Цивилизация
История с получившим скандальную известность чудо-двигателем EmDrive, якобы нарушающим известные законы природы и потому способным значительно ускорить космические перелеты, получила продолжение — статья с результатами его испытаний опубликована в рецензируемом журнале.
«Газета.Ru» разбиралась, что стоит за нашумевшей историей и кто эти таинственные естествоиспытатели, от лица NASA назвавшие аппарат рабочим.
История EmDrive началась еще в 2003 году, когда британский инженер Роджер Шойер представил общественности электромагнитный двигатель необычной конструкции. Он состоял из магнетрона — устройства, генерирующего микроволновое излучение, медного конического резонатора, напоминающего ведро, запаянное с обоих краев.
По словам изобретателя, двигатель способен создавать тягу без использования реактивного выброса.
Однако это утверждение напрямую противоречит закону сохранения импульса. Ведь если EmDrive — это закрытая система, она не может увеличить свой импульс без внешнего воздействия. С этим обстоятельством и связан ажиотаж в мировых СМИ вокруг непонятной разработки, длящийся уже несколько лет.
В последующие несколько лет изобретатель работал над усовершенствованием поделки, и в 2008 году началась его «независимая» проверка.
Сначала в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан работающий прототип, развивающий тягу в 72 грамма (около 360 мН на киловатт). Затем необычным двигателем заинтересовались и в NASA.
С 2013 года в лаборатории Eagleworks в космическом центре имени Джонсона под руководством Гарольда Уайта начались испытания EmDrive. Двигатель тестировался в герметичной камере на специальных крутильных весах, способных обнаруживать тягу в десятки микроньютонов. Полученная тяга оказалась гораздо меньше, чем в китайском эксперименте, но тем не менее утверждалось, что она присутствовала. Далее последовало еще несколько независимых проверок, включая эксперимент в высоком вакууме, выполненный физиками из Технического университета Дрездена.
Там использовался обычный магнетрон от микроволновой печи частотой 2,44 ГГц и все тот же медный резонатор-волновод. Ученые попытались максимально исключить возможные эффекты, которые могут дать дополнительную тягу во время измерения. Результатом стало обнаружение тяги в 20 микроньютонов при мощности магнетрона в 700 ватт. Благодаря достаточно простой конструкции собрать «невозможный» двигатель может практически любой. В интернете можно найти множество видеороликов, демонстрирующих EmDrive, сделанные своими руками.
Несмотря на множество сообщений о проведенных проверках, научное сообщество не спешит признавать работоспособность EmDrive. Одна из проблем заключается в том, что ни у кого нет понимания, как именно он работает, если вообще работает. Сам изобретатель дал достаточно расплывчатое объяснение, основанное на разнице между групповой и фазовой скоростью электромагнитных волн. Некоторые ученые считают, что его вычисления содержат ошибки. Звучали предположение, что двигатель создает тягу за счет взаимодействия с «виртуальными частицами вакуума».
Уайт использовал для объяснения работы двигателя такие слова: «Дополнительная тяга в двигателе получается с помощью магнито-гидродинамической силы, действующей в квантовой флуктуации вакуума, то есть за счет взаимодействия с «квантовой вакуумной виртуальной плазмой» путем создания виртуального плазменного тороида». «Слова очень умные, но не имеющие физического смысла», — считает научный журналист Валерий Лебедев, член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой.
Также было высказано предположение, что часть микроволнового излучения все-таки выходит из резонатора, и именно из-за этого создается тяга. Но тяга EmDrive в экспериментах Уайта получается значительно выше, чем была бы у фотонного двигателя аналогичной мощности. По современным оценкам, фотонному двигателю нужно минимум 300 МВт (мощность небольшой электростанции) для создания тяги в 1 ньютон.
В сентябре 2016 года новая волна интереса к двигателю поднялась в связи с появлением в сети самой статьи, в которой ученые NASA описывают испытания двигателя.
Ожидалось, что публикация статьи в рецензируемом журнале должна состояться в декабре, однако сама работа уже просочилась в сеть. Авторы под руководством того же Уайта в очередной раз подтвердили наличие тяги, хотя пока не смогли объяснить, что ее вызывает.
Так что же было в попавшей в сеть статье? Лаборатория Eagleworks в 2015 году продолжила эксперименты с «невозможным» двигателем. Они, как и раньше, использовали вакуумную камеру (8 10-6Торр) и крутильные весы, однако на этот раз им удалось значительно повысить точность эксперимента. Измерения тяги были проведены для трех значений мощности магнетрона — 40, 60 и 80 Вт.
Результаты опытов показывают, что двигатель дает тягу в вакууме 1,2 миллиньютона на киловатт. Кстати, это значение в 42 раза больше, чем то, что наблюдалось в немецком эксперименте.
«Эксперимент включал в себя также тест нулевого усилия для определения возможных источников тяги, не связанных с деятельностью двигателя, но такие источники найдены не были», — говорилось в статье. Исследователи отмечали, что тяга «невозможного» двигателя меньше, чем у перспективного ионного двигателя на эффекте Холла (60 миллиньютонов на киловатт), однако значительно больше, чем тяга светового паруса (около 0,007 миллиньютона на киловатт), также рассматриваемого в качестве перспективного космического транспортного средства.
На сегодняшней день единственный используемый способ перемещения в космосе — это реактивное движение,
(если не брать доказавший свою применимость световой парус) в основу которого положен закон сохранения импульса. Ракета-носитель или космический корабль выбрасывают вещество в противоположную движению сторону, за счет этого и возникает тяга. Основная характеристика реактивного двигателя — удельный импульс, отношение создаваемого двигателем импульса к расходу топлива. Чем больше удельный импульс, тем меньше топлива надо потратить, чтобы изменить скорость. Очевидно, что чем быстрее происходит истечение вещества в двигателе, тем выше его удельный импульс. Именно поэтому в последнее время в непилотируемой космонавтике стали так популярны ионные двигатели.
Они обладают низкой тягой, но очень большой скоростью истечения вещества, что делает их эффективными для длительных космических миссий. Но и их запас топлива не безграничен. Ионный двигатель не может работать постоянно, а значит, добиться значительных изменений в скорости у космического аппарата будет проблематично. Если бы EmDrive и в самом деле работал, это позволило бы ускорять космический аппарат практически в непрерывном режиме, используя лишь энергию солнечных батарей или реактора на борту.
Автоматическая станция с таким двигателем могла бы долететь до Марса за 70 дней или доставить груз в 2000 кг на 0,1 св. года за 15 лет.
Однако большинство ученых относятся к «невозможному» двигателю скептически. Они отмечают, что ни сам создатель EmDrive, ни специалисты NASA не могут внятно объяснить принцип его работы.
Вновь разгоревшаяся дискуссия по поводу EmDrive среди ученых уже перетекла в плоскость рассуждений о том, как в современных СМИ формируются подобные «информационные пузыри» и должны ли научные журналисты вообще реагировать на подобные сенсации.
«NASA получает свою порцию позора не совсем зря — она содержит группу фриков в виде лаборатории, может быть за былые инженерные заслуги, может быть, чтобы не расползались. Но зачем этот позор нужен нашим СМИ, перепечатывающим с серьезной миной эту бредятину, я не понимаю», — считает ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, главный редактор газеты «Троицкий вариант — Наука» Борис Штерн.
Оставив за СМИ право решать, на какие информационные поводы реагировать, «Газета.Ru» попыталась разобраться, кто стоит за странной лабораторией, дающей путевку в жизнь такому спорному проекту. Обращает на себя внимание тот факт, что в отличие от большинства серьезных специалистов NASA Гарольд Уайт даже не имеет своей странички, через которую с ним можно связаться и узнать о направлениях работы.
По электронной почте Уайт не ответил «Газете.Ru» на просьбу рассказать о деталях эксперимента, впрочем, как и другие члены группы Eagleworks, работающей в Космическом центре имени Джонсона.
Известность в СМИ Уайт получил несколько лет назад благодаря истории с полуфантастическим Warp-двигателем, который должен передвигаться в пространстве за счет искривления пространства-времени.
Рассказать о скрытном изобретателе на условиях анонимности «Газете.Ru» согласился специалист NASA, знакомый со спецификой работы в области новых перспективных космических проектов.
«Это Сонни Уайт.Сидят они в космическом центре имени Джонсона.
Про проект EmDrive никто ничего не знает, потому что такого проекта реально нет.
Подразделение Eagleworks ничего собой не представляет, какая-то маленькая контора, сама себя так назвавшая. Группа людей, которые исследуют кучу теорий на границе или за границей реальности, используя имеющиеся у них железяки. Человек убедил каких-то людей, получил деньги и наштамповал чего-то, что никто не может понять. Тут не стоит напрягаться. Они традиционно печатают какое-то фуфло, вот недавно печатали историю с Warp-drive. Они получают финансирование из каких-то внутренних резервов и постоянно получают какие-то сказочные результаты, тут это называется «внутренние деньги для спонтанных идей».
Пока эта лаборатория не сделала ничего, что бы использовалось хоть в одной экспедиции NASA.
Тут это никто даже не обсуждает, нет ни конференций, ни релизов. И, кстати, это не означает, что разработки секретны. Просто никто под этим не хочет подписываться. Я не специалист по двигателям, нарушающим законы сохранения, поэтому, когда вижу такие статьи, у меня не возникает желания их читать. Это сенсационная вещь, не имеющая под собой никакого основания. Если бы такая штука работала, наша Солнечная система давно развалилась, стабильность бы нарушилась. Ведь сила, которую они намерили, — огромнейшая! А в других проявлениях такая сила отсутствует, ее нет. Я считаю, что они неправильно интерпретировали результаты, не провели изначальное планирование эксперимента. Они эксперимент описали, но не посчитали ожидаемую оценку тяги, не показали ожидаемый бюджет ошибок.
Расслабьтесь, Сонни — известный потусторонщик. Про Warp-drive даже релиз был в NASA, и ничего страшного.
Это делалось, чтобы быть востребованным молодежью, чтобы молодые люди интересовались. Я не вижу тут репутационных издержек для NASA. Ничего плохого в этом нет, это значит, что люди занимаются тут не только суперсерьезными вещами, но и теми, что имеют намек на интересность. Это же тоже здорово», — рассказал ученый.
То, что ученые, придерживающиеся альтернативных взглядов на современную физику, зачастую работают в известных институтах, — не секрет. Так, сторонники теории эфира, например, есть и в стенах Физического факультета МГУ.
В случае с EmDrive критики уповали на отсутствие публикации о нем в рецензируемых научных журналах — все основывалось на слухах да утечках информации.
И все-таки публикация в таком журнале состоялась — 17 ноября статья Уайта появилась в рецензируемом журнале Journal of Propulsion and Power, издающемся Американским институтом аэронавтики и астронавтики.
«Этот журнал не пользуется авторитетом среди ученых, рецензенты там фиговые, часто публикуют непроверенные вещи, вот и пропустили чушь», — пояснил источник «Газеты.Ru».
Кстати, в августе 2016 года создатель похожего на EmDrive двигателя Гвидо Фетта (Guido Fetta) объявил, что намерен провести испытания своего устройства в космосе. В качестве возможной даты запуска называют 2017 год.