EmDrive - EmDrive
 EmDrive, созданный лабораторией NASA Eagleworks во время экспериментов 2013–2014 гг.
| |
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
|---|---|
| Дата | 2001 г. |
| заявка | Двигатель космического корабля |
| Положение дел | Концепция устройства |
| Представление | |
| Тяга (на уровне моря) | 0 Н (0 унций ) |
EmDrive - это концепция радиочастотного ( ВЧ ) двигателя с резонансным резонатором, который, как утверждается, имеет потенциальное применение в качестве двигателя космического корабля . Он предназначен для создания тяги, отражая микроволны внутри устройства, в нарушение закона сохранения количества движения и других законов физики . В средствах массовой информации это устройство часто называют « невозможным приводом» . Он был представлен в 2001 году Роджером Шоуером.
Официального дизайна этого устройства не существует, и ни один из людей, утверждающих, что он его изобрел, не дал объяснений, как он может работать как двигатель малой тяги или какие элементы его определяют, что затрудняет определение того, является ли данный объект пример такого устройства. Тем не менее, несколько прототипов, основанных на его публичных описаниях, были сконструированы и протестированы. В 2016 годе Лаборатория физики Расширенные Силовая в НАСА сообщило о наблюдении небольших кажущихся тяг от одного такого теста, результат не так реплицируется, и последующие исследования показали , что тяга наблюдается была ошибка измерения , вызванное взаимодействием с магнитным полем Земли , или термическим градиенты. Ни в одном другом опубликованном эксперименте не было измерено кажущееся тяговое усилие, превышающее допустимую погрешность эксперимента.
В марте 2021 года физики из Дрезденского технологического университета опубликовали три статьи, в которых утверждалось, что все результаты, показывающие тягу, были ложноположительными, объясненными внешними силами:
Когда мощность поступает в EmDrive, двигатель прогревается. Это также вызывает деформацию крепежных элементов на шкале, в результате чего шкала перемещается к новой нулевой точке. Мы смогли предотвратить это в улучшенной структуре. Наши измерения опровергают все утверждения EmDrive как минимум на 3 порядка.
Кроме того, ученые из Дрезденского университета смогли воспроизвести очевидные толчки, аналогичные тем, которые были измерены командой НАСА, а затем заставить их снова исчезнуть при измерении с помощью точечной подвески.
История и противоречия
Ракетные двигатели работают за счет вытеснения топлива , которое действует как реакционная масса и создает тягу в соответствии с третьим законом движения Ньютона . В 1960-х годах были проведены обширные исследования двух конструкций, которые одинаково испускают высокоскоростные ионизированные газы: ионные двигатели, которые преобразуют топливо в ионы, ускоряют и выбрасывают их с помощью электрических потенциалов , и плазменные двигатели, которые преобразуют топливо в ионы плазмы и ускоряют и ускоряют их. выбрасывать их токами плазмы . Все конструкции электромагнитных движителей работают по принципу реактивной массы .
Привод, который не выбрасывает топливо для создания силы реакции , обеспечивая тягу, будучи замкнутой системой без внешнего взаимодействия, будет безреакционным приводом . Такое стремление нарушило бы закон сохранения количества движения и третий закон Ньютона, что заставило бы многих физиков рассматривать эту идею как псевдонауку .
Первоначальное предложение ВЧ-двигателя с резонансным резонатором поступило от Роджера Шоуера в 2001 году. Он предложил конструкцию с конической полостью, которую он назвал «EmDrive». Он утверждал, что он создавал тягу в направлении основания полости. Позже Гвидо Фетта построил Cannae Drive на основе концепции Шоуера как резонансный двигатель с полостью в форме дота. С 2008 года несколько физиков протестировали свои собственные модели, пытаясь воспроизвести результаты, заявленные Шоуером и Феттой. Хуан Ян в Сиане «s Северо - Западного политехнического университета (NWPU) не смог воспроизводимо измерить тягу от своих моделей, в течение 4 -х лет. В 2016 году группа Гарольда Уайта в Лаборатории физики перспективных двигателей НАСА сообщила в Journal of Propulsion and Power, что при испытании их собственной модели была обнаружена небольшая тяга. В декабре 2016 года Юэ Чен из отдела спутников связи Китайской академии космических технологий (CAST) сказал, что его команда провела испытания нескольких прототипов, наблюдала тягу и проводила проверку на орбите. В сентябре 2017 года Чен снова рассказал об этом проекте CAST в интервью CCTV .
Освещение в СМИ экспериментов с использованием этих конструкций было противоречивым и поляризованным. EmDrive впервые привлек внимание, как легковерное, так и пренебрежительное, когда New Scientist в 2006 году написал о нем как о «невозможном» двигателе. Позднее средства массовой информации подверглись критике за вводящие в заблуждение утверждения о том, что двигатель с резонансным резонатором был «одобрен НАСА» после первого предварительного предположения Уайта. отчеты об испытаниях в 2014 году. Ученые продолжали отмечать отсутствие объективного освещения с обеих поляризованных сторон.
В 2006 году , отвечая на New Scientist куске, математик и физик Джон С. Баэз в Университете Калифорнии, Риверсайд и австралийской научной фантастики писатель Грег Иган , сказал , что положительные результаты , сообщенные Shawyer скорее всего , были недоразумения экспериментальных ошибок.
В 2014 году в документе конференции Уайта было высказано предположение, что двигатели с резонансной полостью могут работать, передавая импульс «виртуальной плазме квантового вакуума». Баез и Кэрролл раскритиковали это объяснение, поскольку в стандартном описании флуктуаций вакуума виртуальные частицы не ведут себя как плазма; Кэрролл также отметил, что квантовый вакуум не имеет «системы покоя», не позволяющей ему толкаться, поэтому его нельзя использовать для движения. Таким же образом, физики Джеймс Ф. Вудворда и Хайди Fearn опубликовал две работы , показывающие , что электрон - позитронных виртуальные пары квантового вакуума, обсуждаемой Уайта в качестве потенциального виртуального плазменного ракетного топлива, не может объяснить тяги в любой изолированной, закрытой электромагнитной системы например, квантовый вакуумный двигатель .
Физики Эрик У. Дэвис из Института перспективных исследований в Остине и Шон М. Кэрролл из Калифорнийского технологического института заявили в 2015 году, что измерения тяги, опубликованные в статьях Таймара и Уайта, указывают на ошибки теплового эффекта.
В мае 2018 года исследователи из Института аэрокосмической техники Технического университета Дрездена , Германия , пришли к выводу, что доминирующий эффект, лежащий в основе кажущейся тяги, можно четко идентифицировать как артефакт, вызванный взаимодействием магнитного поля Земли с силовыми кабелями в камере, в результате чего другие эксперты согласны с.
В декабре 2019 года Уайт покинул руководство Лабораторией физики перспективных двигателей и возглавил исследования и разработки в Институте безграничного космоса . Помимо прочего, он продолжит исследования EmDrive. Исследователь ВМС США Сальваторе Сезар Пайс недавно подал заявку на патент, аналогичный EmDrive. Проект DARPA продлится до мая 2021 года. Майк МакКаллох, нынешний руководитель проекта DARPA EmDrive, Хосе Луис Перес-Диас, профессор физики и инженер-механик Мадридского университета Карла III , и Таймар продолжили экспериментировать и разработать теоретическое объяснение. , документы из Таймара должны быть сданы в феврале 2021 года.
Конструкции и прототипы
EmDrive
В 2001 году Шоуер основал компанию Satellite Propulsion Research Ltd , чтобы работать над EmDrive, приводом, который, по его словам, использовал резонансную полость для создания тяги без топлива. Компания была поддержана грантами SMART от Министерства торговли и промышленности Великобритании . В декабре 2002 года он описал рабочий прототип с предполагаемой полной тягой около 0,02 ньютона (0,072 унции ), питаемый от магнетрона с резонатором мощностью 850 Вт . Устройство могло проработать всего несколько десятков секунд, прежде чем магнетрон вышел из строя из-за перегрева.
Второе устройство и статья New Scientist
В октябре 2006 года Шоуер провел испытания нового прототипа с водяным охлаждением и сообщил, что у него увеличилась тяга. Он сообщил о планах подготовить устройство к использованию в космосе к маю 2009 года и превратить резонансную полость в сверхпроводник, но ни один из них не материализовался.
Журнал New Scientist представил EmDrive на обложке номера от 8 сентября 2006 года. В статье этот прием описывается как правдоподобный и подчеркиваются аргументы тех, кто придерживается этой точки зрения. Научная фантастика автор Иган распространил открытое письмо о томчто «сенсационном согнуто и отсутствии базовых знаний по его авторам» сделали освещение журнала ненадежно, достаточно « чтобы представлять реальную угрозу для общественного понимания науки». В частности, Иган сказал, что он был «ошеломлен уровнем научной неграмотности» в репортажах журнала, утверждая, что он использовал «бессмысленные двусмысленные разговоры», чтобы скрыть проблему сохранения импульса. Письмо было одобрено физиком-математиком Джоном К. Баэзом и размещено в его блоге. Редактор New Scientist Джереми Уэбб ответил критикам:
Справедливой критикой является то, что New Scientist недостаточно ясно дал понять, насколько спорным является двигатель Роджера Шоуера. Нам следовало более четко указать, где оно явно противоречит законам природы, и сообщить, что несколько физиков отказались комментировать устройство, потому что сочли его слишком спорным ... Самое замечательное в том, что идеи Шоуера можно проверить. Если ему удастся запустить свою машину в космос, мы довольно скоро узнаем, является ли это новаторским устройством или всего лишь полетом фантазии.
New Scientist также опубликовал письмо бывшего технического директора EADS Astrium :
Я проанализировал работу Роджера и пришел к выводу, что и теория, и эксперимент были фатально ошибочными. Роджеру сообщили, что компания не проявляет интереса к устройству, не желает запрашивать патентное покрытие и фактически не желает иметь с ним какое-либо отношение.
Письмо физика Поля Фридлендера:
Когда я его прочитал, я, как и тысячи других физиков, которые его прочитали, сразу понял, что это невозможно, как описано. Физики обучены использовать определенные фундаментальные принципы для анализа проблемы, и это утверждение явно не соответствует одному из них ... Привод Шоуера так же невозможен, как и вечное движение. Релятивистское сохранение импульса понималось в течение столетия и гласит, что если ничего не выходит из устройства Шоуера, то его центр масс не будет ускоряться. Вполне вероятно, что Шойер где-то в своих расчетах использовал приближение, которое было бы разумным, если бы он затем не умножил результат на 50 000. Причина, по которой физики ценят такие принципы, как сохранение импульса, заключается в том, что они действуют как реальная проверка на предмет ошибок такого рода.
Позже работа
В 2007 году Министерство торговли и промышленности Великобритании предоставило SPR экспортную лицензию компании Boeing в США. По словам Шоуера, в декабре 2008 года он был приглашен в Пентагон для выступления на EmDrive, а в 2009 году Boeing проявил к нему интерес, после чего он заявил, что SPR построил двигатель, обеспечивающий тягу 18 граммов, и отправил его в Boeing. . Однако компания Boeing не лицензировала эту технологию, и связь прекратилась. В 2012 году представитель Boeing подтвердил, что Boeing Phantom Works использовала для исследования экзотических форм космических двигателей, включая двигатель Шоуера, но позже такие работы прекратились. Они подтвердили, что «Phantom Works не работает с г-ном Шоуером» и не проводит эти исследования.
В 2013 и 2014 годах Шойер представил идеи для проектов и приложений EmDrive «второго поколения» на ежегодном Международном астронавтическом конгрессе . Статья, основанная на его презентации 2014 года, была опубликована в Acta Astronautica в 2015 году. В ней описывается модель сверхпроводящей резонансной полости и три модели двигателей с несколькими полостями с гипотетическими приложениями для запуска космических зондов.
В 2016 году Shawyer подал дополнительные патенты и основал новую компанию Universal Propulsion Ltd. в качестве совместного предприятия с Gilo Industries Group , небольшой британской аэрокосмической компанией.
Канны и другие диски
Cannae Drive (ранее Q-drive), еще один двигатель, предназначенный для создания движения из резонансной полости без топлива, является еще одной реализацией этой идеи. Его полость также асимметрична, но относительно плоская, а не усеченный конус. Он был разработан Феттой в 2006 году и продвигался в США через его компанию Cannae LLC с 2011 года. В 2016 году Фетта объявил о планах в конечном итоге запустить спутник CubeSat, содержащий версию Cannae Drive, который они будут использовать в течение 6 лет. месяцев, чтобы понаблюдать за тем, как он функционирует в космосе.
В Китае исследователи, работающие под руководством Яна в NWPU, в 2008 году разработали свой собственный прототип двигателя с резонансным резонатором, опубликовав в журнале своего университета отчет о теории, лежащей в основе таких устройств. В 2012 году они измерили тягу своего прототипа, однако в 2014 году обнаружили, что это была экспериментальная ошибка. Второй, улучшенный прототип не давал измеренной тяги.
В Китайской академии космических технологий Юэ Чен подал несколько патентных заявок в 2016 году, описывающих различные конструкции ВЧ-двигателей с резонансным резонатором. Они включали метод наложения нескольких коротких резонансных полостей для улучшения тяги и конструкцию с полостью, которая представляла собой полуцилиндр вместо усеченной пирамиды. В декабре того же года Чен объявил, что CAST проводит испытания на орбите двигателя с резонансным резонатором, не уточняя, какая конструкция использовалась. В интервью CCTV в сентябре 2017 года Чен Юэ продемонстрировал некоторые испытания плоского цилиндрического устройства, соответствующего патенту, описывающему укладываемые друг на друга короткие полости с внутренними диафрагмами.
Теоретические несоответствия
Предлагаемая теория того, как работает EmDrive, нарушает закон сохранения импульса , который гласит, что любое взаимодействие не может иметь результирующую силу; Следствием сохранения количества движения является третий закон Ньютона, согласно которому для каждого действия существует равное и противоположное противодействие. Сохранение количества движения - это симметрия природы .
Часто приводимый пример очевидного несохранения импульса - эффект Казимира ; в стандартном случае, когда две параллельные пластины притягиваются друг к другу. Однако пластины движутся в противоположных направлениях, поэтому чистый импульс не извлекается из вакуума, и, более того, в систему необходимо вложить энергию, чтобы снова разобрать пластины.
Предполагая однородность электрического и магнитного полей, EmDrive или любое другое устройство не может извлечь чистый переданный импульс ни из классического, ни из квантового вакуума . Извлечение чистого импульса «из ничего» было постулировано в неоднородном вакууме, но это остается весьма спорным, поскольку это нарушит лоренц-инвариантность .
Теории Гарольда Уайта и Майка Маккалока о том, как EmDrive может работать, основываются на этих асимметричных или динамических эффектах Казимира . Однако, если эти вакуумные силы присутствуют, ожидается, что они будут исключительно крошечными, исходя из нашего нынешнего понимания, слишком малыми, чтобы объяснить уровень наблюдаемой тяги. В том случае, если наблюдаемая тяга не является результатом экспериментальной ошибки, положительный результат может указывать на новую физику.
Тесты и эксперименты
Испытания изобретателей
В 2004 году Шоуер утверждал, что получил семь независимых положительных отзывов от экспертов BAE Systems , EADS Astrium , Siemens и IEE . Однако ни один независимый эксперт не опубликовал положительного отзыва, и по крайней мере один прямо оспорил утверждение Шоуера. В письме New Scientist тогдашний технический директор EADS Astrium (бывший работодатель Шоуайера) отрицал это, заявив:
Я проанализировал работу Роджера и пришел к выводу, что и теория, и эксперимент были фатально ошибочными. Роджеру сообщили, что компания не проявляет интереса к устройству, не желает запрашивать патентное покрытие и фактически не желает иметь с ним какое-либо отношение.
В 2011 году Фетта протестировал сверхпроводящую версию привода Cannae. ВЧ резонатор был подвешен внутри заполненного жидким гелием дьюара . Вес полости контролировался тензодатчиками . Фетта предположил, что, когда устройство было активировано и создавало восходящую тягу, датчики веса будут определять тягу как изменение веса. По словам Фетты, когда импульсы ВЧ-мощности посылались в резонатор, на тензодатчиках уменьшалась сжимающая сила, которая могла указывать на тягу.
Ни один из этих результатов не был опубликован в научной литературе, воспроизведен независимыми исследователями или последовательно воспроизведен изобретателями. В некоторых случаях подробности были размещены на сайтах изобретателей на какое-то время, но по состоянию на 2019 год таких документов в сети не осталось.
В 2015 году Шоуер опубликовал статью в Acta Astronautica , в которой резюмировал существующие тесты EmDrive. Из семи испытаний в четырех была получена измеренная сила в заданном направлении, а в трех - в противоположном. Кроме того, в одном испытании усилие можно было создать в любом направлении путем изменения жесткости пружины в измерительном устройстве.
Северо-Западный политехнический университет
В 2008 году группа китайских исследователей во главе с Хуаном Яном (杨 涓), профессором теории движения и инженерии в аэронавтике и космонавтике Северо-Западного политехнического университета (NWPU) в Сиане , Китай , заявила, что они разработали действующий электрооборудование. магнитная теория за микроволновым двигателем с резонансным резонатором. Демонстрационная версия привода была построена и испытана с различными формами полости и на более высоких уровнях мощности в 2010 году. Используя испытательный стенд для аэрокосмических двигателей, обычно используемый для точных испытаний двигателей космических аппаратов, таких как ионные приводы , они сообщили о максимальной тяге 720 мН при 2500 Вт. входной мощности. Ян отметила, что ее результаты были предварительными, и сказала, что она «не могла обсуждать свою работу, пока не будут опубликованы другие результаты». Этот положительный результат был более чем в 100 раз больше тяги на входную мощность, чем в любом другом эксперименте.
В последующем эксперименте 2014 года (опубликованном в 2016 году) Ян не смог воспроизвести наблюдение 2010 года и предположил, что это произошло из-за экспериментальной ошибки. В этом эксперименте они усовершенствовали свою экспериментальную установку, используя трехпроводной торсионный маятник для измерения тяги, и проверили две различные установки мощности. В одном испытании система питания находилась за пределами резонатора, и они наблюдали «тягу» 8–10 мН. Во втором испытании система питания находилась внутри полости, и они не измерили такой тяги. Вместо этого они наблюдали незначительную тягу ниже своего шумового порога в 3 мН, колеблющуюся в пределах ± 0,7 мН с погрешностью измерения 80% при входной мощности 230 Вт. Они пришли к выводу, что не смогли измерить значительную тягу; что «тяга», измеренная при использовании внешних источников энергии (как в эксперименте 2010 г.), может быть шумом; и что для этих экспериментов важно использовать автономные энергосистемы и более чувствительные маятники с меньшей жесткостью на кручение .
НАСА Eagleworks
С 2011 года у Уайта есть команда в НАСА, известная как Advanced Propulsion Physics Laboratory , или Eagleworks Laboratories, которая занимается изучением экзотических концепций двигателей. Группа исследовала идеи для широкого круга непроверенных и второстепенных предложений , включая приводы Алькубьерре , приводы, которые взаимодействуют с квантовым вакуумом , и ВЧ-двигатели с резонансным резонатором.
В 2014 году группа начала испытания подруливающих устройств с резонансным резонатором собственной конструкции и делится некоторыми своими результатами. В ноябре 2016 года они опубликовали свою первую рецензируемую статью об этой работе в Journal of Propulsion and Power .
EmDrive и конические полости
В июле 2014 года Уайт сообщил о предварительных положительных результатах оценки конической ВЧ резонатора. Испытания проводились с использованием торсионного маятника с малой тягой, способного обнаруживать силу на уровне микроньютонов в герметичной, но не откачанной вакуумной камере (в усилителе мощности ВЧ использовался электролитический конденсатор, неспособный работать в жестком вакууме). Экспериментаторы регистрировали направленную тягу сразу после приложения мощности.
Их первые испытания этой конической полости были проведены при очень низкой мощности (2% эксперимента Шоуайера 2002 г.). Чистая средняя тяга за пять запусков была измерена на уровне 91,2 мкН при входной мощности 17 Вт. Эксперимент подвергался критике за небольшой набор данных и за то, что он не проводился в вакууме, чтобы устранить тепловые воздушные потоки.
Группа объявила о плане модернизации своего оборудования до более высоких уровней мощности, использования вакуумных ВЧ-усилителей с диапазоном мощности до 125 Вт и разработки нового конического резонатора, который может находиться в диапазоне 0,1 Н / кВт. Тестовый образец должен был пройти независимую проверку и валидацию в Исследовательском центре Гленна , Лаборатории реактивного движения и Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса . По состоянию на 2016 год такой проверки не проводилось.
В 2015 году Пол Марч из Eagleworks обнародовал новые результаты, измеренные с помощью крутильного маятника в жестком вакууме: около 50 мкН при входной мощности 50 Вт при 5,0 × 10 −6 торр . Говорят, что новые усилители мощности ВЧ были созданы для жесткого вакуума, но быстро вышли из строя из-за внутренних коронных разрядов . Без финансирования на их замену или модернизацию измерения какое-то время было мало.
Они провели дальнейшие эксперименты в вакууме, серию из 18 наблюдений с входной мощностью 40-80 Вт. Они опубликовали результаты в рецензируемом журналом Journal of Propulsion and Power Американского института аэронавтики и астронавтики под названием «Измерение импульсной тяги от закрытой радиочастотной полости в вакууме» . Он был опубликован в Интернете в ноябре 2016 года, а в декабре был опубликован в печатном виде. В исследовании говорится, что система «стабильно работает с соотношением тяги к мощности 1,2 ± 0,1 мН / кВт», и перечислено множество потенциальных источников ошибок.
В документе было высказано предположение, что теория пилотной волны (противоречивая, не являющаяся основной детерминистской интерпретацией квантовой механики) может объяснить, как устройство создает тягу. Комментаторы отметили, что только то, что исследование, в котором сообщается о стабильной тяги, было опубликовано с экспертной оценкой, не обязательно означает, что двигатель функционирует так, как заявлено. Физик Крис Ли очень критически отнесся к работе, заявив, что в статье содержится небольшой набор данных и ряд недостающих деталей, которые он назвал «зияющими дырами». Инженер-электрик Джордж Хэтэуэй проанализировал и раскритиковал научный метод, описанный в статье.
Канны драйв
В ходе испытаний, проведенных Уайтом в 2014 году, также оценивались два прототипа привода Cannae. Один имел радиальные прорези, выгравированные вдоль нижнего края внутренней полости резонатора, как того требовала гипотеза Фетты для создания тяги; в другом «нулевом» тестовом образце эти радиальные щели отсутствовали. Оба привода были оснащены внутренним диэлектриком . Третий образец для испытаний, экспериментальный контроль, имел радиочастотную нагрузку, но не имел внутренней части резонансной полости. Эти испытания проходили при атмосферном давлении.
Примерно одинаковая полезная тяга была зафиксирована как для устройства с радиальными прорезями, так и для устройства без прорезей. Тяга для экспериментального контроля не сообщалась. Некоторые считали положительный результат для устройства без прорези возможным недостатком в эксперименте, так как ожидалось, что нулевое испытательное устройство будет производить меньшую тягу или не будет производить ее вовсе, основываясь на гипотезе Фетты о том, как тяга создавалась устройством. В полной версии статьи, однако, Уайт пришел к выводу, что результаты испытаний доказали, что «выработка тяги не зависела от прорезания пазов».
Дрезденский технологический университет
В июле 2015 года группа аэрокосмических исследований Дрезденского технологического университета (TUD) под руководством Мартина Таймара сообщила о результатах оценки радиочастотного резонансного конического резонатора, подобного EmDrive. Сначала были проведены испытания на балансировочных весах с острым краем, способных определять силу на уровне микроньютонов, на антивибрационном гранитном столе при атмосферном давлении; затем на торсионном маятнике с разрешением по силе 0,1 мН внутри вакуумной камеры при давлении окружающего воздуха и в жестком вакууме при 400 мкПа (4 × 10 -6 мбар).
Они использовали обычный печной магнетрон на 700 Вт диапазона ISM 2,45 ГГц и небольшой резонатор с низкой добротностью (20 в вакуумных испытаниях). Они наблюдали небольшие положительные толчки в положительном направлении и отрицательные толчки в отрицательном направлении, около 20 мкН в жестком вакууме. Однако, когда они повернули полость вверх как «нулевую» конфигурацию, они наблюдали аномальную тягу в сотни микроньютонов, значительно превышающую ожидаемый результат нулевой тяги. Это указывало на сильный источник шума, который они не могли идентифицировать. Это привело их к выводу, что они не могут подтвердить или опровергнуть утверждения о таком двигателе. В то время они рассматривали будущие эксперименты с лучшим магнитным экранированием, другие вакуумные испытания и улучшенные резонаторы с более высоким коэффициентом добротности .
В 2018 году исследовательская группа Технического университета Дрездена представила доклад на конференции, обобщающий результаты последних экспериментов на их модернизированной испытательной установке, которые, казалось, показали, что их измеренная тяга была результатом экспериментальной ошибки из-за недостаточно экранированных компонентов, взаимодействующих с магнитным полем Земли. . В своих экспериментах они измеряли значения тяги в соответствии с предыдущими экспериментами, и тяга менялась соответствующим образом, когда двигатель был повернут на 180 °. Однако команда также измерила тягу, перпендикулярную ожидаемому направлению, когда двигатель малой тяги был повернут на 90 °, и не измерила уменьшение тяги, когда использовался аттенюатор для уменьшения мощности, которая фактически поступала в резонатор, в 10000 раз. что, по их словам, «ясно указывает на то, что« тяга »исходит не от EMDrive, а от некоторого электромагнитного взаимодействия». Они пришли к выводу, что «магнитное взаимодействие от недостаточно экранированных кабелей или двигателей является основным фактором, который необходимо принимать во внимание для правильных измерений тяги в мкН для этого типа устройств», и они планировали провести будущие испытания на более высокой мощности и на разных частотах. , и с улучшенным экранированием и геометрией полости.
В 2021 году они опубликовали результаты новых испытаний, которые показали, что ранее измеренные силы могут быть полностью объяснены экспериментальной ошибкой, и что не было никаких доказательств какой-либо измеримой тяги после того, как эти ошибки были приняты во внимание. Они также опубликовали еще две статьи, показывающие аналогичные результаты для варианта LemDrive на основе лазера и двигателя Вудворда на основе эффекта Маха .
Испытания в космосе
В августе 2016 года Cannae объявила о планах запустить свой двигатель на кубическом спутнике высотой 6U, который они будут запускать в течение 6 месяцев, чтобы понаблюдать за его работой в космосе. Каннэ основал компанию под названием Тесей для этого предприятия и заключил партнерские отношения с LAI International и SpaceQuest Ltd. для запуска спутника. Дата запуска пока не объявлена.
В ноябре 2016 года International Business Times опубликовала неподтвержденный отчет о том, что правительство США тестирует версию EmDrive на Boeing X-37B и что китайское правительство планирует установить EmDrive в своей орбитальной космической лаборатории Tiangong-2 . Военно-воздушные силы США только подтвердили, что рассматриваемая миссия X-37B провела испытание электрической двигательной системы с использованием двигателя на эффекте Холла , типа ионного двигателя, в котором используется газообразное топливо.
В декабре 2016 года Юэ Чен сказал репортеру China's Science and Technology Daily, что его команда тестировала EmDrive на орбите и что они финансировали исследования в этой области в течение пяти лет. Чен отметил, что тяга их прототипа находилась на уровне «микроньютон-миллиньютон», который нужно было увеличить как минимум до 100–1000 миллиньютон, чтобы получить убедительные экспериментальные результаты. Несмотря на это, он сказал, что его целью было завершить валидацию двигателя, а затем сделать такую технологию доступной в области спутниковой инженерии «как можно быстрее».
Экспериментальные ошибки
Экспериментальные ошибки при тестировании прототипов обычно делятся на четыре категории.
- Ошибки измерения. Большинство ученых-теоретиков, изучавших EmDrive, считают, что это наиболее вероятный случай.
- Электромагнитные эффекты.
- Выхлоп не измеряется и не учитывается.
- Предположение о том, что наше нынешнее понимание законов физики совершенно неверно.
Погрешности измерения
Самое простое и наиболее вероятное объяснение состоит в том, что любая обнаруженная тяга вызвана экспериментальной ошибкой или шумом. Во всех поставленных экспериментах очень большое количество энергии уходит на создание крошечной тяги. При попытке измерить слабый сигнал, наложенный на большой сигнал, шум большого сигнала может скрыть слабый сигнал и дать неверные результаты. Самый сильный ранний результат группы Яна в Китае, как позже сообщалось, был вызван экспериментальной ошибкой.
Смещение центра тяжести из-за теплового воздействия
Считается, что самый большой источник ошибок связан с тепловым расширением радиатора двигателя малой тяги ; при расширении это приведет к изменению центра тяжести, вызывая перемещение резонансной полости. Команда Уайта попыталась смоделировать тепловое воздействие на общее смещение, используя суперпозицию смещений, вызванных «тепловыми эффектами» и «импульсным толчком», при этом Уайт сказал: «Это было то, что мы труднее всего пытались понять и поместить в коробку». . Несмотря на эти усилия, команде Уайта не удалось полностью учесть тепловое расширение. В интервью Aerospace America Уайт комментирует, что «хотя, возможно, мы нанесем небольшую отметку карандашом через [тепловые ошибки] ... они определенно не зачеркнуты черным маркером».
Их метод учета тепловых эффектов подвергся критике со стороны Миллиса и Дэвиса, которые подчеркнули отсутствие как математических, так и эмпирических деталей, чтобы оправдать предположения, сделанные об этих эффектах. Например, они не предоставляют данных об измерении температуры во времени по сравнению с перемещением устройства. Документ включает графическую диаграмму, но она основана на априорных предположениях о том, какими должны быть формы «импульсной тяги» и «тепловых эффектов» и как эти сигналы будут накладываться друг на друга. Модель также предполагает, что весь шум является тепловым, и не включает другие эффекты, такие как взаимодействие со стенкой камеры, силы на подводке питания и наклон. Поскольку в документе Eagleworks нет явной модели тяги для сравнения с наблюдениями, она в конечном итоге субъективна, и ее данные можно интерпретировать более чем одним способом. Таким образом, тест Eagleworks не показывает окончательно эффект тяги, но и не может его исключить.
Уайт предположил, что будущие эксперименты могут проводиться на весах Кавендиша . В такой установке двигатель малой тяги мог вращаться на гораздо большие угловые смещения, позволяя тяге (если она есть) преобладать над любыми возможными тепловыми эффектами. Испытания устройства в космосе также устранили бы проблему с центром тяжести.
Электромагнитное взаимодействие со стенкой вакуумной камеры
Другой источник ошибки мог возникнуть из-за электромагнитного взаимодействия со стенками вакуумной камеры. Уайт утверждал, что любое взаимодействие со стенкой может быть только результатом хорошо сформированной резонансной связи между устройством и стеной, и что используемая высокая частота подразумевает, что шансы на это будут сильно зависеть от геометрии устройства. Поскольку компоненты нагреваются из-за теплового расширения, геометрия устройства изменяется, смещая резонанс полости. Чтобы противодействовать этому эффекту и поддерживать систему в оптимальных условиях резонанса, Уайт использовал систему фазовой автоподстройки частоты (PLL). Их анализ предполагает, что использование ФАПЧ исключило значительное электромагнитное взаимодействие со стенкой.
Сила Лоренца от силовых проводов
Еще одним потенциальным источником ошибки была сила Лоренца, возникающая из силовых проводов. Во многих предыдущих экспериментах использовались чашки с металлическим сплавом Галинстан , который является жидким при комнатной температуре, для подачи электроэнергии на устройство вместо сплошных проводов. Мартин Таймар и его аспирант Фидлер охарактеризовали и попытались количественно оценить возможные источники ошибок в своем эксперименте в Дрезденском технологическом университете . Они провели несколько тестов на своей экспериментальной установке, включая измерения силы по разным осям относительно тока источника питания. При устранении или учете многих других источников ошибок в предыдущих экспериментах, таких как замена магнитного демпфирующего механизма масляным демпфером, менее эффективным, но значительно менее взаимодействующим с электромагнитным полем, исследование оставалось безрезультатным в отношении эффектов электромагнитного взаимодействия с устройством. 'питание, в то же время отмечая его как, возможно, самый значительный источник шума. Настройка мощности Уайта могла быть другой, но в их статье не указывается, соосно ли все соединения выровнены с осью вращения стенда, что потребовалось бы для минимизации ошибок, связанных с силами Лоренца, и не приводятся данные из эквивалентных испытаний с мощностью в фиктивная нагрузка, так что эти влияния можно сравнить с теми, которые наблюдаются в пробеге Таймара-Фидлера.
Домыслы относительно новых физических законов
Работа Уайта 2016 года прошла около года рецензирования с участием пяти рецензентов. Рецензирование не означает, что результаты или наблюдения верны, только то, что рецензенты рассмотрели эксперимент, результаты и интерпретацию и сочли их правильными и разумными. Брайс Кассенти, профессор Университета Коннектикута и эксперт по продвинутым двигательным установкам, поговорил с одним из рефери и сообщил, что рефери не верил, что результаты указывают на какую-либо новую физику, но что результаты достаточно загадочны, чтобы их опубликовать. Кассенти считает, что есть банальное объяснение результатов, но вероятность того, что результаты будут достоверными, мала, но не равна нулю.
Статья Уайта была опубликована в Journal of Propulsion and Power . Марк Миллис и Эрик Дэвис, которые руководили предыдущим проектом НАСА по продвинутой двигательной установке, Программой физики прорыва в двигателе , отметили, что, хотя Уайт использовал методы, которые были бы приемлемы для проверки электрического движения двигателей Холла , испытаний было недостаточно, чтобы продемонстрировать, что какой-либо новый физический эффект существуют.
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- Официальный сайт , Канны
- Официальный сайт EmDrive
- Оберхаус, Даниэль (5 июня 2019 г.). «Мифическая форма космического движения, наконец, проходит реальное испытание» . ПРОВОДНОЙ . Дата обращения 7 июня 2019 .
- Трансляция 2722 EM Drive @ The Space Show
- Видео презентаций EM Drive, Mach Effect, Cannae by March, Woodward, Tajmar и других на YouTube Playlist 2016 Breakthrough Propulsion Workshop @ Space Studies Institute
- Видеоподкаст TMRO #EMPossibleDrive 9.16 со сборщиком Дэйвом Дистлером @ 25 минут в
- EmDrive не проходит тесты