Vedci Technickej univerzity v Drážďanoch zmerali ťah „nemožného motora“EmDrive, ktorý nevyžaduje prevádzku paliva a porušuje zákon zachovania dynamiky, a dospeli k záveru, že tu nie je žiadna mágia. Experiment ukázal, že zaregistrovaný ťah sa vysvetľuje nedostatočným tienením zariadenia a v dôsledku toho predtým nezohľadňovaným vplyvom zemského magnetického poľa. Vedci zdieľali svoje zistenia na konferencii o vesmírnom pohone.
Vedci pod vedením Martina Taimara merali ťah EmDrive pomocou torznej súpravy, ktorú počas štyroch rokov dôsledne zdokonaľovala. Princíp fungovania tejto inštalácie pripomína torznú rovnováhu, ktorá bola vyvinutá na konci 18. storočia a bola použitá na experimentálne testovanie zákonov Coulomb a Newton. Torzné vyváženie je vyvážené rameno zavesené na zvislom závite. Keď pôsobia vonkajšie páky na páku, otáča sa a uhol vychýlenia sa môže použiť na posúdenie veľkosti pôsobiacich síl. Pri inštalácii nemeckých vedcov sa namiesto vlákna použili citlivé torzné pružiny, ktoré držali kameru s motorom, a posun kamery sa meral pomocou laserového interferometra. To umožnilo fixovať prítlačnú silu rádu niekoľkých mikronewtonov.
Komora pre experiment a jeho usporiadanie.
Vedci sa samozrejme pokúsili čo najviac obmedziť možný vplyv vonkajších síl, ktorý by sa mohol zamieňať s ťahom z „nemožného motora“. Preto bola kamera nainštalovaná na samostatnom betónovom bloku, ktorý potláča vibrácie základu. Komora bola evakuovaná na tlak asi jeden pascal (100 tisíc krát menej ako atmosférický), všetky dôležité časti inštalácie boli chránené pred externým elektromagnetickým žiarením pomocou kovových plechov a tiež sa snažili zabrániť prehriatiu elektroniky pomocou kontroly jej teploty pomocou infračervených kamier.
Pred vykonaním základných experimentov fyzici kalibrovali zostavu, aby sa ubezpečili, že skutočne vylúčili všetky vonkajšie faktory. Nakoniec, pri meraní ťahu, vedci otočili motor vo vnútri komory, aby zistili, či na výsledky nemali vplyv faktory, ktoré nezohľadnili faktory. V ideálnej situácii, keď neexistujú také faktory, by smer posunu kamery mal byť opačný ako smer ťahu motora - napríklad pri uhle natočenia motora 0 stupňov je posun kamery kladný, pri 180 stupňoch negatívny a pri uhle 90 stupňov úplne chýba.
Merania pomocou EmDrive ukázali mierne odlišné správanie. Samozrejme, pri nulovom uhle dosiahol ťah štyri mikronewtony s výkonom zosilňovača rádovo 2 watty, a keď bol motor otočený o 180 stupňov, posun posunu zmenil znamenie. Ukázalo sa teda, že pomer ťahu k energii je približne rovný dvom milinewtonom na kilowatth, čo je takmer dvakrát toľko, ako výsledky predchádzajúcich experimentov. Fyzici napriek tomu v uhle 90 stupňov stále zaznamenávali posun kamery, hoci by to nemal byť. Okrem toho, keď sila elektromagnetických kmitov vo vnútri motora bola potlačená takmer stotisíckrát, veľkosť ťahu sa prakticky nezmenila. To znamená, že ťah pozorovaný pri experimente v skutočnosti nebol spojený s motorom, ale s nezohľadňovanými vonkajšími faktormi.
Vedci poznamenávajú, že magnetické pole Zeme môže pôsobiť ako také faktory. Fyzici dodávajú, že všetky zariadenia zúčastňujúce sa na experimente boli tienené a koaxiálne káble sa používali všade, kde to bolo možné, ale pole mohlo stále preniknúť do inštalácie cez svoje kĺby. Malo by to byť samozrejme veľmi oslabené, ale veľkosť meraného ťahu je taká malá, že sa dá ľahko pripísať tomuto efektu. V skutočnosti je sila zemského magnetického poľa približne 50 mikrotesla a prúd, ktorý poháňa zosilňovač, bol až do dvoch ampérov. Podľa Ampérovho zákona je ľahké vypočítať, že za týchto podmienok môže ťah asi dvoch mikronewtonov vytvoriť úsek drôtu dlhý iba dva centimetre. Aby ste eliminovali túto silu, zakryte súčasne zosilňovač aj kameru,zväčšenie veľkosti kovovej Faradayovej klietky. Autori článku zdôrazňujú, že pri všetkých predchádzajúcich meraniach ťahu EmDrive sa takéto tienenie nevykonalo, a preto by sa mali jeho výsledky starostlivo skontrolovať.
Ľudia už dávno snívali o medzihviezdnom cestovaní, ale veľa technických problémov bráni splneniu tohto sna. Jednou z najväčších je potreba mať na palube kozmickej lode obrovské množstvo paliva, pretože zatiaľ nemáme ďalšie technológie, ktoré by nám umožnili vyvíjať vysoké rýchlosti vo vesmíre. Spoliehame sa na tryskový ťah, a to je jeden z problémov.
Propagačné video:
Aby mohla kozmická loď lietať s najbližšou hviezdou k slnečnej sústave - Proxima Centauri, (vzdialenosť asi 4,2 svetelných rokov), bude to vyžadovať množstvo paliva porovnateľné s hmotnosťou Slnka.
V súčasnosti sa vyvíjajú alternatívne spôsoby urýchlenia kozmickej lode, napríklad pomocou rovnakých slnečných plachiet, ktoré na pohon využívajú energiu slnečného vetra alebo laserové žiarenie. Napríklad projekt Prielomová hviezda navrhuje spustiť malé lode (približne jeden gram hmotnosti) do Proxima Centauri, ktorá sa urýchli slnečným vetrom a dosiahne hviezdu do dvadsiatich rokov. Takéto technológie sa však nedajú prispôsobiť ľudským rozmerom.
Motor EmDrive, ďalšia alternatíva k prúdovému pohonu, sa ukázal ako sľubná technológia, ktorá nám otvorí cestu medzihviezdnym cestám. Motor navrhol Roger Scheuer už v roku 1999. Skladá sa z asymetrického rezonátora a magnetrónu, ktorý do neho nasmeruje elektromagnetické žiarenie a excituje stojace elektromagnetické vlny. V dôsledku asymetrie štruktúry vlny následne vytvárajú rôzne tlaky na steny motora a sú zdrojom ťahu.
Prevádzka takéhoto motora porušuje zákon zachovania dynamiky, jeden zo základných fyzikálnych zákonov. Mnohé experimenty však tvrdili, že EmDrive stále vytvára trakciu. Napríklad v novine uverejnenej v novembri 2016 inžinieri z NASA oznámili ťah asi 80 mikrónových ton s aplikovaným elektrickým výkonom asi 60 wattov. A v septembri minulého roka čínski vedci tiež oznámili funkčný prototyp motora, „nemožný“z hľadiska vedy.
Nikolay Khizhnyak