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


РИА Новости
Минобороны представило хронологию крушения Ил-20
Б. Степовой, А. Рамм, А. Козаченко, К. Гулов, А. Забродин
Известия
Перечеркнуть одним ударом
Ирина Цырулева
Известия
Придадут скорости: багаж трансферных пассажиров перестанут досматривать
Глеб Силко
КоммерсантЪ FM
Сирийское небо закроют для авиации Израиля
Марианна Беленькая, Александра Джорджевич
КоммерсантЪ
Истребители и Ил-20 развели во времени
Александра Джорджевич, Иван Сафронов
КоммерсантЪ
ОАК перенастроила управление
Александра Джорджевич
КоммерсантЪ
"Роскосмос" взял на себя всю полноту отверстия
Инна Алейникова
Аргументы и Факты
Помощь свыше. Авиамедицинские бригады переходят на круглосуточное дежурство




MagadanMedia
Летевший из Магадана Ил-12 разбился возле поселка имени Лазо 60 лет назад
Наталья Решетникова
Российская газета
История на взлете
К. Гулов, Э. Байназаров, А. Рамм, А. Козаченко, Р. Крецул, Б. Степовой
Известия
"Цепь трагических случайных обстоятельств". Россия обеспечит дополнительную безопасность своих военных после катастрофы Ил-20 в САР
Николай Грищенко
Российская газета
Винты закрутятся
Александр Шарковский
Независимая газета
Расследование гибели рейса MH17 пошло по ложному следу
А. Джорджевич, Н. Сергеев, К. Кривошеев, Я. Соколовская
КоммерсантЪ
Путь ракеты отследили до Теребовли
Александр Шишкин
Взгляд
ВМФ предлагают проект ущербного авианосца
Наталья Голобурдова, Тимур Латыпов, Максим Кирилов
Бизнес-ONLINE
МиГ-29 в полях Татарстана: как Константин Тимофеев устроил под Казанью "аэродром подскока"
Александра Джорджевич
КоммерсантЪ
На "Бук" зашли через архивы
Роман Крецул, Алексей Рамм
Известия
Степь стратегического назначения
Александр Манякин
Независимое военное обозрение
"Бархатный сезон" отечественной гидроавиации
Александр Емельяненков
Российская газета
Встречайте "Циклон"
Николай Грищенко
Российская газета
Как авиастроители из Ростовской области завоевывают Америку
Владислав Викторов, Яна Пашаева
КоммерсантЪ FM
Малайзийский Boeing разглядели в зарослях
Дмитрий Людмирский
Известия
Нейтроны против бомбы: физики создали средство борьбы с терроризмом
Андрей Станавов
РИА Новости
Охотники за подлодками. Зачем Россия возрождает самолеты-амфибии А-40
Тимур Латыпов
Бизнес-ONLINE
Пустовгаров откупоривает шампанское: санавиация заказала 104 "Ансата"
Илья Крамник
Известия
Турбореактивная унификация: получит ли Су-30 двигатели от Су-35
Николай Якубович
Независимое военное обозрение
Универсальные орудия самолетов Второй мировой
Игорь Надеждин
Lenta
Внешний фактор
Татьяна Жданова
Деловой Петербург
"Климов" едет в Улан–Удэ: завод претендует на многолетний контракт объемом 75 млрд рублей
Юрий Грудинин
Журнал "АвиаСоюз"
Модернизация производства – основа развития авиастроения
Александра Джорджевич
КоммерсантЪ
Санкции стоят, а двигатели идут
Инна Деготькова
Московский Комсомолец
Цены на авиабилеты при онлайн-бронировании решила изменить ФАС
Яков Лысенко, Лидия Мисник
Газета.Ru
«Все решали секунды»: почему в Сочи загорелся Boeing
Анастасия Парфенова, Елена Иванова
КоммерсантЪ FM
Пассажиры Boeing жалуются на скорость реакции

Spuntik Латвия
Версия Польши о взрыве при крушении самолета Качиньского не подтвердилась
Николай Сергеев
КоммерсантЪ
Boeing не хватило полосы
Михаил Замарин, Владимир Солдатов, Николай Бодрихин
Независимое военное обозрение
Радиоэлектронные средства мониторинга и защиты гидроавиации
Виталий Барсуков
Независимая газета
Аэропортовый скандал довел иркутского губернатора до суда
Владимир Щербаков
Независимое военное обозрение
Большой смотр гидроавиации
Александр Заблотский
Независимое военное обозрение
Маленькое "Монино" российской глубинки
Сергей Машкин, Галина Дудина
КоммерсантЪ
Польские прокуроры повторят работу над обломками
Роман Азанов
ТАСС
Истребитель вертикального взлета. Самолет будущего или хорошо забытое прошлое?
Елизавета Кузнецова, Иван Сафронов
КоммерсантЪ
Лопасти пойдут под нож
Александр Ермаков
Известия
Ломая шаблоны: новый британский авианосец впервые отправился за океан
Павел Панов
Известия
В небо на батарейках
Наталья Гусаченко
РЖД Партнер
Российские эксперты считают SSJ-100 безопасным
Екатерина Геращенко, Елизавета Кузнецова
КоммерсантЪ
Еда проследовала в зону вылета
Татьяна Шадрина
Российская газета
Ожидание денег стоит

Финобзор
Российский МС-21: неожиданный конкурент Boeing и Airbus
Роман Рожков, Александра Мерцалова
КоммерсантЪ
Sindbad попал в шторм

 

 

 

 

Реклама от YouDo
Заказать услуги: как на ноутбуке asus переустановить windows 7, посетить сайт .
Объявление: уборка дома заказать луга, варианты по ссылке.
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer