Ziņkārīgā saikne starp lidojuma anomāliju un neiespējamo EmDrive dzinēju

Apmēram pirms 10 gadiem mazpazīstams kosmosa inženieris Rodžers Šojers izteica ārkārtēju prasību. Viņš teica, paņemiet nošķeltu konusu, lēkājiet tajā mikroviļņus uz priekšu un atpakaļ, un rezultāts būs virziens uz konusa šauro galu. Voila… revolucionārs dzinējs, kas spēj nosūtīt kosmosa kuģus uz planētām un tālāk. Shawyer to sauca par EmDrive.

Shawyer paziņojums bija ļoti pretrunīgs. Sistēma pārvērš viena veida enerģiju kinētiskā enerģijā, un ir daudz citu sistēmu, kas dara kaut ko līdzīgu. Šajā ziņā tas ir nenozīmīgi.

Konceptuālās problēmas rodas ar impulsu. Sistēmas kopējais impulss palielinās, kad tā sāk kustēties. Bet no kurienes nāk šis impulss? Shawyer nebija pārliecinošu skaidrojumu, un kritiķi teica, ka tas ir acīmredzams impulsa saglabāšanas likuma pārkāpums.

Shawyer iebilda ar eksperimentāliem rezultātiem, kas liecina, ka ierīce darbojās, kā viņš apgalvoja. Bet viņa kritiķi nebija pārsteigti. Viņi teica, ka EmDrive ir līdzvērtīgs vilces spēka radīšanai, stāvot kastē un spiežot uz sāniem. Citiem vārdiem sakot, tā bija čūsku eļļa.

Kopš tā laika ir noticis kaut kas interesants. Dažādas komandas visā pasaulē ir sākušas veidot savas EmDrive versijas un ieviest tās savā tempā. Un visiem par pārsteigumu viņi ir sākuši reproducēt Shawyer rezultātus. Šķiet, ka EmDrive patiešām rada vilci.

2012. gadā Ķīnas komanda paziņoja, ka ir izmērījusi savas EmDrive versijas radīto vilci. 2014. gadā kāds amerikāņu zinātnieks uzbūvēja EmDrive un pārliecināja NASA to pārbaudīt ar pozitīviem rezultātiem.

Un pagājušajā gadā NASA veica savus vakuuma testus, lai izslēgtu gaisa kustību kā spēka izcelsmi. Arī NASA apstiprināja, ka EmDrive rada vilci. Kopumā seši neatkarīgi eksperimenti ir atbalstījuši Shawyer sākotnējos apgalvojumus.

Tas atstāj svarīgu mīklu — kā izskaidrot šķietamo impulsa saglabāšanas pārkāpumu.

Šodien mēs saņemam sava veida atbildi, pateicoties Maika Makkuloha darbam Plimutas universitātē Apvienotajā Karalistē. Makkuloka skaidrojums ir balstīts uz jaunu inerces teoriju, kas sniedz pārsteidzošas prognozes par to, kā objekti pārvietojas ļoti mazos paātrinājumos.

Vispirms nedaudz fona. Inerce ir visu masīvo objektu pretestība kustības vai paātrinājuma izmaiņām. Mūsdienu fizikā inerce tiek uzskatīta par pamatīpašību masīviem objektiem, kas pakļauti paātrinājumam. Patiešām, masu var uzskatīt par inerces mēru. Bet kāpēc inerce vispār pastāv, zinātniekus ir mulsinājusi gadsimtiem ilgi.

McCulloch ideja ir tāda, ka inerce rodas no vispārējās relativitātes teorijas paredzētā efekta, ko sauc par Unruh starojumu. Tas ir priekšstats, ka objekts, kas paātrinās, piedzīvo melnā ķermeņa starojumu. Citiem vārdiem sakot, Visums sasilst, kad jūs paātrinājat.

Saskaņā ar McCulloch teikto, inerce ir vienkārši spiediens, ko Unruh starojums izdara uz paātrinātu ķermeni.

To ir grūti pārbaudīt ar paātrinājumiem, ko mēs parasti novērojam uz Zemes. Bet lietas kļūst interesantas, kad iesaistītie paātrinājumi ir mazāki un Unruh starojuma viļņa garums kļūst lielāks.

Pie ļoti maziem paātrinājumiem viļņu garumi kļūst tik lieli, ka vairs nevar iekļauties novērojamajā Visumā. Ja tas notiek, inerce var aizņemt tikai noteiktas visa viļņa garuma vērtības un tādējādi pāriet no vienas vērtības uz nākamo. Citiem vārdiem sakot, inerce ir jākvantē pie maziem paātrinājumiem.

McCulloch saka, ka tam ir novērojumu pierādījumi slavenās mušas formā ar anomālijām. Šie ir dīvainie impulsa lēcieni, kas novēroti dažos kosmosa kuģos, kad tie lido garām Zemei uz citām planētām. tas ir tieši to, ko viņa teorija paredz .

Rūpīgāk pārbaudīt šo efektu uz Zemes ir grūti, jo ar to saistītie paātrinājumi ir tik mazi. Bet viens no veidiem, kā to atvieglot, būtu samazināt Unruh starojuma atļauto viļņu garumu. Tas ir tas, ko EmDrive var darīt, saka McCulloch.

Ideja ir tāda, ka, ja fotoniem ir inerces masa, tiem ir jāpiedzīvo inerce, kad tie atspoguļojas. Bet Unruh starojums šajā gadījumā ir niecīgs. Faktiski tik mazs, ka tas var mijiedarboties ar savu tuvāko vidi. EmDrive gadījumā tas ir nošķelts konuss.

Konuss pieļauj noteikta izmēra Unruh starojumu lielajā galā, bet tikai mazāku viļņa garumu otrā galā. Tātad fotonu inercei dobumā ir jāmainās, kad tie atlec uz priekšu un atpakaļ. Un, lai saglabātu impulsu, tam ir jārada vilce.

McCulloch izmēģina šo teoriju, izmantojot to, lai prognozētu spēkus, kas tai jārada. Precīzi aprēķini ir sarežģīti problēmas trīsdimensiju rakstura dēļ, taču viņa aptuvenie rezultāti atbilst vilces lieluma pakāpei visos līdz šim veiktajos eksperimentos.

Būtiski, ka McCulloch teorija sniedz divas pārbaudāmas prognozes. Pirmais ir tas, ka dielektriķa ievietošanai dobumā ir jāuzlabo dzinēja efektivitāte.

Otrais ir tas, ka, mainot dobuma izmērus, var mainīt vilces virzienu. Tas notiktu, ja Unruh starojums labāk atbilst šaurā gala izmēram nekā lielajam. Mainot fotonu frekvenci dobumā, var panākt līdzīgu efektu.

McCulloch saka, ka ir daži pierādījumi, ka tieši tā notiek. Viņš saka, ka šī vilces maiņa, iespējams, ir novērota nesenajos NASA eksperimentos.

Tā ir interesanta ideja. Shawyer's EmDrive ir potenciāls revolucionizēt kosmosa lidojumus, jo tam nav nepieciešama degviela, kas ir lielākais ierobežojošais faktors mūsdienu piedziņas sistēmās. Bet, tā kā nav neviena pārliecinoša skaidrojuma par to, kā tas darbojas, zinātnieki un inženieri ir saprotami piesardzīgi.

McCulloch teorija varētu palīdzēt to mainīt, lai gan tā diez vai ir vispārpieņemta ideja. Tas izdara divus izaicinošus pieņēmumus. Pirmais ir tas, ka fotoniem ir inerciālā masa. Otrais ir tas, ka gaismas ātrumam ir jāmainās dobumā. Daudziem teorētiķiem to nebūs viegli pārņemt.

Bet, tā kā parādās vairāk eksperimentālu Shawyer's EmDrive apstiprinājumu, teorētiķi tiek spiesti nonākt sarežģītā situācijā. Ja ne McCulloch skaidrojums, tad kas?

Atsauce: arxiv.org/abs/1604.03449 : Kvantētās inerces pārbaude EmDrive

paslēpties