Šią savaitę pasaulio mokslo bendruomenę sujaudino netikėta naujiena. Kinijos mokslininkai oficialiai publikavo eksperimentinius elektromagnetinio variklio EmDrive veikimo įrodymus. Unikalus įrenginys gali stumti, pavyzdžiui, kosminį laivą vakuume… nenaudodamas kuro. Tad, kodėl gi daug mokslininkų manė (o taip manančių netrūksta dar ir dabar), kad šis išradimas — gryniausia apgavystė?
Kaip veikia „EmDrive“
Elektromagnetinės varos įrenginio koncepciją dar 2002 metais publikavo aerokosmonautikos inžinieriaus Rogerio Shawyerio įkurta kompanija „Satellite Propulsion Research“. Tais pačiais metais visuomenei buvo pristatytas ir pirmasis veikiantis įrenginio prototipas. Taip taip, būtent garsieji „britų mokslininkai“ išrado fantastišką variklį, sukėlusį skepsio bangą mokslo bendruomenėje.
Mat „EmDrive“ meta iššūkį visiems egzistuojantiems fizikos dėsniams. Įrenginio pagrindinės dalys – mikrobangas generuojantis magnetronas ir aukštos kokybės rezonatorius — metalinis „kibiras“, hermetiško kūgio formos mikrobangų spąstai. Magnetronas (būtent jis yra pagrindinė virtuvėje stovinčios mikrobangų krosnelės dalis) – tai aukšto dažnio perdavimo sistema, paprastu koaksialiniu kabeliu susieta su rezonatoriumi. Patekusi į rezonatorių, elektromagetinė (EM) banga spinduliuojama į abu nupjautinio kūgio galus vienodu faziniu greičiu, tačiau skirtingu grupiniu greičiu — išradėjo nuomone, būtent taip ir sukuriamas efektas.
Kuo skiriasi šie du greičiai? Patekę į uždarą erdvę, elektronai jame pasklinda, atsispindėdami nuo vidinių rezonatoriaus sienelių. Fazinis greitis — tai greitis atspindinčio paviršiaus atžvilgiu, kurį faktiškai apibrėžia elektronų judėjimo greitį. Kadangi elektronai į kamerą patenka iš vieno ir to paties šaltinio, šis dydis iš tiesų ir yra vienas visiems. Tuo tarpu grupinis greitis yra elektronų greitis kūgio pagrindų atžvilgiu ir jis auga, einant nuo siaurosios prie plačiosios kūgio dalies. Tad, R.Shawyerio nuomone, EM bangų slėgis į plačiąją rezonatoriaus sienelę didesnis, nei į siaurąją ir taip sukuriama vara.
Variklis prieš niutoniškąją fiziką
Bet kodėl gi mokslininkai su tuo nesutinka? Pagrindinė fizikų pretenzija – aprašytosios konstrukcijos veikimas tiesiogiai prieštarauja trečiajam Niutono dėsniui, skelbiančiam, kad „veiksmui visada yra lygus ir priešingas atoveiksmis, kitaip tariant — sąveikaudami kūnai veikia vienas kitą vienodo dydžio, bet priešingos krypties jėga“. Paprasčiau tariant, įprastai kiekvienam veiksmui yra tokio pačio stiprumo, bet priešingos krypties atoveiksmis. Šis principas paaiškina visų dabartinių variklių veikimą, nuo reaktyvinių (dujos išmetamos atgal, tad mašina juda į priekį) iki joninių (elektringų dalelių srautas juda į vieną pusę, o kosminis aparatas – į kitą). O štai „EmDrive“ tiesiog nieko neišmeta.
Be to, neatsižvelgiama į dar kelis ne tokius svarbius faktorius. Pavyzdžiui, koncepcijos autorius neatsižvelgė, kad EM banga spaudžia ne tik galines, bet ir šonines rezonatoriaus sieneles. Atsakydamas į kritiką, R.Shawyeris publikavo nerecenzuotą darbą, kuriame paaiškinamas jo požiūris, tačiau ekspertų nuomone, radiacino slėgio teorija sudėtingesnė, nei jo pateikiama teorija.
Beveik fantastinės technologijos
2013 metais varikliu susidomėjo NASA. Nenuostabu: jei „EmDrive“ ir iš tiesų veikia taip, kaip teigiama, tai taps tikra kosminių skrydžių revoliucija. Įrenginys buvo išbandomas „Eagleworks“ laboratorijoje, Johnsono kosminiame centre. Darbams vadovavo Haroldas G. White'as, ir bandymuose buvo gautas anomalus rezultatas — ~0,0001 N trauka. H.G.White'as mano, kad toks rezonatorius gali veikti, sukurdamas virtualų plazminį toroidą, kuriantį trauką magnetine hidrodinamika dėl kvantinių vakuumo svyravimų.
Buvo parinktos švelnios bandymo sąlygos, naudojama maždaug 50 kartų mažesnė galia, nei paties R.Shawyerio bandymuose. Banymai buvo vykdomi mažų jėgų matavimui skirtose torsioninėse svarstyklėse, galinčiose aptikti dešimčių mikroniutonų eilės jėgas, hermetiškoje vakuuminėje kameroje iš nerūdijančiojo plieno, kambario temperatūroje ir normaliame atmosferos slėgyje.
Kinijos televizijos kanalas CCTV-2 pranešė, kad kinų inžinieriai pernai gruodžio mėnesį laboratorijoje ne tik sėkmingai laboratorijoje išbandė naująjį variklį, bet ir pateikė „EmDrive“ variklio schemą ir veikimą demonstruojančią medžiagą.
Įrenginys netrukus bus išsiųstas į kosmosą ir išbandytas realiomis sąlygomis. Vyr. konstruktorius Li Feng paaiškino, kad siunčiant į kosmosą, aparatą teks modernizuoti. Pavyzdžiui, norint išlaikyti aparatą orbitoje, reikalinga 100 mN – 1N jėga, o su dabartine konstrukcija iš variklio tokio galios išspausti nepavyksta. Be to, variklį pritvirtinus prie vienos ar kitos teorinio palydovo dalies, pasikeis jo šilimas ir traukos jėga.
NASA įsitikinusi, kad išvystęs 1,2 mN trauką, iki Saulės sistemos krašto įrenginys su tokiu varikliu galėtų nusigauti vos per keletą mėnesių. Jei bandymai pavyks, Marso kolonizavimas nustos būti svajone ir taps realybe, kuri jau artimiausiu metu suteiks galimybę žmonijai kolonizuoti arčiausiai Žemės esančias planetas ir stambius asteroidus.
