De la nașterea vârstei spațiale, visul unei călătorii într-un alt sistem solar a fost păstrat în linie cu racheta, ceea ce limitează sever viteza și dimensiunea navei spațiale pe care o lansăm în spațiu. Oamenii de știință estimează că, chiar și cu cele mai puternice motoare rachetă astăzi, va dura aproximativ 50.000 de ani pentru a ajunge la cel mai apropiat vecin interstelar al nostru, Alpha Centauri. Dacă oamenii speră vreodată să răsară un soare extraterestru, timpul de tranzit ar trebui redus semnificativ.
Este imposibil să funcționeze EmDrive?
Printre conceptele avansate ale motorului care ar putea scoate acest lucru de la sol, foarte puțini au generat la fel de multă emoție - și controversă - precum EmDrive. Descris prima dată cu aproape douăzeci de ani în urmă, EmDrive funcționează prin transformarea electricității în microunde și direcționarea acelei radiații electromagnetice printr-o cameră conică. În teorie, microundele pot pune presiune pe pereții camerei și pot crea suficientă tracțiune pentru a muta o navă spațială în spațiu. Deocamdată, însă, EmDrive nu există decât ca prototip de laborator și încă nu este clar dacă este capabil să genereze tracțiune. Dacă o face, atunci forțele care nu sunt suficient de puternice pentru a fi văzute cu ochiul liber, să nu mai vorbim de mișcarea aparatului.
Cu toate acestea, în ultimii ani, mai mulți oameni de știință, inclusiv NASA, au susținut că au produs cu succes EmDrive. Dacă acest lucru este adevărat, suntem pentru una dintre cele mai mari descoperiri din istoria explorării spațiale. Problema este că forța observată în aceste experimente este atât de mică, încât este greu de spus dacă există deloc.
Soluția constă în dezvoltarea unui instrument care să poată măsura aceste manifestări minore de tracțiune. Prin urmare, o echipă de fizicieni de la Technische Universität Dresda germană a decis să creeze un dispozitiv care să rezolve această problemă. Proiectul SpaceDrive, condus de fizicianul Martin Taimar, vizează crearea unui instrument atât de sensibil și imun la interferențe, încât va pune capăt discuției o dată pentru totdeauna. În octombrie, Taimar și echipa sa au prezentat al doilea set de măsurători experimentale EmDrive la Congresul Astronautic Internațional, iar rezultatele lor vor fi publicate în Acta Astronautica în luna august. Pe baza rezultatelor experimentelor, Taimar spune că rezoluția saga cu EmDrive ne așteaptă peste câteva luni.
Mulți oameni de știință și ingineri nu cred în EmDrive pentru că încalcă legile fizicii. Microundele care împing pereții camerei EmDrive par să genereze forță ex nihilo, adică din nimic, ceea ce contravine conservării impulsului - acțiune și nicio reacție. Proponenții EmDrive, la rândul lor, caută răspunsuri în interpretări inteligente ale mecanicii cuantice, încercând să înțeleagă cum ar putea funcționa EmDrive fără a rupe fizica newtoniană. „Din punct de vedere teoretic, nimeni nu-l ia în serios”, spune Taimar. Dacă EmDrive este capabil să genereze forță, după cum susțin unele grupuri, „nimeni nu are un indiciu de unde provine”. Când există un decalaj teoretic al acestei mărimi în știință, Taimar vede doar o modalitate de a o închide: experimentală.
Video promotional:
La sfârșitul anului 2016, Taimar și alți 25 de fizicieni s-au adunat în Estes Park, Colorado pentru prima conferință despre EmDrive și sistemele de propulsie exotică aferente. Una dintre cele mai interesante prezentări a fost oferită de Paul Marsh, fizician la laboratorul NASA Eagleworks, unde el și colegul său, Harold White, au testat diverse prototipuri ale EmDrive. Conform prezentării lui Marsh și a unui raport ulterior în Jurnalul de Propulsie și Putere, el și White au observat câteva zeci de micronewtonuri de tracțiune în prototipul lor EmDrive. Prin comparație, un singur motor SpaceX Merlin produce aproximativ 845.000 de tone de tracțiune la nivelul mării. Cu toate acestea, problema pentru Marsh și White a fost că instalarea lor experimentală a inclus mai multe surse de interferență, așa că nu au putut spune cu siguranță ce a provocat apăsarea.sau o piedică specifică.
Taimar și echipa Dresden au utilizat o replică exactă a prototipului EmDrive utilizat în laboratorul NASA. Este un con de trunchi de cupru - cu vârful tăiat - chiar sub un picior lung. Acest design a fost inventat de inginerul Roger Scheuer, care a descris pentru prima dată EmDrive în 2001. În timpul testării, conul EmDrive este plasat într-o cameră de vid. În afara camerei, dispozitivul generează un semnal cu microunde care este transmis prin cabluri coaxiale către antenele din con.
Nu este prima dată când o echipă din Dresda a încercat să măsoare puterea aproape imperceptibilă. Au creat dispozitive similare pentru a lucra pe motoare cu ioni, care sunt utilizate pentru poziționarea precisă a sateliților în spațiu. Aceste motoare micronewton ajută sateliții să detecteze fenomene slabe, precum undele gravitaționale. Însă studierea modelelor EmDrive și a motoarelor similare fără combustibil va necesita rezoluție nanonewton.
Noua abordare a fost folosirea unui echilibru de torsiune, un echilibru de tip pendul care măsoară cantitatea de cuplu aplicată pe axa pendulului. O versiune mai puțin sensibilă a acestui echilibru a fost folosită și de echipa NASA atunci când au decis că EmDrive producea forță. Pentru a măsura cu exactitate această forță mică, echipa Dresda a folosit un interferometru laser pentru a măsura deplasarea fizică a greutăților de echilibru produse de EmDrive. Cantarul lor de torsiune are rezoluție nanonewton și susține mai multe kilograme de propulsoare, a spus Taimar, ceea ce le face cele mai sensibile cântare de tracțiune existente.
Însă greșelile de tracțiune cu adevărat sensibile nu vor fi utile decât dacă puteți stabili dacă forța detectată este tracțiune și nu o interferență externă. Și există multe explicații alternative pentru observațiile lui Marsh și White. Pentru a determina dacă EmDrive produce de fapt o apăsare, oamenii de știință trebuie să fie capabili să protejeze dispozitivul de interferențele din câmpurile magnetice ale Pământului, vibrațiile seismice din mediu și expansiunea termică a EmDrive asociate încălzirii cu microunde.
Taimar a spus că efectuarea unor modificări la proiectarea balanței de torsiune - pentru a controla mai bine sursa de alimentare EmDrive și a o proteja de câmpurile magnetice - va soluționa o serie de probleme de interferență. A fost mult mai dificil să rezolvați problema „derivării termice”. Când puterea este aplicată pe EmDrive, conul de cupru se încălzește și se extinde, schimbându-și centrul de greutate suficient încât bilanțul de torsiune să înregistreze o forță care poate fi confundată cu tracțiunea. Taiman și echipa sa au sperat că schimbarea orientării motorului va ajuta la rezolvarea acestei probleme.
În 55 de experimente, Taimar și colegii săi au înregistrat în medie 3,4 micronewtons de forță de la EmDrive, ceea ce a fost foarte similar cu ceea ce au găsit la NASA. Din păcate, aceste forțe nu au venit la testul deplasării termice. Erau mai caracteristice expansiunii termice decât tracțiunii.
Dar pentru EmDrive, speranța nu se pierde. Taimar și colegii dezvoltă, de asemenea, două tipuri suplimentare de greutăți de tracțiune, inclusiv un echilibru supraconductor, care va ajuta la eliminarea falselor pozitive cauzate de derivă termică. Dacă găsesc forța de la EmDrive la această scară, există o șansă bună să fie într-adevăr o apăsare. Dar dacă scara nu detectează nicio forță, aceasta va însemna că toate observațiile anterioare ale apariției EmDrive au fost fals pozitive. Taimar speră să primească un verdict final înainte de sfârșitul anului.
Dar chiar și rezultatele negative nu vor însemna un verdict pentru EmDrive. Există multe alte tipuri de motoare fără combustibil. Și dacă oamenii de știință dezvoltă vreodată noi forme de mișcare cu tracțiune scăzută, scale de tracțiune ultra-sensibile vor ajuta la separarea ficțiunii de fapt.
Ilya Khel
