Forskning

Den mytiske rummotor passerer endelig den rigtige test

Siden fødslen af ​​den kosmiske alder, drømmen omturen til et andet solsystem blev opbevaret i en "raketfastholdelse", som alvorligt begrænser hastigheden og størrelsen af ​​rumfartøjet, som vi starter i rummet. Forskere vurderer, at selv ved at bruge de mest kraftfulde raketmotorer i dag, vil det tage omkring 50.000 år at nå vores nærmeste interstellære nabo, Alpha Centauri. Hvis folk nogensinde håber at se solopgangen af ​​den fremmede sol, bør transittiden reduceres betydeligt.

Fungerer en umulig EmDrive motor?

Blandt de avancerede begreber i motoren, der kunnefor at få det hele fra jorden, fik meget få så meget spænding - og modsigelse - som EmDrive. Først beskrevet for næsten tyve år siden, arbejder EmDrive ved at konvertere elektricitet til mikrobølger og lede denne elektromagnetiske stråling gennem et konisk kammer. I teorien kan mikrobølger udøve tryk på kammervæggene og skabe tilstrækkelig kraft til at flytte et rumfartøj i rummet. I øjeblikket eksisterer EmDrive kun som en laboratorie prototype, og det er stadig uklart, om det kan generere trækkraft overhovedet. Hvis det skaber, så er de kræfter, der ikke er stærke nok til at ses med det blotte øje, for ikke at nævne at flytte enheden.

Men i de sidste par år flereForskere, herunder NASA, har hævdet, at de med succes har produceret trang med EmDrive. Hvis dette er sandt, venter vi på et af de største gennembrud i historien om rumforskning. Problemet er, at trykket i disse eksperimenter er så lille, at det er svært at sige, om det overhovedet eksisterer.

Løsningen er at udvikle et værktøjhvem kan måle disse mindre manifestationer af stød. Derfor besluttede et team fysikere fra det tyske Technische Universität Dresden at oprette en enhed, der ville løse dette problem. SpaceDrive-projektet, ledet af fysikeren Martin Tymar, er at skabe et værktøj, der er så følsomt og immun for interferens, at det vil sætte en stopper for diskussionen en gang for alle. I oktober præsenterede Tymar og hans team deres andet sæt eksperimentelle målinger af EmDrive på den internationale astronautiske kongres, og deres resultater vil blive offentliggjort i Acta Astronautica i august. Baseret på resultaterne af eksperimenter, siger Tymar at opløsningen af ​​sagaen med EmDrive venter på os om et par måneder.

Mange forskere og ingeniører tror ikke på EmDrive,fordi det strider mod fysikkens love. Mikrobølgerne, der skubber ind i EmDrive-kammerets vægge, ser ud til at generere ex nihilo-tryk, det vil sige fra ingenting, hvilket går imod bevarelsen af ​​impulsvirkningen og ingen modvirkning. Tilhængerne af EmDrive søger igen svar i klare fortolkninger af kvantemekanik og forsøger at forstå, hvordan EmDrive kunne fungere uden at krænke Newtons fysik. "Fra et teoretisk synspunkt tager ingen det seriøst," siger Tymar. Hvis EmDrive er i stand til at generere trang, som nogle grupper hævder, "ingen har nogen ide om, hvor det kommer fra." Når videnskaben har et teoretisk hul i denne størrelsesorden, ser Tymar kun én måde at lukke på: eksperimentelle.

Ved udgangen af ​​2016, Tymar og 25 andre fysikeresamlet i Estes Park, Colorado, til den første EmDrive-konference og relaterede eksotiske motorsystemer. En af de mest interessante taler blev lavet af Paul Marsh, en fysiker ved NASA Eagleworks laboratorium, hvor han og hans kollega Harold White testede forskellige EmDrive prototyper. Ifølge Marshs præsentation og den efterfølgende rapport, der blev offentliggjort i Journal of Propulsion and Power, observerede han og hvid flere snesevis af mikronewons stød i deres EmDrive prototype. Til sammenligning producerer en enkelt SpaceX Merlin-motor ca. 845.000 newtons trykkraft på havniveau. Problemet for Marsh og White var imidlertid, at deres eksperimentelle opsætning omfattede flere forstyrrelser, så de ikke kunne sige helt sikkert, hvad der forårsagede stød eller specifik indblanding.

Tymamar og Dresden-gruppen brugte nøjagtigeen kopi af prototypen EmDrive, der bruges i NASA lab. Det er en afkortet kobberkegle - med en afskåret top - lidt mindre end en fod i længden. Dette design kom op med en anden ingeniør, Roger Scheuer, der først beskrev EmDrive i 2001. Under testningen placeres EmDrive-keglen i et vakuumkammer. Udenfor kameraet genererer enheden et mikrobølgesignal, der overføres over koaksialkabler til antenner inden i keglen.

Dette er ikke første gang, at et hold i Dresdenforsøger at måle en næsten umærkelig kraft. De skabte lignende enheder til at arbejde på ionmotorer, som bruges til præcist at placere satellitter i rummet. Disse micronewton-motorer hjælper satellitter med at opdage svage fænomener, såsom gravitationsbølger. Men for at studere EmDrive og lignende motorer uden brændstof, er nanonewton-opløsning påkrævet.

En ny tilgang var at anvende vridningskalaer, pendulbalance type, som måler mængden af ​​drejningsmoment, der påføres pendulens akse. En mindre følsom version af denne balance blev også brugt af NASA-holdet, da de besluttede at EmDrive producerede trang. For at måle denne lille kraft præcist benyttede Dresden-teamet et laserinterferometer til måling af den fysiske forskydning af de balancevægte, der blev produceret af EmDrive. Ifølge Taymara har deres torsionsskala nanonewton-opløsning og understøttende thrustere, der vejer flere kilo, hvilket gør disse skalaer mest følsomme for de eksisterende.

Men meget følsomme trykskalaer er usandsynligevil være nyttigt, hvis du ikke kan bestemme om den opdagede kraft og ikke en manifestation af ekstern intervention. Og der er mange alternative forklaringer til observationerne af Marsh og White. For at afgøre, om EmDrive faktisk producerer tryk, skal forskerne være i stand til at beskytte enheden mod forstyrrelser af jordens magnetfelter, miljøseismiske vibrationer og EmDrive termiske ekspansion i forbindelse med mikrobølgeopvarmning.

Ifølge Taymar, gøres der ændringer itorsionsbalancedesignet - for bedre at kontrollere EmDrive-strømforsyningen og beskytte den fra magnetiske felter - løser en række interferensproblemer. Det var meget sværere at løse problemet med "termisk drift". Når strømmen leveres til EmDrive, opvarmer og udvider kobberkeglen, som skifter tyngdepunktet så meget, at torsionsbalancen registrerer en kraft, der kan forveksles med en kraftkraft. Taiman og hans team håbede at ændre retningen af ​​motoren ville hjælpe med at løse dette problem.

I løbet af 55 eksperimenter blev Tymar og hans kollegerregistreret et gennemsnit på 3,4 micronewton styrker fra EmDrive, hvilket var meget ligner det, de fandt i NASA. Ak, disse styrker viste tilsyneladende ikke testen om termisk forskydning. De var mere karakteristiske for termisk ekspansion end stødkraft.

Men for EmDrive er håbet ikke tabt. Tymar og hans kolleger udvikler også yderligere to typer tykkelsesvægte, herunder superledende balance, som hjælper med at eliminere falske alarmer forårsaget af varmeafdrift. Hvis de finder styrke fra EmDrive på disse skalaer, er der stor sandsynlighed for, at dette virkelig er et skub. Men hvis der ikke registreres nogen skalaer, betyder det, at alle tidligere observationer af EmDrive var falske positive. Tymar håber at få en endelig dom inden årets udgang.

Men selv negative resultater vil ikkeSædvanlig sætning for EmDrive. Der er mange andre typer motorer uden brændstof. Og hvis videnskabsfolk nogensinde udvikler en ny form for bevægelse på en svag byrde, vil supersensitive traktionskalaer bidrage til at adskille fiktion fra fakta.

Tror du, at EmDrive virker? Fortæl os i vores chat i Telegram.