Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное





Главная Обзоры СМИ Статьи


Зафиксированную тягу "невозможного двигателя" EmDrive объяснили плохим экранированием


21 мая 2018 года Дмитрий Трунин, N+1


Исследователи из Дрезденского технического университета измерили тягу «невозможных двигателей», которые не требуют для работы топлива и нарушают закон сохранения импульса, в том числе двигателя EmDrive. Оказалось, что их зарегистрированную экспериментально тягу можно объяснить с помощью неучтенного ранее воздействия магнитного поля Земли, возникающего из-за недостаточно хорошего экранирования приборов. Об этом ученые сообщили на конференции Space Propulsion Conference.

Человечество давно мечтает о межзвездных путешествиях, однако осуществить эту мечту мешает множество технических трудностей. Одна из самых больших трудностей — необходимость нести на борту космического корабля огромную массу топлива, поскольку высокие скорости в космическом пространстве человечество пока что научилось достигать только с помощью реактивной тяги. Чтобы доставить космический корабль к ближайшей звезде — Проксиме Центавра, находящейся на расстоянии около 4,2 световых лет, — за время, сравнимое с человеческой жизнью, потребуется масса топлива, сравнимая с массой Солнца. Конечно, существуют и альтернативные способы разгона космических аппаратов, такие как использование солнечного ветра или лазерного излучения. Например, проект Breakthrough Starshot предлагает запустить к Проксиме Центавра крошечные корабли (массой около одного грамма), которые будут разгоняться за счет солнечного ветра и достигнут звезды в течение двадцати лет. К сожалению, отмасштабировать этот проект на «человеческие» размеры невозможно.

В то же время, существуют и более экзотические типы двигателей, которые могут создавать тягу без реактивной струи. Самый знаменитый из них — это двигатель EmDrive, прототип которого был предложен Роджером Шойером еще в 1999 году. EmDrive состоит из несимметричного резонатора и магнетрона, который направляет в него электромагнитное излучение и возбуждает стоячие электромагнитные волны. В свою очередь, из-за несимметричности конструкции волны создают различное давление на стенки двигателя и являются источником тяги. Работа такого двигателя нарушает закон сохранения импульса, один из фундаментальных законов физики; тем не менее, многочисленные эксперименты утверждают, что тягу EmDrive все-таки создает. Например, в опубликованной в ноябре 2016 года работе инженеры из NASA сообщали о тяге около 80 микроньютонов при приложенной электрической мощности порядка 60 ватт. А в сентябре прошлого года о работающем прототипе двигателя, «невозможного» с точки зрения науки, объявили также китайские исследователи.

На этот раз группа ученых под руководством Мартина Таймара (Martin Tajmar) измеряла тягу «невозможных двигателей» с помощью крутильной установки, которую она последовательно совершенствовала в течение четырех лет. Грубо говоря, принцип работы этой установки напоминает крутильные весы, изобретенные в конце XVIII века и применявшиеся для экспериментальной проверки законов Кулона и Ньютона. Крутильные весы представляют собой уравновешенный рычаг, подвешенный на вертикальной нити; когда на рычаг действуют внешние силы, он поворачивается, и по углу отклонения можно судить о величине приложенных сил. В установке немецких ученых вместо нити используются чувствительные крутильные пружины, которые удерживают камеру с двигателем, а смещение камеры измеряется с помощью лазерного интерферометра. Это позволяет почувствовать силу тяги величиной порядка нескольких микроньютонов.

Разумеется, ученые постарались как можно сильнее уменьшить воздействие внешних сил, которое можно было бы спутать с тягой от «невозможного двигателя». Для этого они установили камеру на отдельном бетонном блоке, подавляющем вибрации фундамента, откачали ее до давления порядка одного паскаля (в сто тысяч раз меньше атмосферного), защитили все важные части установки от внешнего электромагнитного излучения с помощью металлических листов, а также старались не допускать перегревания электроники, контролируя ее температуру с помощью инфракрасных камер. Перед проведением основных экспериментов физики откалибровали установку, чтобы убедиться, что они действительно исключили все внешние факторы. Наконец, при измерениях тяги исследователи поворачивали двигатель внутри камеры, чтобы проверить, не сказываются ли на результатах какие-нибудь неучтенные факторы. В идеальной ситуации, когда таких факторов нет, направление смещения камеры должно быть противоположно направлению тяги двигателя — так, при угле поворота двигателя φ = 0 градусов смещение камеры положительно, при φ = 180 градусов отрицательно, а при φ = 90 вообще отсутствует.

К сожалению, измерения с двигателем EmDrive показали несколько другое поведение. Конечно, при нулевом угле сила тяги достигала четырех микроньютонов при мощности усилителя порядка двух ватт, а при повороте двигателя на 180 градусов смещение меняло знак. Таким образом, получалось, что отношение силы тяги к мощности примерно равно двум миллиньютонам на киловатт, что почти в два раза больше, чем результаты предыдущих экспериментов. Тем не менее, при φ = 90 градусов физики все так же регистрировали смещение камеры, хотя оно должно было отсутствовать. Более того, при подавлении силы электромагнитных колебаний внутри двигателя почти в сто тысяч раз величина тяги практически не изменялась. Это значит, что в действительности наблюдаемая в эксперименте тяга была связана не с двигателем, а с неучтенными внешними факторами.

Результаты измерений тяги двигателя EmDrive при φ = 0 градусов (a), φ = 180 градусов (b), φ = 90 градусов (c) и при φ = 0 градусов, но подавлении электромагнитных волн в резонаторе (d). Красным отмечена мощность усилителя, черным — измеренная тяга
   
В качестве таких факторов может выступать магнитное поле Земли. Физики замечают, что они экранировали все участвующие в эксперименте электронные приборы и использовали коаксиальные кабели везде, где только можно, однако поле все равно могло проникнуть внутрь установки через места их соединений. Конечно, оно должно было сильно ослабиться, однако величина измеренной тяги так мала, что ее вполне можно списать на этот эффект. В самом деле, напряженность магнитного поля Земли примерно равна 50 микротесла, а сила тока, питающего усилитель, достигала двух ампер. Используя закон Ампера, легко рассчитать, что в таких условиях тягу около двух микроньютон может создать участок провода длиной всего два сантиметра. Для устранения этой силы следует экранировать усилитель и камеру одновременно, увеличивая размер металлической клетки Фарадея. Авторы статьи подчеркивают, что во всех предыдущих измерениях тяги EmDrive такое экранирование не производилось, а потому их результаты следует тщательно перепроверить.

Наряду с EmDrive исследователи проверили с помощью аналогичной установки еще один двигатель, создающий тягу без использования топлива — так называемый двигатель Маха (Mach Effect Thruster), предложенный Джеймсом Вудвардом в 1990 году. Работа этого двигателя полагается на принцип Маха, утверждающий, что инерционная масса тела возникает только за счет гравитационного взаимодействия со всеми остальными телами Вселенной. Как показал Вудвард, это взаимодействие можно немого изменить, если заставить колебаться отдельные части тела — в результате масса тела тоже будет колебаться, и подбирая частоту колебаний специальным образом, можно создать тягу. Разумеется, работа двигателя Маха также противоречит закону сохранения импульса. Как и в случае с EmDrive, измерения немецких ученых показали наличие тяги порядка 1,2 микроньютона, однако зависимость величины тяги от угла поворота двигателя снова свидетельствовала в пользу внешнего происхождения этой силы. Таким образом, достоверно подтвердить работу «невозможных» с точки зрения современной науки двигателей ученым не удалось.

Результаты измерений тяги двигателя Маха при φ = 0 градусов (a), φ = 180 градусов (b), φ = 90 градусов (c), а также угле при φ = 0 градусов, но с развернутой на 180 градусов камерой (d). Красным отмечена мощность усилителя, черным — измеренная тяга

Вообще говоря, ученые очень любят искать эффекты, нарушающие известные законы природы, поскольку они позволяют построить более полную теорию, которая лучше согласуется с реальностью. К сожалению, зачастую сенсационные открытия оказываются «пустышкой». Например, так произошло со «сверхсветовыми» нейтрино эксперимента OPERA, время полета которых было занижено из-за недостаточно хорошо соединенных кабелей. Или с «загадкой радиуса протона», в которой расхождение возникало из-за неучтенных эффектов квантовой интерференции. Или с двухфотонным пиком, оказавшимся впоследствии простым статистическим отклонением. Тем не менее, современная физика все еще не может объяснить некоторые эффекты — например, различие между временами жизни свободных нейтронов, измеренных разными способами. Это оставляет надежду на то, что рано или поздно более совершенная теория будет построена.
 


комментарии (1):

aleksei.f      21/05/2018 [17:09:45]#1
Занятные опыты, непонятно что мешает поднять мощность установки хотя бы до уровня бытовой микроволновки - тогда бы уровень тяги, был бы на порядок выше и проблем с его определением было бы так же меньше.













Материалы рубрики

Олег Хвацкий
NewsInfo
Импортозамещенный лайнер МС-21 выходит в серийное производство
Айгуль Абдуллина
Коммерсант
Бипланы на будущее
Ник Лухминский
РБК
Зачем индийские авиакомпании массово скупают самолеты
Майя Бондарь
ТАСС
Город беспилотников
Алексей Заквасин
RT
Компьютерное зрение: как искусственный интеллект повышает возможности российских БПЛА
Анастасия Львова
РБК
Санитарная авиация объяснила остановку парка вертолетов после аварии
Мария Арсеньева
Кубань-информ
Приостановка полётов Airbus A320/А321neo в России: взлетит ли стоимость авиабилетов?
Любовь Лежнева
Известия
Полетная зона: в РФ подготовили поправки о расширении «мокрого» лизинга самолетов



Иссалина Аюпова
Вечерняя Москва
Авиаэксперт Гусаров объяснил, почему приостановили полеты половины самолетов Airbus neo
Кирилл Комаров
Профиль
Доступ в небо: будут ли иностранные авиакомпании летать по России
Антон Белый
Известия
Заряд по погоде: в РФ создали дронопорт для работы в экстремальных условиях
Богдан Степовой, Андрей Федоров
Известия
Спасительная «паутина»: разработаны тросовые укрытия для авиатехники
Дмитрий Корнев
Известия
Пятый элемент: чем уникален российский истребитель Су-57
Тимофей Кочкар
РБК
Взлет DJI: как китайский стартап подарил миру съемку с воздуха
Владимир Гаврилов, Станислав Федоров
Известия
Чек за бортом: авиакомпании заявили о рисках банкротств из-за долгов за лизинг
Антон Белый
Известия
Крылатые модели: в РФ создают «летающие грузовики» для нефтяников
Илья Словесный
Деловой Петербург
Российские власти озаботились ущемлением прав авиапассажиров
Сергей Гурьянов
Известия
Предполетная высота: сможет ли ФАС снизить цены на продукты в аэропортах
Александр Шиханов
Российская газета
Ярославский аэропорт может стать крупным транспортным хабом
Кирилл Комаров
Профиль
Теряют небо: как традиционные авиакомпании проигрывают лоукостерам
Андрей Коршунов
Известия
Внеземное разом: российские ученые будут искать жизнь на Венере
Анастасия Львова
РБК
Авиаторы поспорили о судьбе ГЛОНАСС в воздушной навигации
Дмитрий Маракулин, Евгений Петров
Деловой Петербург
У ЮниКредит Банка возникли разногласия с оператором Пулково
Антон Белый
Известия
Взлетный состав: ученые создали сверхпрочные полимеры для авиапрома
Кирилл Соколов, Михаил Добрунов
РБК
Не полетевший в космос Бабкин попросил Путина о независимой медкомиссии
Илья Словесный
Деловой Петербург
Налетят отовсюду: авиакаботаж может привести к поглощению российских компаний
Динара Прокопьева
Татар-Информ
Вертолет Aurus и производство Ту-214: что Мантурову показали на авиапредприятиях в Казани
Вера Басилая
Взгляд
Главный конструктор объяснил необычный облик нового российского беспилотника
Анастасия Львова, при участии Дарья Молоткова
РБК
ВЭБ выставил на аукцион простаивающий в Жуковском Superjet
Алексей Блинов
РБК
Минуя Москву: жители регионов России стали чаще летать через Казань
Марина Журавлева
РБК
Что будет способствовать развитию рынка гражданских беспилотников
Владимир Гаврилов, Станислав Федоров
Известия
Пилотный график: «Аэрофлоту» вынесли предостережение из-за переработок экипажей
Моника Хантер-Харт
Forbes
Как фирма иммигрантки из Турции обошла Boeing в разработке самолетов «Судного дня»
Владислав Новый
Forbes
Заоблачные перестановки: «Роскосмос» сменил куратора закупок спутниковых снимков
Анастасия Николаева
Интерфакс
Вместо МКС: когда будет развернута новая орбитальная станция, и кто первым полетит на нее?
Анастасия Львова
РБК
«Почта России» раскрыла стоимость доставки грузов беспилотниками
Наталья Башлыкова
Известия
В диапазоне комфорта: в РФ выделят радиочастоты для Wi-Fi в самолетах, кораблях и поездах
Андрей Коршунов
Известия
Небесное дело: российские роботы освоят Луну в следующем десятилетии
Валерий Филоненко
Парламентская газета
Полет аномальный: цены на авиаперевозки за неделю взлетели на 6,5 процента
Анна Балашова, при участии Петр Канаев, Евгения Стогова
РБК
«Роскосмос» заинтересовался оператором спутников для телевидения
Анастасия Морозова
Forbes
СМИ узнали о планах кабмина выделить 11 млрд рублей на защиту аэропортов от дронов
Дмитрий Корнев
Известия
Китайский форсаж: как КНР создает самолеты пятого поколения
Михаил Миронюк
Известия
Летное бремя
Джереми Богайски
Forbes
Как строительство частной космической станции обернулось для Axiom Space проклятием
Мария Недюк
Известия
Взошли с орбит: рекорд космонавтов на МКС откроет путь к полетам на Марс
Владимир Мазенко
"Комсомольская правда"
В России резко выросли цены на авиабилеты: В чем причины и насколько подорожают полеты в 2025 году
Валерий Кодачигов
Известия
Орбитальная инстанция: проект по созданию в РФ аналога Starlink обойдется в 445 млрд

Деловой Петербург
Пулково полетел на российском софте
Маргарита Грошева
РБК
Ведущие вузы увеличили набор на программы по беспилотникам
Марина Киселева
Парламентская газета
В Росавиации рассказали, как пассажирам компенсируют задержку рейса

 

 

 

 

Реклама от YouDo
erid: LatgBdSSc
Тут http://remont.youdo.com/st182554/, варианты >>
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer