En ny teori om hur EmDrive-motorn fungerar. Motorn är möjlig annars
Den berömda EmDrive (1) ska inte bryta mot fysikens lagar, säger Mike McCulloch (2) från University of Plymouth. Forskaren föreslår en teori som föreslår ett nytt sätt att tänka om rörelse och tröghet hos föremål med mycket låga accelerationer. Om han hade rätt skulle vi i slutändan kalla den mystiska driften för "icke-tröghet", eftersom det är tröghet, det vill säga tröghet, som förföljer den brittiska forskaren.
Tröghet är karakteristisk för alla föremål som har massa, som reagerar på en riktningsändring eller på acceleration. Med andra ord kan massa ses som ett mått på tröghet. Även om detta förefaller oss vara ett välkänt koncept, är dess natur inte så uppenbar. McCullochs koncept bygger på antagandet att tröghet beror på en effekt som förutsägs av allmän relativitet som kallas strålning från UnruhDetta är svart kroppsstrålning som verkar på accelererande föremål. Å andra sidan kan vi säga att universums temperatur ökar när vi accelererar.
2. Mike McCulloch från University of Plymouth
Enligt McCulloch är tröghet helt enkelt det tryck som utövas av Unruh-strålning på en accelererande kropp. Effekten är svår att studera för de accelerationer vi vanligtvis ser på jorden. Enligt forskaren blir detta synligt först när accelerationerna blir mindre. Vid mycket låga accelerationer är Unruh-våglängderna så stora att de inte längre passar in i det observerbara universum. När detta händer, hävdar McCulloch, kan tröghet bara anta vissa värden och hoppa från ett värde till ett annat, vilket med rätta påminner om kvanteffekter. Med andra ord måste tröghet kvantiseras som en komponent av små accelerationer.
McCulloch menar att de kan bekräftas av hans teori i observationer. konstiga hastighetsstegringar observerades under passagen av vissa rymdobjekt nära jorden mot andra planeter. Det är svårt att studera denna effekt grundligt på jorden eftersom de accelerationer som är förknippade med den är mycket små.
När det gäller själva EmDrive, är McCullochs koncept baserat på följande idé: om fotoner har någon massa, då när de reflekteras bör de uppleva tröghet. Emellertid är Unruh-strålningen i detta fall mycket liten. Så liten att den kan interagera med sin närmiljö. När det gäller EmDrive är detta konan i "motorns" design. Konen tillåter en viss längd av Unruh-strålning i den bredare änden och en kortare längd av strålning i den smalare änden. Fotonerna reflekteras, så deras tröghet i kameran måste ändras. Och av principen om bevarande av momentum, som, i motsats till vanliga åsikter om EmDrive, inte kränks i denna tolkning, följer att dragkraft bör skapas på detta sätt.
McCullochs teori kan testas experimentellt på åtminstone två sätt. För det första, att placera ett dielektrikum inuti kammaren - detta bör öka effektiviteten hos enheten. För det andra, enligt forskaren, kan en förändring av storleken på kammaren ändra dragkraftens riktning. Detta kommer att inträffa när Unruh-strålning är bättre lämpad för den smalare änden av konen än till den bredare. En liknande effekt kan orsakas av att ändra frekvensen av fotonstrålar inuti könen. "Trivkraftsomkastning har redan inträffat i ett nyligen NASA-experiment", säger den brittiska forskaren.
McCullochs teori eliminerar å ena sidan problemet med bevarande av momentum, och å andra sidan står den vid sidan av den vetenskapliga mainstreamen. (typisk marginalvetenskap). Ur vetenskaplig synvinkel är det kontroversiellt att anta att fotoner har tröghetsmassa. Dessutom, logiskt, bör ljusets hastighet ändras inuti kammaren. Detta är ganska svårt för fysiker att acceptera.
3. Funktionsprincip för EmDrive-motorn
Det fungerar, men behöver mer testning
EmDrive var ursprungligen skapat av Roger Scheuer, en av Europas mest framstående flygexperter. Han presenterade denna design i form av en konisk behållare. Ena änden av resonatorn är bredare än den andra, och dess dimensioner är valda på ett sådant sätt att de ger resonans för elektromagnetiska vågor av en viss längd. Som ett resultat måste dessa vågor som utbreder sig mot den bredare änden påskyndas och sakta ner mot den smalare änden (3). Det antas att de, som ett resultat av olika vågfrontsförskjutningshastigheter, utövar olika strålningstryck på de motsatta ändarna av resonatorn, och därmed en icke-nullsträng som flyttar objektet.
Men enligt känd fysik kan momentum inte öka om inte ytterligare kraft appliceras. Teoretiskt arbetar EmDrive med fenomenet strålningstryck. Grupphastigheten för en elektromagnetisk våg, och därmed den kraft den skapar, kan bero på geometrin hos vågledaren i vilken den utbreder sig. Enligt Scheuers idé, om man bygger en konisk vågledare på ett sådant sätt att hastigheten på vågen i ena änden skiljer sig markant från vågens hastighet i den andra änden, så får man genom att reflektera denna våg mellan de två ändarna en skillnad i strålningstryck, dvs. tillräcklig kraft för att uppnå dragkraft. Enligt Shayer, EmDrive bryter inte mot fysikens lagar, utan använder Einsteins teori - motorn är i en annan referensram än den "arbetande" vågen inuti den.
Endast mycket små har byggts hittills EmDrive-prototyper med en dragkraft av storleksordningen mikronyheter. En ganska stor forskningsinstitution, Kinas Xi'an Northwestern Polytechnic University, genomförde experiment med en prototypmotor med en dragkraft på 720 μN (mikronewton). Detta kanske inte är mycket, men vissa jonmotorer som används inom astronomi genererar inte mer.
4. EmDrive 2014 test.
Den version av EmDrive som testats av NASA (4) är ett verk av den amerikanske designern Guido Fetti. Vakuumtester av pendeln bekräftade att den uppnår en dragkraft på 30-50 µN. Eagleworks Laboratory, beläget vid Lyndon B. Johnson Space Center i Houston, bekräftade sitt arbete i ett vakuum. NASA-experter förklarar motorns funktion genom kvanteffekter, eller mer exakt, genom interaktion med partiklar av materia och antimateria som uppstår och sedan ömsesidigt förintar i kvantvakuumet.
Amerikanerna ville länge inte officiellt erkänna att de observerat dragkraften som producerats av EmDrive, eftersom de fruktade att det lilla värdet som erhölls kan bero på mätfel. Därför förfinades mätmetoderna och försöket upprepades. Först efter allt detta bekräftade NASA resultaten av studien.
Men som International Business Times rapporterade i mars 2016 sa en av NASA-anställda som arbetade med projektet att byrån planerar att upprepa hela experimentet med ett separat team. Detta gör att hon äntligen kan testa lösningen innan hon bestämmer sig för att investera mer pengar i den.
