Forskere ved det tekniske universitetet i Dresden målte skyvekraften til den "umulige motoren" EmDrive, som ikke krever drivstoff for å operere og bryter loven om bevaring av fart, og konkluderte med at det ikke er noen magi her. Eksperimentet viste at den registrerte skyvekraften forklares med utilstrekkelig avskjerming av installasjonen, og som en konsekvens av det tidligere ikke uttalte for påvirkning av jordas magnetfelt. Forskere delte funnene sine på Space Propulsion Conference.
Forskere ledet av Martin Taimar målte drivkraften til EmDrive ved hjelp av en torsjonsrigg, som hun perfeksjonerte gjennomgående gjennom fire år. Prinsippet for driften av denne installasjonen minner om torsjonsbalansen, oppfunnet på slutten av 1700-tallet og ble brukt til å eksperimentelt teste lovene til Coulomb og Newton. En torsjonsbalanse er en balansert arm hengende på en vertikal tråd. Når ytre krefter virker på spaken, snur den, og avbøyningsvinkelen kan brukes til å bedømme størrelsen på de påførte kreftene. I installasjonen av de tyske forskerne ble det i stedet for en tråd brukt sensitive torsjonsfjærer som holdt kameraet med motoren, og kameraets forskyvning ble målt ved hjelp av et laserinterferometer. Dette gjorde det mulig å fikse skyvekraften i størrelsesorden for flere mikrontoner.
Kammeret for eksperimentet og dets utforming.
Forskerne prøvde selvfølgelig å redusere mest mulig påvirkning av eksterne krefter, som kan forveksles med skyven fra den "umulige motoren". For dette ble kameraet installert på en egen betongblokk, som undertrykker vibrasjonene i fundamentet. Kammeret ble evakuert til et trykk i størrelsesorden en pascal (100 tusen ganger mindre enn atmosfærisk), alle viktige deler av installasjonen ble beskyttet mot ekstern elektromagnetisk stråling ved bruk av metallplater, og de prøvde også å forhindre at elektronikken overopphetes ved å kontrollere temperaturen ved hjelp av infrarøde kameraer.
Før grunnleggende eksperimenter kalibrerte fysikere oppsettet for å sikre at de virkelig hadde utelukket alle eksterne faktorer. Til slutt, når de målte skyvekraften, snudde forskerne motoren inne i kammeret for å se om noe som ikke var medregnet for faktorer som påvirker resultatene. I en ideell situasjon, når det ikke er noen slike faktorer, bør retningen på kameraforskyvningen være motsatt retningen til motorkraften - for eksempel i en rotasjonsvinkel på motoren på 0 grader, er forskyvningen av kameraet positiv, ved 180 grader, negativ, og i en vinkel på 90 grader er den helt fraværende.
Målinger med EmDrive viste en litt annen oppførsel. Selvfølgelig, ved null vinkel, nådde skyvekraften fire mikronton med en forsterkereffekt i størrelsesorden to watt, og da motoren ble dreid 180 grader, skiftet forskyvningen tegn. Dermed viste det seg at forholdet mellom skyvekraft og kraft er tilnærmet lik to millinewton per kilowatt, som er nesten dobbelt så mye som resultatene fra tidligere eksperimenter. Likevel, i en vinkel på 90 grader, registrerte fysikerne fortsatt kameraforskyvning, selv om det burde ha vært fraværende. I tillegg, når kraften til elektromagnetiske svingninger inne i motoren ble undertrykt nesten hundre tusen ganger, endret størrelsen på skyvekraften praktisk talt ikke. Dette betyr at drivkraften som ble observert i eksperimentet, i virkeligheten ikke ble assosiert med motoren, men med ikke uttalte for eksterne faktorer.
Jordens magnetfelt kan fungere som slike faktorer, konstaterer forskerne. Fysikere legger til at alle enheter som deltok i eksperimentet var skjermet, og koaksialkabler ble brukt der det var mulig, men feltet kunne fortsatt trenge inn i installasjonen gjennom skjøtene deres. Selvfølgelig burde det vært sterkt svekket, men størrelsen på den målte skyvekraften er så liten at den lett kan tilskrives denne effekten. Faktisk er styrken til jordas magnetfelt omtrent 50 mikrotesla, og strømmen som styrker forsterkeren var opptil to ampere. Ved å bruke Ampere-loven er det enkelt å beregne at under slike forhold kan en skyvekraft på omtrent to mikronton skape en ledningsseksjon som bare er to centimeter lang. For å eliminere denne kraften, skjerm forsterkeren og kameraet samtidig,øke størrelsen på Faraday-buret. Forfatterne av artikkelen understreker at i alle tidligere målinger av EmDrive-skyvekraften, ble ikke slik skjerming utført, og derfor bør resultatene deres sjekkes nøye.
Folk har lenge drømt om interstellar reise, men mange tekniske vanskeligheter forhindrer denne drømmen. Noe av det største er behovet for å frakte en enorm masse drivstoff ombord i romfartøyet, siden vi ennå ikke har andre teknologier som gjør at vi kan utvikle høye hastigheter i det ytre rom. Vi er avhengige av jet thrust, og dette er et av problemene.
Salgsfremmende video:
For at romfartøyet skal kunne fly til den nærmeste stjernen til solsystemet - Proxima Centauri, (avstand ca. 4,2 lysår), vil det ta en masse drivstoff, sammenlignbar med solens masse.
For øyeblikket utviklingen av alternative måter å akselerere romfartøy, for eksempel ved hjelp av de samme solseilene, som bruker energien fra solvinden eller laserstrålingen til fremdrift. For eksempel foreslår Breakthrough Starshot-prosjektet å lansere bittesmå skip (omtrent ett gram i masse) til Proxima Centauri, som vil bli akselerert av solvinden og nå stjernen i løpet av tjue år. Slike teknologier kan imidlertid ikke skaleres til menneskelige størrelser.
EmDrive-motoren, et annet alternativ til jetframdrift, viste løfte som en teknologi som vil åpne veien for oss til interstellare reiser. Motoren ble foreslått av Roger Scheuer tilbake i 1999. Den består av en asymmetrisk resonator og en magnetron, som leder elektromagnetisk stråling inn i den og begeistrer stående elektromagnetiske bølger. På grunn av bølgen, på grunn av konstruksjonens asymmetri, skaper bølgene forskjellige trykk på motorens vegger og er en kilde til skyvekraft.
Driften av en slik motor bryter loven om bevaring av fart, en av fysiske grunnleggende lover. Imidlertid hevdet mange eksperimenter at EmDrive fremdeles skaper trekkraft. I et papir som ble publisert i november 2016 rapporterte for eksempel ingeniører ved NASA om et skyvekraft på rundt 80 mikronton med en påført elektrisk kraft på rundt 60 watt. Og i september i fjor kunngjorde også kinesiske forskere en fungerende prototype av motoren, "umulig" fra vitenskapens synspunkt.
Nikolay Khizhnyak