EM Drive. Тяга из ничего.

Обычная ракета приводится в движение за счет реактивной тяги, возникающей вследствие потери аппаратом части своей массы. Однако двигатель EmDrive создает тягу, но не производит выбросов каких-либо частиц. Это означает, что он нарушает закон сохранения импульса. Предложено немало объяснений физических принципов работы этого устройства.

Пустое ведро

Двигатель EmDrive представляет собой устройство из магнетрона (генерирующего микроволны) и резонатора (накапливающего энергию их колебаний). Внешне агрегат напоминает положенное на бок ведро. Такая конструкция позволяет, по словам создателей, преобразовывать излучение в тягу. Развиваемая EmDrive тяга имеет порядок долей микроньютона или миллиньютона. Из резонатора двигателя при его работе не зафиксированы выбросы фотонов или других частиц — то, что объяснило бы возможное появление тяги и выполнение закона сохранения импульса.

Прототип силовой установки впервые продемонстрировал в 2002 году инженер Роджер Шойер. С тех пор EmDrive привлек внимание многих ученых, инженеров и энтузиастов. Большинство экспериментов обнаружило небольшую тягу и не смогло подтвердить или опровергнуть работоспособность агрегата. Это связано с предельной точностью измерений тяги и недостаточным учетом флуктуаций (в том числе тепловых).

Между наукой и лженаукой

Несмотря на ничтожно малую тягу, двигатель EmDrive позволил бы небольшому космическому кораблю достигнуть края Солнечной системы не за несколько десятилетий, а за несколько месяцев. В случае работоспособности агрегата он бы позволил за короткое время и небольшие деньги детально исследовать все планеты и их спутники.

Однако все же, из последнех новостей следует, что данный двигатель все же работает. Удивительно!

По информации Американского института аэронавтики и астронавтики, издающего журнал Journal of Propulsion and Power, туда принята статья, посвящённая электромагнитным двигателям EmDrive. Больше того, она даже уже прошла учёных-рецензентов, и её опубликуют до конца этого года. Назовём вещи своими именами: эта новость звучит так же, как если бы институт объявил о том, что Земля таки налетела на небесную ось. Сам факт такой публикации является громким скандалом, и вот почему.

Законы физики беспощадны — чтобы что-то двигалось вперёд, оно должно что-то оттолкнуть назад. Мы отталкиваемся от почвы под ногами, космические корабли — за отсутствием "небесной тверди" — отбрасывают назад топливо. Из-за этого путешествие к Луне пока требует сотен тонн топлива на человека. При таком раскладе про полёты к более дальним телам даже думать страшно. 

Понятно, что от такой безысходности с дальними космическими полётами некоторые начинают видеть цветные сны наяву. Одним из них был инженер Роджер Шойер. В 2003 году он взял медное ведро, вставил в него магнетрон из бытовой микроволновки и заявил, что создал двигатель, который даёт тягу, не отбрасывая назад вообще ничего. Объяснял он это поначалу тем, что ведро якобы удерживает в себе стоячую волну электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе. Волна, мол, и есть источник тяги. С физической точки зрения это бессмыслица. Попробуйте залезть в надувной бассейн и получить тягу, двигающую бассейн, просто создавая в нём волну.

Физики-теоретики только смеялись над такими утверждениями. Однако физики-экспериментаторы решили выйти за пределы простого осмеивания и проверить утверждения Шойера на практике. И тут начались неприятности. Тяга действительно создавалась, и никакие попытки экспериментаторов найти источники ошибки в измерениях не давали результатов. Апофеозом в этом плане стала работа Мартина Таджмара (Martin Tajmar), главы немецкого Института аэрокосмического инжиниринга при Техническом университете в Дрездене. В мире экспериментальной физики этот человек известен как профессиональный "разрушитель легенд", скрупулёзной постановкой и перепроверкой эксперимента способный найти чуть ли не любую ошибку.

Когда у него не получилось, забеспокоились даже физики-теоретики. Беспокойство они выразили довольно своеобразно: "EmDrive — полное …" (Шон Кэролл из Калифорнийского технологического). Кое-кто пересилил себя и всё же высказал то же мнение мягче: "Из-за отсутствия теоретического объяснения нарушения закона сохранения импульса рецензенты в журналах не примут такой работы", — настаивал Эрик Дэвис из Института продвинутых исследований в Остине (США).

В этом плане то, что работа людей из NASA, посвящённая их испытаниям EmDrive, прошла этап рецензирования в приличном журнале, звучит революционно. Этого бы не случилось, если бы в работе были обнаруживаемые "на бумаге" ошибки. Очевидно, доказательства работоспособности устройства были настолько серьёзны, что даже уважение к закону сохранения импульса не позволило "зарезать" работу. Так что же, закон пора хоронить? Скажем прямо: вряд ли.

Пока общепринятых приемлемых с научной точки зрения объяснений работы "невозможного двигателя" нет. В NASA в ответ на вопрос, почему это работает, начинают рассказывать весьма сомнительные вещи. Например, про то, что двигатель "отталкивается" от виртуальных частиц. Да, современная физика считает, что в вакууме постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. Частицы появляются и исчезают так быстро, что их не зарегистрировать. Однако хорошо известный эффект Казимира показывает, что они могут дать реальное притяжение двух близких пластин в пустоте. Одно плохо — к "ведру Шойера" всё это никак не относится. Виртуальные частицы не имеют чётко заданного места в пространстве, и вкупе с другими факторами это не даёт от них "оттолкнуться".
http://io9.gizmodo.com/no-german-scientists-have-not-confirmed-the-impossibl-1720573809