Uusi teoria EmDrive-moottorin toiminnasta. Moottori on mahdollista muuten
Kuuluisan EmDriven (1) ei pitäisi rikkoa fysiikan lakeja, sanoo Mike McCulloch (2) Plymouthin yliopistosta. Tiedemies ehdottaa teoriaa, joka ehdottaa uutta tapaa ymmärtää esineiden liikettä ja inertiaa hyvin pienillä kiihtyvyyksillä. Jos hän olisi oikeassa, kutsuisimme mystistä voimaa "ei-inertiaksi", koska juuri inertia, eli inertia, kummittelee brittiläistä tutkijaa.
Inertia on ominaista kaikille esineille, joilla on massaa, jotka reagoivat suunnanmuutokseen tai kiihtyvyyteen. Toisin sanoen massaa voidaan pitää hitauden mittana. Vaikka tämä näyttää meille hyvin tutulta käsitteeltä, sen luonne ei ole niin ilmeinen. McCullochin käsite perustuu oletukseen, että inertia johtuu yleisen suhteellisuusteorian ennustamasta vaikutuksesta ns. säteilyä Unruhistatämä on mustan kappaleen säteilyä, joka vaikuttaa kiihtyviin esineisiin. Toisaalta voimme sanoa, että maailmankaikkeuden lämpötila nousee kiihtyessämme.
2. Mike McCulloch Plymouthin yliopistosta
McCullochin mukaan inertia on yksinkertaisesti Unruh-säteilyn kiihtyvään kappaleeseen kohdistamaa painetta. Vaikutusta on vaikea tutkia maapallolla yleisesti havaitsemillamme kiihtyvyyksillä. Tiedemiehen mukaan tämä näkyy vasta, kun kiihtyvyydet pienenevät. Hyvin pienillä kiihtyvyyksillä Unruhin aallonpituudet ovat niin suuria, etteivät ne enää mahdu havaittavaan universumiin. Kun näin tapahtuu, McCulloch väittää, inertia voi ottaa vain tietyt arvot ja hypätä arvosta toiseen, mikä muistuttaa oikeutetusti kvanttiefektejä. Toisin sanoen inertia on kvantisoitava pienten kiihtyvyyksien osana.
McCulloch uskoo, että ne voidaan vahvistaa hänen teoriallaan havainnoissa. outoja nopeuspiikkejä havaitaan joidenkin maan lähellä olevien avaruusobjektien kulkiessa kohti muita planeettoja. Tätä vaikutusta on vaikea tutkia tarkasti maan päällä, koska siihen liittyvät kiihtyvyydet ovat hyvin pieniä.
Mitä tulee itse EmDriveen, McCullochin konsepti perustuu seuraavaan ajatukseen: jos fotoneilla on jonkinlainen massa, niin niiden on heijastuessaan koettava inertiaa. Tässä tapauksessa Unruh-säteily on kuitenkin hyvin pientä. Niin pieni, että se voi olla vuorovaikutuksessa lähiympäristönsä kanssa. EmDriven tapauksessa tämä on "moottorin" suunnittelun kartio. Kartio sallii tietynpituisen Unruh-säteilyn leveämmässä päässä ja lyhyemmän säteilyn kapeampaan päähän. Fotonit heijastuvat, joten niiden inertian kammiossa täytyy muuttua. Ja liikemäärän säilymisen periaatteesta, jota, toisin kuin EmDrivesta usein väitetään, ei rikota tässä tulkinnassa, seuraa, että veto pitäisi luoda tällä tavalla.
McCullochin teoriaa voidaan testata kokeellisesti ainakin kahdella tavalla. Ensinnäkin asettamalla eriste kammion sisään - tämän pitäisi lisätä taajuusmuuttajan tehokkuutta. Toiseksi tiedemiehen mukaan kammion koon muuttaminen voi muuttaa työntövoiman suuntaa. Näin tapahtuu, kun Unruh-säteily sopii paremmin kartion kapeampaan päähän kuin leveämpään. Samanlaisen vaikutuksen voi aiheuttaa kartion sisällä olevien fotonisäteiden taajuuden muuttaminen. "Työntövoiman kääntäminen on jo tapahtunut NASAn äskettäisessä kokeessa", sanoo brittitutkija.
McCullochin teoria toisaalta eliminoi liikemäärän säilymisen ongelman ja toisaalta on tieteen valtavirran sivussa. (tyypillinen marginaalitiede). Tieteellisesti katsottuna on kiistanalaista olettaa, että fotoneilla on inertiamassa. Lisäksi loogisesti valon nopeuden tulisi muuttua kammion sisällä. Tätä fyysikkojen on melko vaikea hyväksyä.
3. EmDrive-moottorin toimintaperiaate
Se toimii, mutta lisää testejä tarvitaan
EmDrive oli alun perin Roger Scheuerin, yhden Euroopan tunnetuimman ilmailualan asiantuntijoiden, idea. Hän esitteli tämän mallin kartiomaisen säiliön muodossa. Resonaattorin toinen pää on leveämpi kuin toinen, ja sen mitat valitaan siten, että ne saavat aikaan resonanssin tietynpituisille sähkömagneettisille aalloille. Tämän seurauksena näiden leveämpää päätä kohti etenevien aaltojen täytyy nopeutua ja hidastua kapeampaa päätä kohti (3). Oletetaan, että eri aaltorintaman siirtymänopeuksien seurauksena ne kohdistavat erilaista säteilypainetta resonaattorin vastakkaisiin päihin ja siten ei-nolla-merkkijono, joka siirtää objektia.
Tunnetun fysiikan mukaan liikemäärä ei kuitenkaan voi kasvaa, jos lisävoimaa ei käytetä. Teoriassa EmDrive toimii käyttämällä säteilypaineilmiötä. Sähkömagneettisen aallon ryhmänopeus ja siten sen tuottama voima voivat riippua sen aaltoputken geometriasta, jossa se etenee. Scheuerin idean mukaan, jos rakennat kartiomaisen aaltoputken siten, että aallon nopeus toisessa päässä eroaa merkittävästi aallon nopeudesta toisessa päässä, niin heijastamalla tämä aalto näiden kahden pään väliin saadaan ero säteilypaineessa. , eli riittävä voima pidon saavuttamiseksi. Shayerin mukaan EmDrive ei riko fysiikan lakeja, vaan käyttää Einsteinin teoriaa – moottori on eri viitekehyksessä kuin sen sisällä oleva "työaalto".
Toistaiseksi on rakennettu vain hyvin pieniä. EmDriven prototyyppejä, joiden työntövoima on mikrouutisten luokkaa. Melko suuri tutkimuslaitos, Kiinan Xi'an Northwest Polytechnic University, on kokeillut prototyyppimoottoria, jonka työntövoima on 720 µN (mikronewtonia). Se ei ehkä ole paljon, mutta jotkin tähtitieteessä käytetyt ionipotkurit eivät tuota enempää.
4. EmDrive-testi 2014.
NASAn testaama EmDriven versio (4) on amerikkalaisen suunnittelijan Guido Fettin työ. Heilurin alipainetestaus on vahvistanut, että se saavuttaa 30-50 µN työntövoiman. Eagleworks Laboratory, joka sijaitsee Lyndon B. Johnson Space Centerissä Houstonissa, vahvisti työnsä tyhjiössä. NASA:n asiantuntijat selittävät moottorin toiminnan kvanttivaikutuksilla tai pikemminkin vuorovaikutuksella aineen ja antimateriaalihiukkasten kanssa, jotka syntyvät ja sitten tuhoutuvat keskenään kvanttityhjiössä.
Amerikkalaiset eivät pitkään aikaan halunneet virallisesti myöntää havainneensa EmDriven tuottamaa työntövoimaa, koska pelättiin, että tuloksena oleva pieni arvo voisi johtua mittausvirheistä. Siksi mittausmenetelmiä tarkennettiin ja koe toistettiin. Vasta kaiken tämän jälkeen NASA vahvisti tutkimuksen tulokset.
Kuten International Business Times raportoi maaliskuussa 2016, yksi projektin parissa työskennellyistä NASAn työntekijöistä sanoi, että virasto aikoo toistaa koko kokeen erillisellä tiimillä. Näin hän voi lopulta testata ratkaisua ennen kuin hän päättää sijoittaa siihen enemmän rahaa.
