Після декількох років обговорень дослідницька група Космічного центру НАСА імені Джонсона (Johnson Space Center) досягла тієї точки, яку багато експертів вважали просто неможливою. Цього тижня вчені офіційно опублікували експериментальні докази того, що електромагнітна рухова установка) працює. Вона може «проштовхнути» космічний корабель крізь вакуум без використання будь-якого палива взагалі.
За даними команди, електромагнітний двигун (або EmDrive) перетворює електрика в тягу, «прокручуючи» мікрохвилі в закритому резонаторі. В теорії такий легкий двигун може якось доставити космічний корабель на Марс всього за 70 днів.
Але заковика в тому, що EmDrive, здавалося б, кидає виклик існуючим законам фізики. Так що проблема в тому, що, якщо в дійсності двигун і функціонує, як про те пишуть співробітники НАСА, то науковий світ досі не розуміє принцип його роботи. А невідомість вчені дуже не люблять — все повинно бути обґрунтовано.
Попередні повідомлення про роботу EmDrive зустрічали скептицизм з боку багатьох дослідників. Деякі навіть відносили роботи про електромагнітне двигуні до світу псевдонауки.
Проте останнє дослідження було ретельно перевірено незалежними інженерами, які припускають, що EmDrive дійсно працює. Чи може це означати, що рухова установка зробить революцію в космічних подорожах?
Повернемося на 20 років тому. Саме тоді британський вчений Роджер Шоєр (Roger Shawyer) вперше запропонував ідею електромагнітного двигуна. Набагато пізніше установку розробили і випробували інженери дослідницької лабораторії НАСА Advanced Propulsion Physics Research Laboratory (неофіційно відому як Eagleworks).
Що ж робить EmDrive такий «суперечливою»? Згідно з наявними даними, вона генерує тягу, «прокручуючи» електромагнітну енергію (в даному випадку, мікрохвильові фотони) у закритій, конусоподібної камері. По мірі того, як ці фотони стикаються зі стінками камери, вони якимось чином рухають усю установку вперед. Тобто у придаваемого конструкції імпульсу є певний напрям, хаотично у всі сторони фотони не «товчуться» (як при броунівському русі частинок). При цьому з камери нічого не випускається. Іншими словами, у такого двигуна немає ніяких вихлопів.
Але повернемося до законів фізики. Де ж протиріччя? Ще в 1687 році сер Ісаак Ньютон опублікував три закони руху, які лягли в основу класичної механіки. За минулі три століття ці закони були неодноразово випробувані і перевірені тисячами вчених, так що сумніватися в них не доводиться.
Проблема в тому, що EmDrive порушує третій закон Ньютона, який говорить, що «дії завжди є рівна і протилежна протидія, інакше взаємодії двох тіл один на одного між собою рівні і спрямовані в протилежні сторони». Іншими словами, у кожної дії є рівна їй по силі, але протилежна за напрямом реакція.
Наприклад, цей принцип пояснює, чому байдарка ковзає вперед, коли людина в ній працює веслом. Сила, витрачена гребцем на рух весла по воді, розганяє човен в протилежному напрямку.
Закон також пояснює, чому реактивні двигуни створюють силу тяги: такий двигун викидає гарячі гази назад, а сам пристрій в результаті рухається вперед.
Схожим чином працюють іонні двигуни, які зараз використовуються в деяких космічних апаратах НАСА. Вони створюють тягу допомогою іонізації палива (найчастіше газу ксенону), а потім «вистрілюють» промені заряджених атомів. Сила викиду спрямована від апарату, який у підсумку рухається вперед.
У двигунах внутрішнього згоряння розширюється газ штовхає поршень, який потім через систему важелів передає створюване зусилля на колеса. Вони обертаються і за рахунок сил тертя рухають автомобіль вперед.
Але де ж тоді взаємодія тіл в EmDrive? Деякі вчені стверджують, що робота цього пристрою абсурдна, оскільки двигун нічого не викидає.
Примітно, що якщо абстрагуватися від критики на адресу EmDrive і повірити, що він працює всупереч законам фізики, то можна уявити собі майбутні транспортні засоби, здатні мчати крізь космічний простір без необхідності заправлятися. Тобто їм не потрібно буде нести з собою мільйони тонн палива. До речі, в космічному подорожі зниження ваги самого космічного апарату і корисного навантаження має вирішальне значення для швидких і економних польотів на далекі відстані.
У 2014 році група Eagleworks заявила про перші результати випробувань, які показали, що новий тип двигуна, незважаючи на третій закон Ньютона. З тих пір група відчувала EmDrive в більш жорстких умовах, включаючи останні експерименти.
До речі, інші дослідницькі групи також розробляли й випробовували різні втілення EmDrive. Крім експериментів американських, європейських і китайських вчених, існує також спільнота DIY EmDrivers, в якому люди зайняті виготовленням і тестуванням власних винаходів, «непідвладних законам фізики». Але знову ж важливо пояснити принцип дії такого двигуна, а його-то якраз і немає.
Тепер же дослідники НАСА, що стоять за розробкою EmDrive, опублікували результати експериментів в рецензованому журналі (що важливо, тобто робота була ретельно перевірена сторонньої групою вчених). Звичайно, рецензії інших інженерів не можуть гарантувати, що укладення або відкриття достовірні, але, принаймні, кілька незалежних вчених досліджували експериментальну установку, отримані результати і вважали їх розумними.
В цій статті (нагадаємо посилання) дослідники описують, як вони відчували EmDrive у вакуумі, тобто при тих умовах, в яких би установка перебувала у космосі.
Вчені поміщали двигун на пристрій під назвою крутильних маятник, включали його і потім визначали, яку тягу цей двигун генерував.
За словами авторів робіт, EmDrive здатний виробляти близько 1,2 миллиньютонов тяги на кожен кіловат витраченої енергії. Поки це небагато, але перспективи манливі.
Нині одні вчені продовжують сперечатися про неможливість роботи такої установки, інші вже думають, де її можна буде застосувати. Правда, всі сходяться на тому, що необхідні, звичайно ж, ще випробування «неможливого» двигуна.Крім того, треба знайти пояснення принципу роботи такої системи або визнати, що це якась неймовірна помилка в підрахунках.
У будь-якому випадку справа дійсно цікаве і, можливо, світ стоїть на шляху космічних подорожей без палива.
