Jak pewnie wiecie jestem bardzo sceptycznie nastawiony do tego wynalazku. Przede wszystkim dlatego że wydaje się łamać znane nam prawa fizyki (a konkretnie zasadę zachowania pędu). Jednak jeden z czytelników bloga od pewnego czasu podsyła mi sporo linków do różnych blogów i opracowań, które w wolnej chwili czytam i zaczynam się łamać – może jednak coś w tym jest? W związku z czym dzisiejszy post.
NASA opublikowała jakiś czas temu raport o testach EM Drive. Raport ten nie udowadnia w 100% że EM Drive działa, jednak eliminuje większość możliwych do wyobrażenia sobie przyczyn fałszywych wyników – „silnik” testowano w trzech pozycjach, w próżni, wzięto pod uwagę efekty związane z emisją ciepła itp. I wydaje się że EM Drive produkuje ciąg. Bardzo słaby ciąg, jednak mierzalny. Zaobserwowany ciąg jest 50 razy mniejszy od ciągu osiąganego przez silniki jonowe, jednak jest on jednocześnie 500 razy większy od ciągu jakiegokolwiek innego sposobu napędzania rakiet nie wymagającego paliwa (napęd laserowy, żagiel słoneczny itp.).
Zasady fizyki na jakich opierać miał by się EM Drive są niejasne. Z jednej strony Michael E. McCulloch od wielu lat promuje swój model „zmodyfikowanej bezwładności”, z drugiej naukowcy NASA próbują wyjaśnić działanie silnika za pomocą kwantowej próżni. W obu przypadkach chodzi o uratowanie zachowania zasady pędu. W przypadku „zmodyfikowanej bezwładności” fotony odbijające się od ścianek silnika nabierają ujemnej masy. Niestety wynikające z teorii zmiany masy fotonów byłyby za małe by wytłumaczyć siły jakie zaobserwowano, więc McCulloch wprowadza współczynnik odbicia (ile razy foton odbije się od ścianek). Odpowiednio manipulując tym współczynnikiem udaje się mniej-więcej dopasować teorię do wyników pomiarów.
- F – siła produkowana przez Em Drive
- P – moc dostarczona
- Q – magiczny współczynnik odbicia
- l – długość komory rezonansowej
- c – prędkość światła
- Wbig – średnica większego końca
- Wsmall – średnica mniejszego końca
Niestety pan McCullloch chyba nie pomyślał dokładnie – jak widzicie w nawiasie mamy odejmowanie odwrotności które za pomocą matematyki z 4 klasy szkoły podstawowej zamieniamy na (Wsmall – Wbig)/(Wbig*Wsmall). Wykres takiej funkcji możemy sobie ładnie zobrazować w Wolfram Alpha i widać że im mniejsza powierzchnia obu końców i im większa różnica między rozmiarami końców, tym większą siłę będziemy mieli. Co stoi w sprzeczności z dotychczasowymi eksperymentami i pewnie z zasadą zachowania energii.
NASA proponuje wytłumaczenie wynikające z teorii De Broglie-Bohm’a – stawia ona na głowie tradycyjne podejście do teorii kwantowej, niestety jak dotąd to podejście nie jest zgodne z obserwacjami więc można od razu założyć że wyjaśnienie NASA nie trzyma się kupy. Zakłada ona odpychanie się silnika od czasoprzestrzeni – używając tego silnika jednocześnie odpychamy się od całego wszechświata.
Czyli mówiąc inaczej – zaobserwowano jakąś siłę, ale po pierwsze sami naukowcy nie są pewni czy wykluczyli wszelkie możliwe źródła zakłóceń (choć eksperyment wydaje się dość porządnie zrobiony) a z drugiej proponują wytłumaczenie przyczyn powstania tejże siły za pomocą teorii która wymaga postawienia na głowie całej fizyki. Przyznam się że gdyby nie ten fragment raportu, to brał bym go bardziej poważnie. Choć z drugiej strony teoria De Broglie-Bohm’a przeżywa ostatnio drugą młodość i w odróżnieniu od teorii „zmodyfikowanej bezwładności” wydaje się mieć trochę większe poparcie w świecie fizyki, więc może coś w tym jest?
Podsumowując – wydaje się że silnik działa. Wygląda także na to że istnieje liniowa zależność między mocą dostarczoną a produkowaną siłą. Podejrzewam że badania nad EM Drive będą kontynuowane – naukowcy muszą znaleźć korelację między kształtem komory a generowaną siłą i wiele innych. Będzie to trudne bez teorii fizyki tłumaczącej skąd się bierze ciąg, ale do jej powstania potrzeba więcej eksperymentów – w większych komorach próżniowych, z większymi mocami i większymi komorami rezonansowymi o różnych geometriach. Myślę że za kilka lat się dowiemy prawdy.
Zwolenników użycia EM Drive do lotu na Marsa chciałbym szybko ostudzić – wyniki NASA pokazują że silnik produkuje około 1 mN na każdy kW doprowadzonej mocy. Zakładając planowane przez NASA ogniwa słoneczne o mocy 100 kW, mamy ciąg 0.1N. To zdecydowanie za mało żeby wysłać ludzi na Marsa.
