Od narodenia vesmíru sa sen o ceste do inej slnečnej sústavy udržiaval v „raketovom vodidle“, ktoré výrazne obmedzuje rýchlosť a veľkosť kozmickej lode, ktorú vypustíme do vesmíru. Vedci odhadujú, že aj pri najsilnejších raketových motoroch dnes bude trvať asi 50 000 rokov, kým sa dostaneme k nášmu najbližšiemu medzihviezdnemu susedovi, Alpha Centauri. Ak ľudia niekedy dúfajú, že sa objaví mimozemské slnko, časy tranzitu by sa mali výrazne skrátiť.
Beží nemožný EmDrive?
Spomedzi vyspelých konceptov motorov, ktoré by to mohli vyriešiť, len veľmi málo ľudí vyvolalo toľko vzrušenia - a kontroverzie - ako EmDrive. Prvýkrát opísaný pred takmer dvadsiatimi rokmi, spoločnosť EmDrive pracuje tak, že premieňa elektrinu na mikrovlny a usmerňuje toto elektromagnetické žiarenie kužeľovou komorou. Teoreticky môžu mikrovlny vyvíjať tlak na steny komory a vytvárať dostatočný ťah na pohyb kozmickej lode vo vesmíre. Zatiaľ však EmDrive existuje iba ako laboratórny prototyp a stále nie je jasné, či je vôbec schopný vyvinúť nápor. Ak je to tak, potom sú to sily, ktoré nie sú natoľko silné, aby ich bolo možné vidieť voľným okom, nieto pohnúť prístrojom.
V posledných rokoch však niekoľko vedcov vrátane agentúry NASA tvrdilo, že spoločnosť EmDrive úspešne vyvinula nápor. Ak je to pravda, sme za jedným z najväčších prielomov v histórii prieskumu vesmíru. Problém je v tom, že ťah pozorovaný v týchto experimentoch je taký malý, že je ťažké povedať, či vôbec existuje.
Riešením je vyvinúť nástroj, ktorý dokáže zmerať tieto menšie prejavy ťahu. Tím fyzikov nemeckej Technische Universität Dresden sa preto rozhodol vytvoriť zariadenie, ktoré by tento problém vyriešilo. Projekt SpaceDrive, vedený fyzikom Martinom Taimarom, je o vytvorení nástroja, ktorý je tak citlivý a odolný voči rušeniu, že diskusia raz a navždy skončí. V októbri predstavil Taimar a jeho tím na Medzinárodnom astronautickom kongrese svoje druhé experimentálne meranie, EmDrive, ktorého výsledky zverejnia v auguste v Acta Astronautica. Na základe výsledkov experimentov Taimar hovorí, že na vyriešenie ságy s EmDrive nás čaká o pár mesiacov.
Mnoho vedcov a inžinierov neverí v EmDrive, pretože porušuje fyzikálne zákony. Zdá sa, že mikrovlny, ktoré tlačia na steny komory EmDrive, vytvárajú ťah ex nihilo, to znamená, že z ničoho nič to nie je v rozpore so zachovaním hybnosti - akcie a bez reakcie. Zastáncovia EmDrive zase hľadajú odpovede v inteligentných interpretáciách kvantovej mechaniky a snažia sa pochopiť, ako môže EmDrive fungovať bez porušenia newtonovskej fyziky. „Z teoretického hľadiska to nikto neberie vážne,“hovorí Taimar. Ak je spoločnosť EmDrive schopná vyvinúť nápor, ako tvrdia niektoré skupiny, „nikto nemá potuchy, odkiaľ pochádza.“Ak existuje teoretická medzera tejto veľkosti vo vede, Taimar vidí iba jeden spôsob, ako ju uzavrieť: experimentálny.
Propagačné video:
Koncom roka 2016 sa Taimar a 25 ďalších fyzikov zišlo v Estes Parku v štáte Colorado na prvej konferencii o EmDrive a súvisiacich exotických pohonných systémoch. Jednou z najzaujímavejších prezentácií bol Paul Marsh, fyzik z laboratória Eagleworks NASA, kde spolu so svojim kolegom Haroldom Whiteom testovali rôzne prototypy EmDrive. Podľa Marshovej prezentácie a následnej správy v časopise Journal of Propulsion and Power, on a White pozorovali niekoľko desiatok mikrónových ton ťahu v ich prototype EmDrive. Na porovnanie, jediný SpaceX Merlin motor produkuje asi 845 000 Newtonov ťahu na hladinu mora. Problém pre Marsh a White však bol v tom, že ich experimentálne usporiadanie obsahovalo viac zdrojov interferencie, takže nemohli s istotou povedať, čo spôsobilo ťah.alebo konkrétna prekážka.
Taimar a tím v Drážďanoch použili presnú repliku prototypu EmDrive použitého v laboratóriu NASA. Je to zrezaný medený kužeľ - s horným výrezom - tesne pod nohou. Tento dizajn bol vynájdený inžinierom Rogerom Scheuerom, ktorý prvýkrát opísal EmDrive v roku 2001. Počas skúšky sa kužeľ EmDrive umiestni do vákuovej komory. Mimo kamery zariadenie generuje mikrovlnný signál, ktorý sa prenáša koaxiálnymi káblami na antény vo vnútri kužeľa.
Nie je to prvýkrát, čo sa tím v Drážďanoch pokúsil zmerať takmer nepostrehnuteľnú silu. Vytvorili podobné zariadenia na prácu na iónových motoroch, ktoré sa používajú na presné umiestnenie satelitov vo vesmíre. Tieto mikronewtonové motory pomáhajú satelitom detekovať slabé javy, ako sú gravitačné vlny. Štúdium EmDrive a podobných motorov bez paliva si však bude vyžadovať rozlíšenie v nanonewtonoch.
Novým prístupom bolo použitie torznej rovnováhy, kyvadlovej rovnováhy, ktorá meria množstvo krútiaceho momentu aplikovaného na os kyvadla. Menej citlivú verziu tejto rovnováhy použil aj tím NASA, keď sa rozhodli, že EmDrive vyrába ťah. Na presné zmeranie tejto malej sily použil drážďanský tím laserový interferometer na meranie fyzického posunu vyvažovacích závaží, ktoré vytvára EmDrive. Ich torzné stupnice majú rozlíšenie nanonewtonov a podporujú niekoľko kilogramov pohonných hmôt.
Skutočne citlivé prítlačné závažia však pravdepodobne nebudú užitočné, pokiaľ nedokážete určiť, či je zistenou silou prítlak a nie vonkajšie zásahy. A existuje veľa alternatívnych vysvetlení pre Marshove a Whiteove pozorovania. Aby vedci zistili, či EmDrive skutočne produkuje ťah, musia byť schopní chrániť zariadenie pred rušením z magnetických polí Zeme, seizmickými vibráciami v prostredí a tepelnou expanziou EmDrive spojenou s mikrovlnným zahrievaním.
Taimar povedal, že zmeny v konštrukcii torznej rovnováhy - s cieľom lepšej kontroly napájania EmDrive a jeho ochrany pred magnetickým poľom - budú riešiť rad problémov s rušením. Bolo oveľa ťažšie vyriešiť problém „tepelného úletu“. Keď sa na pohon EmDrive aplikuje energia, medený kužeľ sa zahrieva a rozširuje sa tak, že posunie ťažisko natoľko, že torzná rovnováha zaznamená silu, ktorá by sa mohla zameniť za trakciu. Taiman a jeho tím dúfali, že zmena orientácie motora pomôže tento problém vyriešiť.
V 55 experimentoch Taimar a jeho kolegovia zaznamenali v priemere 3,4 mikronewtonov sily od EmDrive, čo bolo veľmi podobné tomu, čo našli v NASA. Bohužiaľ, tieto sily zjavne neprišli k skúške tepelného posunu. Boli charakteristické pre tepelnú rozťažnosť ako ťah.
Ale pre EmDrive sa nádej nestratí. Taimar a jeho spolupracovníci tiež vyvíjajú dva ďalšie typy ťahových závaží, vrátane supravodivej váhy, ktoré pomôžu eliminovať falošné poplachy spôsobené tepelným posunom. Ak nájdu silu od EmDrive v tomto meradle, je pravdepodobné, že je to skutočne tlak. Ale ak mierka nezistí žiadny ťah, bude to znamenať, že všetky predchádzajúce pozorovania ťahu EmDrive boli falošne pozitívne. Taimar dúfa, že dostane konečný rozsudok pred koncom roka.
Ale ani negatívne výsledky nebudú pre EmDrive znamenať verdikt. Existuje mnoho ďalších typov nepalivových motorov. A ak vedci niekedy vyvinú nové formy pohybu s nízkym ťahom, ultracitlivé trakčné stupnice pomôžu oddeliť fikciu od skutočnosti.
Ilja Khel