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

Андрей Коршунов, Мария Недюк
Известия
Ступени развития: к чему приведет потеря ракеты Starship во время испытаний
Валерий Кодачигов, Максим Талавринов
Известия
Пролет нормальный: операторы дронов смогут общаться с экипажами самолетов
Илья Словесный
Деловой Петербург
Рейс задержан: сроки импортозамещения самолётов в России сдвинулись
Андрей Кузмак
Известия
Винительный падёж: Boeing оказался под огнем критики
Алексей Михайлов, Роман Крецул, Андрей Федоров
Известия
Расправить сети: запущена программа ремонта военных аэродромов
Роман Гусаров
NEWS.ru
Минобороны России получит новый самолет Ил-212: что о нем известно
Андрей Коршунов
Известия
Просто в космос: как Юрия Гагарина готовили к полету на Луну
Наталья Пономарева
Интерфакс
Отмена полета. Что делать пассажирам при задержке авиарейса?



Максим Талавринов, Наталья Башлыкова
Известия
Дебошире круг: с самолетов в РФ стали снимать больше деструктивных пассажиров
Евгений Берсенев
Свободная Пресса
Небесный тихоход: МС-21 ждет нелегкая судьба
Анастасия Львова, Валентина Шварцман
РБК
У российских вертолетчиков вскоре истекут все контракты с ООН
Анастасия Львова
РБК
ОАК сдвинула сроки поставок новых гражданских самолетов
Олег Дилимбетов
MASHNEWS
Леса просят дронов. Авиалесоохрана ищет деньги на закупку БАС
Максим Талавринов
Известия
Рейсовая колея: самолеты между Москвой и Питером летом будут летать каждые 15 минут
Алексей Михайлов, Роман Крецул
Известия
Огнем «Прометея»: система С-500 сдала экзамен по борьбе с гиперзвуком
Дарья Молоткова, Герман Костринский
РБК
«Роскосмос» решил продать санатории и недвижимость на ₽11 млрд
Анастасия Львова
РБК
Авиакомпании пожаловались в ФАС на рост аэропортовых тарифов
Елена Балаян
Известия
Вылета нет: россиян не выпустили за границу из-за ошибок в паспорте
Валерия Лобко
Российская газета
В России создадут единую систему контроля за беспилотниками
Валентина Аверьянова
Известия
Крылья Поднебесной: Китай растит конкурента Boeing и Airbus
Алексей Михайлов, Юлия Леонова, Андрей Федоров
Известия
Цели отделены: вертолеты ВМФ научат бороться с надводными дронами
Сергей Гурьянов
Известия
Истина в винте: насколько безопасен вертолетный туризм
Роман Крецул, Алексей Михайлов, Андрей Федоров
Известия
Отвержение ударов: военные аэродромы проверили на прочность
Роман Крецул, Алексей Михайлов, Андрей Федоров
Известия
Охраняющие виды: Севморпуть начнут патрулировать Ту-142
Наталья Башлыкова,Максим Талавринов
Известия
Полет ненормальный: авиакомпании будут штрафовать за недостоверную информацию о билетах
Анастасия Ординян
ИА Регнум
Непосадочный талон. Как овербукинг рушит планы российским авиапассажирам
Тимур Латыпов
«БИЗНЕС Online»
«Татарский» джет: «недобитый» Ту-324 превратят в летающий Aurus
Анастасия Львова,
РБК
Росавиация сообщила о росте числа инцидентов с самолетами из-за птиц
Станислав Федоров, Юлия Леонова
Известия
«Ми» не виноваты: в Росавиации прошли обыски из-за вывоза за рубеж 59 бортов
Анастасия Львова, Герман Костринский
РБК
Ремонт аэропортов предложили финансировать новым сбором с авиакомпаний
Кирилл Комаров
Профиль
"Тушка" в небе: самолеты Туполева вернулись на коммерческие маршруты в России

Известия
120 лет назад родился летчик-испытатель Валерий Чкалов
Виктор Бодров 
ТАСС
Реактивная "летающая парта": каким будет учебно-тренировочный самолет МиГ-УТС
Елена Проколова
Аргументы и Факты
«Они выжили, чтобы их судили». Летчики оценили действия пилотов Falcon 10
Наталья Башлыкова, Максим Талавринов
Известия
Улетный план: пассажирам внутренних рейсов в аэропортах разрешат продажу алкоголя
Евгения Перцева
Известия
Остановили по требованию: «Аэрофлот» обязали отправить людей на Пхукет
Максим Талавринов
Известия
Летательный исход: пилотов разбившегося Falcon 10 лишили «прав»
Станислав Кучушев, Андрей Коршунов
Известия
Орбитальная инстанция: конструктору «российского Хаббла» светит два года
Анастасия Львова
РБК
Пулково попросило ускорить внедрение duty free на внутрироссийских рейсах
Анастасия Львова
РБК
Глава Пулково упрекнул «Аэрофлот» в непредсказуемости его планов
Карашаш Ногаева
Деловой Петербург
Угрозы с неба вынудили предприятия Петербурга и Ленобласти искать защиту от БПЛА
Вадим Кузьмицкий
Деловой Петербург
К аэропорту Пулково хотят сделать новый подъезд с юго-запада Петербурга
Анна Воробьева
Forbes
Первая женщина — военный пилот: почему турецкий аэропорт назван именем Сабихи Гёкчен
Наталия Ячменникова
Российская газета
Когда и чем в России обещают заменить иностранные самолеты
Алексей Клепиков
Деловой Петербург
Покажите природу убытков: овербукинг в России могут полностью легализовать
Евгений Никтовенко
Аргументы и Факты
Москва уступает Сибири. Авиакомпании переносят полётную активность за Урал
Юрий Гень,Михаил Сухарев,Тимур Алиев (СКФО)
Российская газета
На Северном Кавказе построят еще один международный аэропорт

Российская газета
Росавиация установит приаэродромные территории в небольших аэропортах
Анастасия Львова
РБК
«Аэрофлот» и ОАК договорились о том, каким будет салон самолета Ту-214
Андрей Коршунов
Известия
Пошли с прахом: лунная миссия американского Peregrine близка к провалу

 

 

 

 

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

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer