EmDrive funktioniert! Paddel tauchte ins Universum ein

Die Physik steht fast am Rande des Abgrunds. Im November 2016 veröffentlichte die NASA einen wissenschaftlichen Bericht über EmDrive-Tests in den Eagleworks Laboratories (1). Darin bestätigt die Behörde, dass das Gerät Traktion erzeugt, also funktioniert. Das Problem ist, dass noch nicht bekannt ist, warum es funktioniert ...

1. Laborsystem zur Messung des Triebwerksschubs EmDrive

2. Schreiben eines Strings in EmDrive während des Tests

Wissenschaftler und Ingenieure der NASA Eagleworks Laboratories gingen ihre Forschung sehr sorgfältig an. Sie versuchten sogar, mögliche Fehlerquellen zu finden – jedoch ohne Erfolg. Sie Der EmDrive-Motor erzeugte 1,2 ± 0,1 Millinewton Schub pro Kilowatt Leistung (2). Dieses Ergebnis ist unauffällig und hat einen um ein Vielfaches niedrigeren Gesamtwirkungsgrad als Ionenröhren wie Hall-Triebwerke, aber sein großer Vorteil ist schwer zu bestreiten - es benötigt keinen Treibstoff.Es ist daher nicht nötig, einen mit seiner Leistung „geladenen“ Kraftstofftank auf eine mögliche Reise mitzunehmen.

Dies ist nicht das erste Mal, dass Forscher bewiesen haben, dass es funktioniert. Warum das so ist, konnte sich aber noch niemand erklären. NASA-Experten glauben, dass der Betrieb dieses Motors erklärt werden kann Pilotwellentheorie. Natürlich ist dies nicht die einzige Hypothese, die versucht, den mysteriösen Ursprung der Sequenz zu erklären. Weitere Studien werden erforderlich sein, um die Annahmen der Wissenschaftler zu bestätigen. Seien Sie geduldig und bereiten Sie sich auf spätere Behauptungen vor, dass EmDrive (3)… Es funktioniert wirklich.

Es geht um Beschleunigung

Der EmDrive-Fall hat sich in den letzten Monaten wie ein echter Raketenantrieb beschleunigt und beschleunigt. Dies wird durch die folgende Abfolge von Ereignissen belegt:

• Im April 2015 gaben José Rodal, Jeremy Mullikin und Noel Munson die Ergebnisse ihrer Forschung in einem Forum bekannt (dies ist trotz des Namens eine kommerzielle Website, die nicht mit der NASA verbunden ist). Wie sich herausstellte, überprüften sie den Betrieb des Motors im Vakuum und beseitigten mögliche Messfehler, wodurch das Funktionsprinzip dieses Motors unter Beweis gestellt wurde.
• Im August 2015 wurden die Ergebnisse einer Studie von Martin Taimar von der Technischen Universität Dresden veröffentlicht. Der Physiker sagte, dass der EmDrive-Motor Schub bekommen hat, aber das ist überhaupt kein Beweis für seinen Betrieb. Der Zweck von Taimars Experiment bestand darin, die Nebenwirkungen früherer Methoden zu testen, die zum Testen des Motors verwendet wurden. Das Experiment selbst wurde jedoch wegen ungenauer Durchführung und Messfehlern kritisiert, und die angekündigten Ergebnisse wurden als "Wortspiele" bezeichnet.
• Im Juni 2016 kündigte der deutsche Wissenschaftler und Ingenieur Paul Kotsila eine Crowdfunding-Kampagne an, um einen Satelliten namens PocketQube ins All zu bringen.
• Im August 2016 kündigte Guido Fetta, Gründer von Cannae Inc., das Startkonzept für CubeSat an, einen mit Cannae Drive (4), also in Ihrer eigenen Version von EmDrive.
• Im Oktober 2016 erhielt Roger J. Scheuer, Erfinder des EmDrive, britische und internationale Patente für die zweite Generation seines Motors.
• Am 14. Oktober 2016 wurde ein Filminterview mit Scheuer für die International Business Times UK veröffentlicht. Es stellt unter anderem die Zukunft und Geschichte der Entwicklung von EmDrive dar, und es stellte sich heraus, dass das amerikanische und das britische Verteidigungsministerium sowie das Pentagon, die NASA und Boeing an der Erfindung interessiert sind. Scheuer stellte einigen dieser Organisationen die gesamte technische Dokumentation für den Antrieb und Demonstrationen des EmDrive zur Verfügung und lieferte einen Schub von 8 g und 18 g. Scheuer glaubt, dass der kryogene EmDrive-Antrieb der zweiten Generation voraussichtlich einen tonnenäquivalenten Schub haben wird, was dem Antrieb dies ermöglicht in fast allen modernen Autos verwendet werden.
• Am 17. November 2016 wurden die oben genannten Forschungsergebnisse der NASA veröffentlicht, die den Betrieb des Kraftwerks zunächst bestätigten.

4. Cannae Drive an Bord des Satelliten – Visualisierung

17 Jahre und immer noch ein Rätsel

5. Roger Scheuer mit einem Modell seines EmDrive

Der längere und genauere Name für EmDrive ist HF-Resonanzresonatormotor. Das elektromagnetische Antriebskonzept wurde 1999 vom britischen Wissenschaftler und Ingenieur Roger Scheuer, Gründer von Satellite Propulsion Research Ltd., entwickelt. 2006 veröffentlichte er einen Artikel über EmDrive in New Scientist (5). Der Text wurde von Wissenschaftlern heftig kritisiert. Ihrer Meinung nach verstößt ein relativistischer elektromagnetischer Antrieb nach dem vorgestellten Konzept gegen den Impulserhaltungssatz, d.h. ist eine weitere Fantasy-Option über.

jedoch Sowohl chinesische Tests vor einigen Jahren als auch die von der NASA im Herbst durchgeführten scheinen zu bestätigen, dass die Bewegung durch elektromagnetischen Strahlungsdruck auf der Oberfläche und die Wirkung der elektromagnetischen Wellenreflexion in einem konischen Wellenleiter zu einer Kraftdifferenz führt. und das Auftreten von Traktion. Diese Leistung wiederum kann mit multipliziert werden Höhle, in entsprechendem Abstand platziert, ein Vielfaches der halben Länge der elektromagnetischen Welle.

Mit der Veröffentlichung der Ergebnisse des NASA-Eagleworks-Lab-Experiments ist die Kontroverse über diese möglicherweise revolutionäre Lösung wieder aufgeflammt. Die Diskrepanzen zwischen experimentellen Ergebnissen und der tatsächlichen wissenschaftlichen Theorie und den Gesetzen der Physik haben zu vielen extremen Meinungen über die durchgeführten Tests geführt. Die Diskrepanz zwischen optimistischen Behauptungen eines Durchbruchs in der Raumfahrt und offener Leugnung der Forschungsergebnisse hat viele dazu veranlasst, tief über die universellen Postulate und Dilemmata wissenschaftlicher Erkenntnis und die Grenzen wissenschaftlicher Experimente nachzudenken.

Obwohl seit Scheuers Offenlegung des Projekts mehr als siebzehn Jahre vergangen waren, konnte das Modell des britischen Ingenieurs nicht lange auf eine zuverlässige Überprüfung durch die Forschung warten. Obwohl Experimente mit seiner Anwendung von Zeit zu Zeit wiederholt wurden, wurde nicht entschieden, sie angemessen zu validieren und die Methodik in einer spezifischen wissenschaftlichen Studie zu testen. Diesbezüglich änderte sich die Situation nach der oben erwähnten Veröffentlichung der Peer-Review-Ergebnisse des Experiments im amerikanischen Labor Eagleworks. Abgesehen von der nachgewiesenen Legitimität der gewählten Forschungsmethode wurden jedoch von Anfang an nicht alle Zweifel ausgeräumt, was die Glaubwürdigkeit der Idee selbst untergrub.

Und Newton?

Um das Ausmaß des Problems mit Scheuers Motorprinzip zu verdeutlichen, vergleichen Kritiker den Urheber der EmDrive-Idee gerne mit einem Autobesitzer, der sein Auto in Bewegung setzen will, indem er von innen gegen seine Windschutzscheibe drückt. Die so verdeutlichte Widersprüchlichkeit zu den Grundprinzipien der Newtonschen Dynamik gilt bis heute als Haupteinwand, der die Glaubwürdigkeit der Konstruktion des britischen Ingenieurs völlig ausschließt. Die Gegner von Scheuers Modell waren nicht überzeugt von aufeinanderfolgenden Experimenten, die unerwartet zeigten, dass der EmDrive-Motor effizient arbeiten könnte.

Freilich muss man zugeben, dass die bisherigen Versuchsergebnisse an einer klaren inhaltlichen Grundlage in Form von wissenschaftlich belegten Vorgaben und Mustern leiden. Sowohl Forscher als auch Enthusiasten, die die Funktionsfähigkeit des elektromagnetischen Motormodells beweisen, geben zu, dass sie kein eindeutig bestätigtes physikalisches Prinzip gefunden haben, das seine Funktionsweise als angeblich den Newtonschen Gesetzen der Dynamik widersprechend erklären würde.

6. Hypothetische Verteilung von Interaktionsvektoren im EmDrive-Zylinder

Scheuer selbst postuliert allerdings, sein Vorhaben auf Basis der Quantenmechanik zu betrachten und nicht klassisch, wie es bei konventionellen Antrieben der Fall ist. Seiner Meinung nach basiert die Arbeit von EmDrive auf spezifischen Einfluss elektromagnetischer Wellen ( 6), deren Einfluss sich in Newtons Prinzipien nicht vollständig widerspiegelt. Auch liefert Scheuer keine wissenschaftlich abgesicherten und methodisch abgesicherten Belege.

Trotz aller Ankündigungen und vielversprechender Forschungsergebnisse sind die Ergebnisse des NASA Eagleworks Laboratory-Experiments nur der Anfang eines langen Prozesses der Beweissicherung und des Aufbaus der wissenschaftlichen Glaubwürdigkeit des von Scheuer initiierten Projekts. Wenn sich die Ergebnisse von Forschungsexperimenten als reproduzierbar erweisen und der Betrieb des Modells auch unter Weltraumbedingungen bestätigt wird, bleibt eine viel ernstere Frage zur Analyse. das Problem, die Entdeckung mit den Prinzipien der Dynamik in Einklang zu bringenwährend unantastbar. Das Auftreten einer solchen Situation sollte nicht automatisch eine Leugnung der aktuellen wissenschaftlichen Theorie oder grundlegender physikalischer Gesetze bedeuten.

Theoretisch arbeitet EmDrive mit dem Phänomen des Strahlungsdrucks. Die Gruppengeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle und damit die von ihr erzeugte Kraft kann von der Geometrie des Wellenleiters abhängen, in dem sie sich ausbreitet. Wenn Sie nach Scheuers Idee einen konischen Wellenleiter so bauen, dass sich die Wellengeschwindigkeit an einem Ende erheblich von der Wellengeschwindigkeit am anderen Ende unterscheidet, erhalten Sie durch Reflexion der Welle zwischen den beiden Enden einen Unterschied Strahlungsdruck, d. h. eine Kraft, die ausreicht, um Traktion zu erreichen. EmDrive verstoße laut Scheuer nicht gegen die Gesetze der Physik, sondern nutze Einsteins Theorie – der Motor sei einfach drin ein anderer Bezugsrahmen als die "arbeitende" Welle darin.

7. Konzeptdiagramm des EmDrive-Betriebs

Es ist schwer zu verstehen, wie EmDrive funktioniert, aber Sie wissen, woraus es besteht (7). Der wichtigste Teil des Geräts ist Resonator mikrofalowyan denen die Mikrowellenstrahlung erzeugt wird Mikrowelle (Mikrowellen emittierende Lampe, die sowohl in Radar- als auch in Mikrowellenöfen verwendet wird). Der Resonator hat eine ähnliche Form wie ein Kegelstumpf aus Metall – ein Ende ist breiter als das andere. Aufgrund richtig gewählter Abmessungen schwingen darin elektromagnetische Wellen einer bestimmten Länge mit. Es wird angenommen, dass diese Wellen zum breiteren Ende hin beschleunigen und zum schmaleren Ende hin langsamer werden. Die Differenz der Wellenverschiebungsgeschwindigkeit soll zu einer Differenz des auf die gegenüberliegenden Enden des Resonators ausgeübten Strahlungsdrucks und damit zur Formation führen Fahrzeugantrieb. Diese Sequenz wirkt auf die breitere Basis. Das Problem ist, dass laut Scheuers Kritikern dieser Effekt den Wellenschlag an den Seitenwänden des Kegels kompensiert.

8. Düse des Ionentriebwerks

Ein Düsen- oder Raketentriebwerk schiebt das Fahrzeug (Schub), wenn es beschleunigtes Verbrennungsgas ausstößt. Das in Raumsonden verwendete Ionentriebwerk stößt ebenfalls Gas aus (8), sondern in Form von in einem elektromagnetischen Feld beschleunigten Ionen. EmDrive bläst nichts davon aus.

Nach Das dritte Gesetz von Newton auf jede Aktion gibt es eine entgegengesetzte und gleiche Reaktion, das heißt, die gegenseitigen Aktionen zweier Körper sind immer gleich und entgegengesetzt. Wenn wir uns an die Wand lehnen, drückt es auch auf uns, obwohl es nirgendwo hingeht. Wie er spricht Prinzip der ImpulserhaltungWenn auf ein System von Körpern keine äußeren Kräfte (Wechselwirkungen) einwirken, dann hat dieses System einen konstanten Impuls. Kurz gesagt, EmDrive sollte nicht funktionieren. Aber es funktioniert. Das zeigen zumindest die Erkennungsgeräte.

Die Leistung der bisher gebauten Prototypen reißt sie nicht vom Hocker, obwohl, wie bereits erwähnt, einige der in der Praxis eingesetzten Ionentriebwerke in diesen Mikro-Newtonschen Bereichen arbeiten. Laut Scheuer lässt sich die Schubkraft im EmDrive durch den Einsatz von Supraleitern stark steigern.

Pilotwellentheorie

Die Pilotwellentheorie wurde von NASA-Forschern als mögliche wissenschaftliche Grundlage für den Betrieb von EmDrive angegeben. Dies ist die erste bekannte Theorie der verborgenen Variablen, die von präsentiert wird Luise de Broglie 1927, später vergessen, dann wiederentdeckt und verbessert David Böhm - jetzt genannt de Broglie-Bohm-Theorie. Es ist frei von den Problemen, die in der Standardinterpretation der Quantenmechanik existieren, wie etwa der augenblickliche Kollaps der Wellenfunktion und das Messproblem (bekannt als Paradoxon der Schrödinger-Katze).

es Nichtlokale TheorieDies bedeutet, dass die Bewegung eines bestimmten Teilchens direkt von der Bewegung anderer Teilchen im System beeinflusst wird. Diese Nicht-Lokalität erlaubt jedoch keine Informationsübertragung mit einer höheren Geschwindigkeit als der Lichtgeschwindigkeit und widerspricht daher nicht der Relativitätstheorie. Die Pilotwellentheorie bleibt eine von mehreren Interpretationen der Quantenmechanik. Bisher wurden keine experimentellen Unterschiede zwischen den Vorhersagen der Pilotwellentheorie und denen der Standardinterpretation der Quantenmechanik gefunden.

In seiner Veröffentlichung von 1926 Max Born schlug vor, dass die Wellenfunktion der Schrödinger-Wellengleichung die Wahrscheinlichkeitsdichte für die Detektion eines Teilchens ist. Für diese Idee entwickelte de Broglie die Pilotwellentheorie und die Pilotwellenfunktion. Er schlug ursprünglich einen doppelten Lösungsansatz vor, bei dem ein Quantenobjekt eine physikalische Welle (U-Welle) im realen Raum enthält, die einen sphärischen singulären Bereich hat, der ein teilchenähnliches Verhalten verursacht. In dieser ursprünglichen Theorieform postulierte der Forscher nicht die Existenz eines Quantenteilchens. Später formulierte er die Pilotwellentheorie und stellte sie 1927 auf der berühmten Solvay-Konferenz vor. Wolfgang Pauli er nahm jedoch an, dass ein solches Modell für die inelastische Teilchenstreuung nicht korrekt wäre. De Broglie nicht gefunden

auf diese Antwort und gaben das Konzept der Pilotwelle bald auf. Er hat seine Theorie nie entwickelt, um den Zufall abzudecken.

viele Teilchen.

1952 entdeckte David Bohm die Pilotwellentheorie wieder. Die de Broglie-Bohm-Theorie wurde schließlich als die richtige Interpretation der Quantenmechanik anerkannt und stellt eine ernsthafte Alternative zur bisher populärsten Kopenhagener Interpretation dar. Wichtig ist, dass es frei von dem Messparadoxon ist, das die Standardinterpretation der Quantenmechanik stört.

Die Positionen und der Impuls der Teilchen sind latente Variablen in dem Sinne, dass jedes Teilchen zu jedem Zeitpunkt wohldefinierte Koordinaten und Impuls hat. Es ist jedoch unmöglich, diese beiden Größen gleichzeitig zu messen, da jede Messung der einen den Wert der anderen stört - entsprechend Heisenbergsche Unschärferelation. Die Menge der Teilchen hat eine entsprechende Materiewelle, die sich gemäß der Schrödinger-Gleichung entwickelt. Jedes Teilchen folgt einer deterministischen Flugbahn, die von einer Pilotwelle gesteuert wird. Zusammengenommen entspricht die Teilchendichte der Höhe der Amplitude der Wellenfunktion. Die Wellenfunktion ist unabhängig von Teilchen und kann als leere Wellenfunktion existieren.

In der Kopenhagener Interpretation haben Teilchen keinen festen Ort, bis sie beobachtet werden. In der Wellentheorie

Die Pilotpositionen der Teilchen sind wohldefiniert, aber dies hat verschiedene schwerwiegende Konsequenzen für die gesamte Physik - daher

auch diese Theorie ist nicht sehr populär. Sie können jedoch erklären, wie EmDrive funktioniert.

"Wenn ein Medium akustische Schwingungen übertragen kann, dann können seine Komponenten interagieren und Impulse übertragen", schreibt das NASA-Forschungsteam in einer Veröffentlichung vom November 2016. Newtons Bewegungsgesetze verletzen."

Eine der Konsequenzen dieser Interpretation ist offenbar, dass EmDrive sich bewegen wird, als würde es sich vom Universum "abstoßen".

 EmDrive sollte die Gesetze der Physik nicht brechen...

… sagt Mike McCulloch von der University of Plymouth und schlägt eine neue Theorie vor, die eine andere Denkweise über die Bewegung und Trägheit von Objekten mit sehr kleinen Beschleunigungen vorschlägt. Wenn er recht hätte, würden wir den mysteriösen Antrieb am Ende „nicht-trägheitslos“ nennen, denn es ist die Trägheit, das heißt die Trägheit, die den britischen Forscher verfolgt.

Trägheit ist charakteristisch für alle Körper, die Masse haben, auf eine Richtungsänderung oder auf Beschleunigung reagieren. Mit anderen Worten, die Masse kann als Maß für die Trägheit betrachtet werden. Obwohl dies für uns ein bekanntes Konzept zu sein scheint, ist seine eigentliche Natur nicht so offensichtlich. McCullochs Konzept basiert auf der Annahme, dass Trägheit auf einen Effekt zurückzuführen ist, der von der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt wird Unru-Strahlunga ist eine Schwarzkörperstrahlung, die auf beschleunigende Objekte einwirkt. Andererseits können wir sagen, dass es wächst, wenn wir beschleunigen.

Über EmDrive McCullochs Konzept basiert auf folgendem Gedanken: Wenn Photonen eine Masse haben, müssen sie bei der Reflexion Trägheit erfahren. Allerdings ist die Unruh-Strahlung in diesem Fall sehr klein. So klein, dass es mit seiner unmittelbaren Umgebung interagieren kann. Beim EmDrive ist dies der Konus der Bauform „Motor“. Der Kegel lässt am breiteren Ende eine Unruh-Strahlung einer bestimmten Länge und am schmaleren Ende eine Strahlung einer kürzeren Länge zu. Die Photonen werden reflektiert, also muss sich ihre Trägheit in der Kammer ändern. Und aus dem Impulserhaltungssatz, der entgegen häufiger Meinungen zu EmDrive bei dieser Interpretation nicht verletzt wird, folgt, dass auf diese Weise Traktion erzeugt werden soll.

McCullochs Theorie eliminiert einerseits das Problem der Impulserhaltung und steht andererseits am Rande des wissenschaftlichen Mainstreams. Aus wissenschaftlicher Sicht ist es umstritten anzunehmen, dass Photonen eine träge Masse haben. Außerdem sollte sich logischerweise die Lichtgeschwindigkeit innerhalb der Kammer ändern. Das ist für Physiker ziemlich schwer zu akzeptieren.

Ist es wirklich eine Schnur?

Trotz der erwähnten positiven Ergebnisse aus der Traktionsstudie EmDrive sind die Kritiker noch dagegen. Sie stellen fest, dass die NASA entgegen Medienberichten noch beweisen muss, dass der Motor tatsächlich funktioniert. Es ist zum Beispiel mit absoluter Sicherheit möglich experimentelle Fehlerverursacht unter anderem durch die Verdunstung von Materialien, aus denen Teile des Antriebssystems bestehen.

Kritiker argumentieren, dass die Stärke einer elektromagnetischen Welle in beide Richtungen eigentlich gleich sei. Wir haben es mit einer anderen Breite des Behälters zu tun, aber das ändert nichts, denn Mikrowellen, die von einem breiteren Ende reflektiert werden, fallen nicht nur auf einen schmaleren Boden, sondern auch auf die Wände. Skeptiker erwogen beispielsweise, mit Luftstrom einen leichten Schub zu erzeugen, aber die NASA schloss dies nach Tests in einer Vakuumkammer aus. Gleichzeitig akzeptierten andere Wissenschaftler die neuen Daten demütig und suchten nach einer Möglichkeit, sie sinnvoll mit dem Prinzip der Impulserhaltung in Einklang zu bringen.

Einige bezweifeln, dass dieses Experiment den spezifischen Schub des Motors und die Heizwirkung des mit elektrischem Strom behandelten Systems unterscheidet (9). Im Versuchsaufbau der NASA tritt sehr viel Wärmeenergie in den Zylinder ein, was die Massenverteilung und den Schwerpunkt verändern kann, wodurch der EmDrive-Schub in den Messgeräten erfasst wird.

9. Wärmebilder des Systems während des Tests

Das sagen EmDrive-Enthusiasten das Geheimnis liegt unter anderem in der Form eines konischen ZylindersDeshalb erscheint die Zeile einfach. Skeptiker entgegnen, dass es sich lohnen würde, den unmöglichen Aktuator mit einem normalen Zylinder zu testen. Denn wenn Schubkraft in solch einem konventionellen, nicht-konischen Design vorhanden wäre, würde dies einige der „mystischen“ Behauptungen über den EmDrive untergraben und auch den Verdacht stützen, dass die bekannten thermischen Effekte des „unmöglichen Triebwerks“ darin wirken Versuchsaufbau.

Auch die „Leistung“ des Triebwerks, gemessen an den Eagleworks-Experimenten der NASA, ist fraglich. Bei Verwendung von 40 W wurde der Schub auf dem Niveau von 40 Mikron gemessen - innerhalb von plus oder minus 20 Mikron. Das ist ein Fehler von 50 %. Nach Erhöhung der Leistung auf 60 Watt wurden die Leistungsmessungen noch ungenauer. Doch selbst wenn wir diese Daten für bare Münze nehmen, Der neue Antriebstyp erzeugt immer noch nur ein Zehntel der Leistung pro Kilowatt Strom, die mit fortschrittlichen Ionentriebwerken wie NSTAR oder NEXT erreichbar ist.

Skeptiker fordern weitere, gründlichere und natürlich unabhängige Tests. Sie erinnern sich, dass die EmDrive-Saite bereits 2012 in chinesischen Experimenten auftauchte und nach der Verbesserung der Versuchs- und Messmethoden verschwand.

Wahrheitscheck im Orbit

Die endgültige (?) Antwort auf die Frage, ob der Antrieb mit einer Resonanzkammer funktioniert, erdacht der bereits erwähnte Guido Fett – der Erfinder einer Variante dieses Konzepts genannt Kanna-Laufwerk. Seiner Meinung nach werden Skeptiker und Kritiker den Mund halten, wenn sie einen von diesem Triebwerk angetriebenen Satelliten in den Orbit schicken. Natürlich wird es geschlossen, wenn Cannae Drive tatsächlich einen Satelliten startet.

Eine Sonde in der Größe von 6 CubeSat-Einheiten (also ca. 10 × 20 × 30 cm) soll auf eine Höhe von 241 km gehoben werden, wo sie etwa ein halbes Jahr bleiben wird. Herkömmlichen Satelliten dieser Größe geht in etwa sechs Wochen der Korrekturtreibstoff aus. Solarbetriebenes EmDrive beseitigt diese Einschränkung.

Um das Gerät zu konstruieren, hat Cannae Inc., betrieben von Fetta, Inc. gründete das Unternehmen mit LAI International und SpaceQuest Ltd, mit Erfahrung als Lieferant von Ersatzteilen, inkl. für Luftfahrt- und Mikrosatellitenhersteller. Wenn alles gut geht, dann Theseus, denn so heißt das neue Unternehmen, könnte 2017 den ersten Mikrosatelliten EmDrive starten.

Sie sind nichts als Photonen, sagen die Finnen.

Einige Monate vor der Veröffentlichung der NASA-Ergebnisse veröffentlichte das Peer-Review-Journal AIP Advances einen Artikel über die umstrittene EmDrive-Engine. Ihre Autoren, der Physikprofessor Arto Annila von der Universität Helsinki, Dr. Erkki Kolehmainen von der Universität Jyväskylä für organische Chemie und der Physiker Patrick Grahn von Comsol, argumentieren so EmDrive gewinnt durch die Freisetzung von Photonen aus einer geschlossenen Kammer an Schub.

Professor Annila ist eine bekannte Forscherin der Naturkräfte. Er ist Autor von fast fünfzig Artikeln, die in renommierten Zeitschriften veröffentlicht wurden. Seine Theorien fanden Anwendung in der Erforschung der Dunklen Energie und Dunklen Materie, der Evolution, der Ökonomie und der Neurowissenschaften. Annila ist kategorisch: EmDrive ist wie jeder andere Motor. Nimmt Treibstoff und erzeugt Schub.

Auf der Kraftstoffseite ist alles einfach und für alle klar - Mikrowellen werden an den Motor gesendet. Das Problem ist, dass nichts davon zu sehen ist, sodass die Leute denken, dass der Motor nicht funktioniert. Wie kann also etwas Unerkennbares dabei herauskommen? Photonen prallen in der Kammer hin und her. Einige von ihnen gehen in die gleiche Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit, aber ihre Phase ist um 180 Grad verschoben. Wenn sie sich also in dieser Konfiguration fortbewegen, heben sie ihre elektromagnetischen Felder gegenseitig auf. Es ist wie Wasserwellen, die sich zusammen bewegen, wenn eine gegen die andere versetzt ist, so dass sie sich gegenseitig aufheben. Das Wasser geht nicht weg, es ist immer noch da. Ebenso verschwinden Photonen, die Impuls tragen, nicht, auch wenn sie nicht als Licht sichtbar sind. Und wenn die Wellen keine elektromagnetischen Eigenschaften mehr haben, weil sie beseitigt wurden, dann werden sie nicht von den Wänden der Kammer reflektiert und verlassen sie nicht. Wir haben also einen Antrieb aufgrund von Photonenpaaren.

Ein Boot, eingetaucht in die relative Raumzeit

Der renommierte Physiker James F. Woodward (10) ist dagegen der Auffassung, dass die physikalische Grundlage für den Betrieb eines neuen Antriebstyps die sog Hinterhalt Maha. Woodward formulierte eine nicht-lokale mathematische Theorie, die auf Machs Prinzip basiert. Vor allem aber ist seine Theorie überprüfbar, weil sie physikalische Effekte vorhersagt.

Woodward sagt, wenn sich die Masse-Energie-Dichte eines bestimmten Systems mit der Zeit ändert, ändert sich die Masse dieses Systems um einen Betrag, der proportional zur zweiten Ableitung der Dichteänderung des betreffenden Systems ist.

Wird beispielsweise ein 1 kg schwerer Keramikkondensator einmal mit einer positiven, manchmal negativen Spannung aufgeladen, die sich mit einer Frequenz von 10 kHz ändert und eine Leistung von beispielsweise 100 W überträgt, so sagt Woodwards Theorie voraus, dass sich die Masse des Kondensators um ± ändern sollte 10 Milligramm um seinen ursprünglichen Massenwert bei einer Frequenz von 20 kHz. Diese Vorhersage wurde im Labor bestätigt und somit wurde Machs Prinzip empirisch bestätigt.

Ernst Mach glaubte, dass sich der Körper nicht in Bezug auf den absoluten Raum, sondern in Bezug auf den Massenmittelpunkt aller anderen Körper im Universum gleichmäßig bewegt. Die Trägheit eines Körpers ist das Ergebnis seiner Wechselwirkung mit anderen Körpern. Nach Ansicht vieler Physiker würde die vollständige Verwirklichung des Machschen Prinzips die vollständige Abhängigkeit der Geometrie der Raumzeit von der Verteilung der Materie im Universum beweisen, und die entsprechende Theorie wäre die Theorie der relativen Raumzeit.

Optisch ist dieses Konzept des EmDrive-Motors mit dem Rudern im Ozean zu vergleichen. Und dieser Ozean ist das Universum. Die Bewegung wird sich mehr oder weniger wie ein Ruder verhalten, das in das Wasser eintaucht, aus dem das Universum besteht, und sich davon abstößt. Und das Interessanteste an all dem ist, dass die Physik jetzt in einem Zustand ist, dass solche Metaphern überhaupt nicht wie Science-Fiction und Poesie wirken.

Nicht nur EmDrive oder Weltraumlaufwerke der Zukunft

Obwohl der Scheuer-Motor nur einen minimalen Schub gegeben hat, hat er bereits eine große Zukunft in der Raumfahrt, die uns zum Mars und darüber hinaus führen wird. Dies ist jedoch nicht die einzige Hoffnung auf einen wirklich schnellen und effizienten Raumfahrzeugmotor. Hier sind einige weitere Konzepte:

•  Nuklearantrieb. Es würde darin bestehen, Atombomben abzufeuern und die Kraft ihrer Explosion mit einem „Fass“ auf das Heck des Schiffes zu richten. Nukleare Explosionen erzeugen eine Aufprallkraft, die das Schiff nach vorne "schiebt". Eine nicht explosive Option wäre die Verwendung eines spaltbaren Salzmaterials wie Uranbromid, das in Wasser gelöst ist. Ein solcher Kraftstoff wird in einer Reihe von Behältern gelagert, die durch eine Schicht aus haltbarem Material mit Borzusatz voneinander getrennt sind

  ein Neutronenabsorber, der sie daran hindert, zwischen Behältern zu fließen. Wenn wir den Motor starten, verbindet sich das Material aus allen Behältern, was eine Kettenreaktion auslöst, und die Lösung von Salz in Wasser verwandelt sich in Plasma, das die Raketendüse durch ein Magnetfeld vor der enormen Temperatur des Plasmas schützt, gibt einen konstanten Schub. Es wird geschätzt, dass diese Methode die Rakete auf bis zu 6 m/s und mehr beschleunigen kann. Allerdings werden bei dieser Methode große Mengen an Kernbrennstoff benötigt – für ein tausend Tonnen schweres Schiff wären das bis zu 10 Tonnen. Tonnen Uran.

• Fusionsmaschine mit Deuterium. Plasma mit einer Temperatur von etwa 500 Millionen Grad Celsius, das Schub verleiht, stellt Konstrukteure beispielsweise von Abgasdüsen vor ein ernstes Problem. Die theoretisch erreichbare Geschwindigkeit liegt in diesem Fall jedoch bei knapp einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit, d.h. bis zu 30 XNUMX. km/s. Diese Option ist jedoch technisch noch nicht realisierbar.
• Antimaterie. Dieses seltsame Ding existiert wirklich – bei CERN und Fermilab gelang es uns, mithilfe von Sammelringen etwa eine Billion Antiprotonen oder ein Pikogramm Antimaterie zu sammeln. Theoretisch lässt sich Antimaterie in sogenannten Penning-Fallen speichern, in denen das Magnetfeld verhindert, dass sie mit den Wänden des Behälters kollidiert. Vernichtung von Antimaterie durch gewöhnliche

  mit einem Stoff, zum Beispiel mit Wasserstoff, gibt aus einem hochenergetischen Plasma in einer Magnetfalle gigantische Energie. Theoretisch könnte ein Fahrzeug, das von der Vernichtungsenergie von Materie und Antimaterie angetrieben wird, auf 90 % der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen. In der Praxis ist die Herstellung von Antimaterie jedoch äußerst schwierig und teuer. Eine bestimmte Charge benötigt zur Herstellung zehn Millionen Mal mehr Energie, als sie später produzieren kann.

• Sonnensegel. Ein Antriebskonzept, das seit vielen Jahren bekannt ist, aber zumindest zaghaft noch auf seine Realisierung wartet. Die Segel werden mit dem von Einstein beschriebenen photoelektrischen Effekt arbeiten. Allerdings muss ihre Oberfläche sehr groß sein. Das Segel selbst muss auch sehr dünn sein, damit die Struktur nicht zu viel wiegt.
• Antriebseinheit . Phantomisten sagen, dass es ausreicht, den Raum zu verzerren, was tatsächlich die Entfernung zwischen dem Fahrzeug und dem Ziel verkürzt und die Entfernung dahinter vergrößert. So bewegt sich der Passagier selbst nur wenig, überwindet aber in der „Blase“ eine enorme Distanz. So fantastisch es auch klingen mag, NASA-Wissenschaftler haben ziemlich ernsthaft experimentiert.

  mit Auswirkungen auf Photonen. 1994 schlug der Physiker Dr. Miguel Alcubierre eine wissenschaftliche Theorie vor, die beschreibt, wie ein solcher Motor funktionieren könnte. Tatsächlich wäre es eine Art Trick - anstatt sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zu bewegen, würde es die Raumzeit selbst verändern. Rechnen Sie leider nicht damit, die Disc bald zu bekommen. Eines der vielen Probleme dabei ist, dass ein Schiff, das auf diese Weise angetrieben wird, negative Energie benötigt, um es anzutreiben. Es ist wahr, dass diese Art von Energie der theoretischen Physik bekannt ist - das theoretische Modell des Vakuums als endloses Meer negativer Energieteilchen wurde erstmals 1930 vom britischen Physiker Paul Dirac vorgeschlagen, um die Existenz vorhergesagter negativer Energiequanten zu erklären Zustände. nach der Dirac-Gleichung für relativistische Elektronen.

  In der klassischen Physik geht man davon aus, dass es in der Natur nur eine Lösung mit positiver Energie gibt und eine Lösung mit negativer Energie keinen Sinn macht. Die Dirac-Gleichung postuliert jedoch die Existenz von Prozessen, bei denen eine negative Lösung aus "normalen" positiven Teilchen entstehen kann, und kann daher nicht ignoriert werden. Es ist jedoch nicht bekannt, ob negative Energie in der uns zur Verfügung stehenden Realität erzeugt werden kann.

  Es gibt viele Probleme bei der Implementierung des Antriebs. Kommunikation scheint eines der wichtigsten zu sein. Es ist zum Beispiel nicht bekannt, wie ein Schiff mit den umgebenden Regionen der Raumzeit kommunizieren könnte und sich schneller als mit Lichtgeschwindigkeit bewegt? Dadurch wird auch verhindert, dass der Antrieb abschaltet oder anläuft.