi izmērītu šo nelielo spēku, Drēzdenes komanda izmantoja lāzera interferometru, lai izmērītu EmDrive radīto līdzsvara svaru fizisko pārvietojumu. Viņu vērpes svariem ir nanonewton izšķirtspēja un tie atbalsta vairāku kilogramu vilces spēkus, sacīja Taimārs, padarot tos par visjutīgākajiem pastāvošajiem vilces svariem.
Bet maz ticams, ka patiesi jutīgi vilces svari būs noderīgi, ja vien jūs nevarat noteikt, vai atklātais spēks ir vilces spēks, nevis ārēji traucējumi. Un Māra un Vaita novērojumiem ir daudz alternatīvu skaidrojumu. Lai noteiktu, vai EmDrive faktiski rada vilci, zinātniekiem jāspēj pasargāt ierīci no traucējumiem no Zemes magnētiskajiem laukiem, seismiskām vibrācijām vidē un EmDrive termiskās izplešanās, kas saistīta ar mikroviļņu sildīšanu.
Taimārs sacīja, ka, veicot izmaiņas vērpes bilances dizainā - lai labāk kontrolētu EmDrive barošanas avotu un pasargātu to no magnētiskajiem laukiem - tiks risinātas vairākas traucējumu problēmas. Daudz grūtāk bija atrisināt "termiskā dreifa" problēmu. Kad EmDrive tiek pielietota jauda, vara konuss uzkarst un izplešas, pietiekami nobīdot tā smaguma centru, lai vērpes līdzsvars reģistrētu spēku, kuru varētu sajaukt ar vilci. Taimans un viņa komanda cerēja, ka motora orientācijas maiņa palīdzēs atrisināt šo problēmu.
55 eksperimentos Taimars un viņa kolēģi reģistrēja EmDrive vidēji 3,4 mikronus spēka, kas bija ļoti līdzīgs tam, ko viņi atrada NASA. Diemžēl šie spēki acīmredzami nenonāca termiskās pārvietošanas pārbaudē. Tie bija raksturīgāki termiskai izplešanās nekā vilcei.
Bet EmDrive cerība nav zaudēta. Taimārs un kolēģi izstrādā arī divus papildu vilces svaru veidus, ieskaitot supravadošos svarus, kas palīdzēs novērst viltus pozitīvos rezultātus, ko izraisa termiskā novirze. Ja viņi šajā mērogā atrod spēku no EmDrive, iespējams, ka tas tiešām ir grūdiens. Bet, ja skala neatklāj vilci, tas nozīmēs, ka visi iepriekšējie EmDrive vilces novērojumi bija kļūdaini pozitīvi. Taimārs cer saņemt galīgo spriedumu līdz gada beigām.
Bet pat negatīvi rezultāti nenozīmē spriedumu EmDrive. Ir daudz citu veidu dzinēju, kas nav degviela. Un, ja zinātnieki kādreiz izstrādā jaunas zemas vilces kustības formas, īpaši jutīgi vilces svari palīdzēs atdalīt fantastiku no fakta.
Iļja Khel