«Гравицапа Шойера» дала тягу
Ученые подводят теории под EmDrive – парадоксальный двигатель, позволяющий ускорять космические корабли без отброса массы
Невозможно стало возможным
Британский ученый Роджер Шойер (Roger Shawyer) сильно озадачил мир науки и техники еще в 2000 году, когда продемонстрировал прототип своего двигателя – EmDrive. Или гравицапу, как назвали его у нас. Назвали не случайно, поскольку этот самый EmDrive позволяет перемещаться в пространстве, ничего из себя не извергая и не отбрасывая – как оснащенный гравицапой аппарат, на котором летали герои фильма «Кин-дза-дза». Подобным образом разгоняются и «летающие тарелки» из других фантастических фильмов.
В реальной жизни все существующие ныне космические двигатели создают тягу, что-то отбрасывая – то ли продукты сгорания топлива, то ли ионы, разогнанные электромагнитным полем.
Выглядит «гравицапа Шорйера» отнюдь не фантастически. Проста до изумления. Закрытый усеченный конус – эдакий жбан. Внутри – источник СВЧ-излучения. Его создает магнетрон – примерно такой же, который генерирует волны в бытовой микроволновке. И все. Включаешь микроволновку – возникает сила, которая действует по направлению к донышку большей площади. Чудо какое-то…
И вот с 2000 года “здравомыслящие ученые” доказывают: EmDrive не может создавать тягу потому, что ее появление противоречило бы законам Ньютона. Например, закону сохранения импульса.
Но находятся и другие, которые пытаются разобраться в сути феномена. То есть, понять, откуда же все-таки может взяться тяга.
Самую свежую теоретическую попытку предприняли финские физики из Университета Хемльсинки (University of Helsinki ), опубликовав свое предположение в журнале AIP Advances.
– У EmDrive, конечно же, есть выхлоп, как и у любого другого реактивного двигателя, – уверен один из авторов опубликованной профессор Арто Аннила (Dr Arto Annila, physics professor).
По мнению ученого, гравицапа отбрасывает фотоны, которые выделяются в результате интерференции волн СВЧ-излучения. Просто их не видно. Вырвавшиеся наружу фотоны не проявляют себя в виде света, поскольку «гасят» друг друга, находясь в противофазе. Но импульс переносят благодаря появлению невидимой электромагнитной волны – с так называемой нулевой поляризацией. В результате чего тяга и возникает.
Как объясняет профессор, аналогичное явление можно воспроизвести в воде, если пустить волны так, чтобы горб одной накладывался на впадину другой. Процесс идет, но на поверхности волн не видно.
Волны, производящие тягу, возникают за счет асимметрии корпуса EmDrive. Был бы он ровной трубой, никакая сила не появилась бы.
Сам Шойер тоже полагает, что эффект возникает из-за асимметрии конуса, но лишь за счет того, что на донышко большей площади микроволны давят сильнее, чем на противоположное.
Коллегам объяснение про давление волн кажется слишком примитивным. И они – вроде Арто Аннилы – изощряются в экзотических гипотезах, число которых приближается к десятку. Грешат то на некий возникающий в жбане “виртуальный плазменный тороид”, то на “квантовые колебания вакуума”, то на “эфир”, от которого двигатель отталкивается, то на экзотические частицы, которые создают тягу, “вылетая непосредственно из ткани пространства-времени”.
Британский физик Майкл Маккалош (Mike McCulloch) из Университета Плимута (Plymouth University) в попытке объяснить феномен EmDrive вообще развил целую собственную теорию об инерции. Приплел так называемое излучение унру (Unruh radiation), возникающее в ускоряющихся объектах. Объявил, что оно и разгоняет гравицапу. Но зафиксировать излучение унру в нынешних EmDrive, мол, нельзя, поскольку они малы. И генерирует очень длинные волны, на которые приборы просто не реагируют.
Тянут-потянут
Не дремлют и практики. Они уже построили действующие модели гравицапы. Свои двигатели EM Drive испытали в Китае, в Великобритании, в Германии. В Румынии гравицапу спаял дома из медных листов, а потом и испытал исследователь-любитель. Некто Берча Джулиан (Berca Iulian). Тягу получил.
С прошлого года двигателями вплотную занялись и в США. Несколько экспериментов провели специалисты, приближенные к НАСА – из Eagleworks Laboratory (Johnson Space Center in Texas).
Все испытатели убеждены: EM Drive работает. А по американским данным, работает и в вакууме. То есть, двигатель можно использовать для привода космических аппаратов.
Результаты экспериментов всего лишь с моделями впечатляют. К примеру, у китайского профессора Ян Цзюаня из Северо-Западного политехнического университета “гравицапа” создала тягу почти в 100 граммов.
Если верить расчетам, то полномасштабный EM Drivе, да еще и со сверхпроводящими магнитами “потянет” с силой в 3 тонны на каждый киловатт подводимой электрической энергии. То есть, позволит создавать даже летающие автомобили – как фильме “Пятый элемент”.
Космический корабль, оснащенный “гравицапами Шойера”, с учетом разгона и торможения, доставит до Марса за 70 дней, до Луны – за 4 часа.
Энтузиасты сейчас спорят, до каких скоростей можно разогнаться с помощью EM Drivе. Одни говорят, что предел – около 10 процентов от скорости света. Это 30 тысяч километров в секунду – небывалая на сегодняшний день скорость, в тысячу раз превышающая пока достигнутую земными космическими аппаратами.
Как сообщил Пол Мач из все той же Eagleworks Laboratory, недавние исследования, проведенные здесь, продемонстрировали: картины магнитного поля на донышках разнятся.
Не исключено, что обнаруженная аномалия как-то связана с искривлением пространства вокруг “гравицапы”, которое, если верить слухам, проявило себя в экспериментах НАСА. Якобы в этом искривленном пространстве лучи лазера ускорялись. Иными словами, возникал так называемый Warp-эффект. У фантастов он позволяет двигаться быстрее света. Но даже без искривленного пространства EM Drivе сделает реальными межзвездные путешествия. Скажем, до Альфа-Центавра – ближайшей к нам системы – может будут добраться меньше, чем за 100 лет.
Если летать лишь в пределах Солнечной системы, то на борт корабля, оснащенного EM Drivе, даже топлива брать не придется. СВЧ-излучение можно будет генерировать за счет энергии от солнечных батарей. А для дальних экспедиций, конечно же, потребуются какие-нибудь мощные источники. Например, ядерные реакторы. Или термоядерные – когда-нибудь их же создадут.
