Минобороны США заказало разработку аналога «невозможного» двигателя EmDrive — Naked Science
18.09.2018
4 минуты
Редакция
4

Минобороны США заказало разработку аналога «невозможного» двигателя EmDrive

Американское Минобороны выдало физикам контракт, предполагающий создание прототипа аналога EmDrive, который, по мнению ученых, нарушает законы физики.

01-emdrive-update

Двигатель EmDrive может стать одним из величайших прорывов в истории Земли или, наоборот, — одной из величайших афер современности. Его концепцию можно описать фразой «все гениальное просто» (конечно, если предположить, что он вообще работает).

 

Двигательная установка состоит из магнетрона и резонатора: внешне она напоминает перевернутое ведро. Впервые эту концепцию предложил британец Роджер Шойер в 1999-м. Согласно ей, магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, а, если верить создателю EmDrive, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы выступает как источник тяги.

 

Ученые указали на то, что из-за отсутствия расходуемого рабочего тела EmDrive, видимо, нарушает закон сохранения импульса. При этом полученную в ходе испытаний незначительную тягу часто списывали на ошибки в расчетах.

 

Тем не менее сейчас американское оборонно-исследовательское агентство DARPA выделило британскому физику Майклу Маккаллоху и его коллеге из Испании 1,3 миллиона долларов на компьютерное моделирование, а также создание прототипа аналога «невозможного» двигателя. Как говорит сам ученый, передвижение корабля в космосе станет возможным даже в том случае, если он будет иметь только источник тока. При этом человечество сможет открыть для себя межзвездные путешествия. Ранние результаты работ ученые рассчитывают получить через полтора года.

 

Ранее Майкл Маккаллох представил свое объяснение работы EmDrive, которое, впрочем, не встретило широкой поддержки. Оно основывается на выдвинутом в рамках квантовой теории поля эффекте Унру. Это эффект наблюдения теплового излучения в ускоряющейся системе отсчета при отсутствии этого излучения в инерциальной системе отсчета. Иными словами, если вокруг неподвижного наблюдателя есть только вакуум, то ускоряющийся наблюдатель видит вокруг себя множество частиц, которые находятся в термодинамическом равновесии, — то есть теплый газ.

 

Стоит отметить, что недавно другая группа ученых предложила куда более простое (хотя не менее туманное) объяснение работы «невозможного» двигателя. Появляющуюся внутри EmDrive незначительную тягу связали со взаимодействием между магнитным полем кабелей и усилителя и магнитным полем Земли.

Вчера, 19:02
5 минут
Полина Гершберг

Для женщин, которые хотят получить пользу от тренировок, важнее всего создать привычку.

Позавчера, 11:52
4 минуты
Сергей Васильев

В янтаре сохранились не только перья динозавров, но и пившие их кровь насекомые мелового периода.

Вчера, 13:51
23 минуты
Александр Березин

Спутниковые снимки показывают: отказ от пахоты в Штатах ведет к росту урожайности при снижении затрат. Россия, где был создан этот метод, сегодня его почти не применяет. Разбираемся, почему так получилось и чем он лучше традиционной вспашки.

Вчера, 19:02
5 минут
Полина Гершберг

Для женщин, которые хотят получить пользу от тренировок, важнее всего создать привычку.

9 декабря
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

7 декабря
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Вчера, 19:02
5 минут
Полина Гершберг

Для женщин, которые хотят получить пользу от тренировок, важнее всего создать привычку.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

ulogin_facebook_1207814665980390
18.09.2018
-
0
+
Простое и понятное объяснение принципа работы двигателя EmDrive. Мощность и энергия света и микроволн может быть выражена через электрическое и магнитное поля или через энергию и число фотонов, причем энергия фотонов определяется частотой. Так или иначе, при малых (по сравнению со скоростью света, по крайне мере – при нулевой скорости)) скоростях, достаточно большой массе и небольших ускорениях резонатора двигателя EmDrive, а также при полном отражении микроволн от торцов резонатора частота, мощность и энергия микроволн меняются слабо (Допплеровское смещение – мало), микроволны у каждого из торцов резонатора идентичны (за исключением направления движения), импульсы микроволн у каждого из торцов резонатора взаимно уничтожают друг друга, обмен энергией между микроволнами и торцами резонатора – слабый, силы, возникавшие при подобном отражении микроволн – малы, т. е. силами, возникающими при отражении микроволн от торцов конуса в двигателе EmDrive, можно пренебречь, В соответствии с теорией относительности скорость света и микроволн в вакууме постоянна в любой инерциальной (не ускоряющейся) системе отчета, при этом скорость микроволн, распространяющихся в волноводе, зависит от диаметра волновода примерно так же, как скорость света в стекле зависит от показателя преломления, т. е. выражается через скорость света в вакууме и параметры волновода. Микроволны в конусообразном резонаторе двигателя EmDrive распространяются навстречу друг другу и накапливаются (усиливаются) в результате многократных отражений. Скорость одной из волн уменьшается, скорость второй – увеличивается. При торможении первая волна отдает импульс резонатору, а резонатор приобретает импульс и ускоряется. Вторая волна, движущаяся в противоположном направлении, ускоряется и приобретает импульс, а резонатор приобретает дополнительный импульс и дополнительное ускорение, которые по величине (по величине – примерно) и направлению совпадают, соответственно, с импульсом и ускорением, полученными резонатором в результате торможения первой волны. Общий импульс, приобретаемый резонатором, примерно равен суммарному изменению импульсов микроволн, движущихся навстречу друг другу, или удвоенному изменению импульса каждой из микроволн. Таким образом возникает сила тяги. Двигатели EmDrive могут содержать цилиндрическую насадку, заполненную диэлектриком, обеспечивающую дополнительное изменение скоростей микроволн. Ускорение и значительное перемещение двигателя EmDrive в пространстве возможно без каких-либо внешних сил и реактивных струй. В соответствии с теорией относительности энергия обладает эквивалентом массы. Микроволны, обладающие энергией и эквивалентом массы, непрерывно генерируются в двигателе Emdrive при его перемещении и ускорении, распространяются в резонаторе конической формы навстречу друг другу с изменяющимися скоростями, усиливаются в результате многократных отражений, толкают резонатор изнутри, постепенно превращаются в тепло и рассеиваются (при этом источник энергии может терять массу, и возможно тепловое излучение).
    ulogin_vkontakte_54635398
    18.09.2018
    -
    0
    +
    Тогда, не проще ли ехать на прямом давлении(отдаче) излучения(пусть даже легчайших фотонов)? :) А не изобретать лесапед? И кпд выше(боюсь, на порядки значений ;)). Парус из фотоэлементов(накопление электроэнергии), и мощный источник света. Парус аккумулирует прямое давление солнечного света(прямой импульс) + электроэнергию. Источник света даёт тягу за счёт отдачи(фотонов).
      ulogin_facebook_1207814665980390
      18.09.2018
      -
      0
      +
      Кстати, в работе “Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio Frequency cavity in Vacuum” by Harold White, Paul March, James Lawrence, et al. сказано: «Параметр (экспериментально полученное соотношение тяга/мощность) 1.2 mN/kW на два порядка величины выше, чем в других двигателях с «нулевым рабочим веществом», таких как «световой парус» и фотонная ракета, имеющих отношение тяга/мощность в диапазоне 3.33 – 6.67 microN/kW (или 0.0033 – 0.0067 mN/kW).
      ulogin_facebook_1207814665980390
      18.09.2018
      -
      0
      +
      Все т. н. лучевые двигатели типа лазерного луча или лазерного паруса имеют крайне низкое соотношение импульс/энергия. Например, лазеры могут резать металл, но не могут создавать сильное давление. Это связано с тем, что лазеры могут передавать энергию типа Е равно м с в квадрате. Это большая энергия при очень малой массе. Большая величина энергии при очень маленькой массе достигается за счет скорости света в квадрате. Однако импульс равен массе, умноженной на скорость света в первой степени, и даже при высокой скорости света и большой энергии лазер не может создать большое давление, т. к. масса энергии, вообще говоря, очень маленькая. Вообще, чем выше скорость рабочего вещества, тем ниже энергетическая эффективность двигателя. Это есть в Википедии, статья называется «Specific impulse». Раздел «энергетическая эффективность» (Energy efficiency) нашел только в англоязычном варианте. Там написано, что «требуемая мощность пропорциональна скорости выхлопа». Это можно вычислить и самостоятельно. Для этого достаточно импульс MV разделить на кинетическую энергию ( MV в квадрате, деленное на два). Получится величина, обратно пропорциональная скорости. Поскольку у лучевых или просто лазерных двигателей скорость «выхлопа» очень высокая, то подобные двигатели имеют очень низкую энергетическую эффективность. В двигателе EmDrive происходит накопление рабочего вещества (энергии или ее массового эквивалента) в резонаторе за счет многократных отражений, при этом разность скоростей на противоположных концах резонатора все-таки остается сравнимой со скоростью света в вакууме и может составлять, например, примерно 0.3 скорости света. Способность накапливать энергию в резонаторе характеризуется добротностью. Добротность сверхпроводящего резонатора может составлять, по-видимому, грубо говоря, один миллион. Т. е. двигатель EmDrive, грубо говоря, в 300 тысяч раз имеет более высокую энергетическую эффективность по сравнению с лучевым двигателем типа лазерного луча.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: