Uma nova teoria sobre como funciona o mecanismo EmDrive. O motor é possível de outra forma

O famoso EmDrive (1) não deveria infringir as leis da física, diz Mike McCulloch (2) da Universidade de Plymouth. O cientista propõe uma teoria que sugere uma nova forma de entender o movimento e a inércia de objetos com acelerações muito pequenas. Se ele estivesse certo, acabaríamos chamando a misteriosa pulsão de "não inercial", porque é a inércia, ou seja, a inércia, que assombra o pesquisador britânico.

A inércia é característica de todos os objetos que têm massa, reagem a uma mudança de direção ou à aceleração. Em outras palavras, a massa pode ser pensada como uma medida de inércia. Embora este nos pareça um conceito bem conhecido, sua própria natureza não é tão óbvia. O conceito de McCulloch é baseado na suposição de que a inércia é devido a um efeito previsto pela relatividade geral chamado radiação de Unruhesta é a radiação do corpo negro agindo em objetos em aceleração. Por outro lado, podemos dizer que a temperatura do universo está aumentando à medida que aceleramos.

2. Mike McCulloch da Universidade de Plymouth

De acordo com McCulloch, a inércia é simplesmente a pressão exercida pela radiação Unruh em um corpo em aceleração. O efeito é difícil de estudar para as acelerações que comumente observamos na Terra. Segundo o cientista, isso só se torna visível quando as acelerações se tornam menores. Em acelerações muito pequenas, os comprimentos de onda Unruh são tão grandes que não cabem mais no universo observável. Quando isso acontece, argumenta McCulloch, a inércia só pode assumir determinados valores e pular de um valor para outro, o que se assemelha com razão aos efeitos quânticos. Em outras palavras, a inércia deve ser quantizada como um componente de pequenas acelerações.

McCulloch acredita que eles podem ser confirmados por sua teoria em observações. picos de velocidade estranhos observado durante a passagem de alguns objetos espaciais próximos à Terra em direção a outros planetas. É difícil estudar este efeito cuidadosamente na Terra porque as acelerações associadas a ele são muito pequenas.

Quanto ao próprio EmDrive, o conceito de McCulloch é baseado na seguinte ideia: se os fótons têm algum tipo de massa, então, quando refletidos, eles devem experimentar inércia. No entanto, a radiação Unruh é muito pequena neste caso. Tão pequeno que pode interagir com seu ambiente imediato. No caso do EmDrive, este é o cone do design do "motor". O cone permite a radiação Unruh de um certo comprimento na extremidade mais larga e a radiação de um comprimento mais curto na extremidade mais estreita. Os fótons são refletidos, então sua inércia na câmara deve mudar. E do princípio da conservação da quantidade de movimento, que, contrariamente às opiniões frequentes sobre o EmDrive, não é violado nesta interpretação, segue-se que a tração deve ser criada desta forma.

A teoria de McCulloch pode ser testada experimentalmente de pelo menos duas maneiras. Primeiro, colocando um dielétrico dentro da câmara - isso deve aumentar a eficiência do acionamento. Em segundo lugar, de acordo com o cientista, alterar o tamanho da câmara pode alterar a direção do empuxo. Isso acontecerá quando a radiação Unruh for mais adequada para a extremidade mais estreita do cone do que para a mais larga. Um efeito semelhante pode ser causado alterando a frequência dos feixes de fótons dentro do cone. “A reversão do impulso já aconteceu em um experimento recente da NASA”, diz o pesquisador britânico.

A teoria de McCulloch, por um lado, elimina o problema da conservação do momento e, por outro, está à margem do mainstream científico. (típica ciência marginal). Do ponto de vista científico, é discutível supor que os fótons tenham uma massa inercial. Além disso, logicamente, a velocidade da luz deve mudar dentro da câmara. Isso é muito difícil para os físicos aceitarem.

3. O princípio de funcionamento do motor EmDrive

Funciona, mas são necessários mais testes

EmDrive foi originalmente a ideia de Roger Scheuer, um dos mais proeminentes especialistas em aeronáutica da Europa. Ele apresentou este projeto na forma de um recipiente cônico. Uma extremidade do ressonador é mais larga que a outra e suas dimensões são escolhidas de forma a fornecer ressonância para ondas eletromagnéticas de um determinado comprimento. Como resultado, essas ondas que se propagam em direção à extremidade mais larga devem acelerar e desacelerar em direção à extremidade mais estreita (3). Supõe-se que, como resultado de diferentes velocidades de deslocamento da frente de onda, eles exercem diferentes pressões de radiação nas extremidades opostas do ressonador e, portanto, uma string não nula que move o objeto.

No entanto, de acordo com a física conhecida, se nenhuma força adicional for aplicada, o momento não pode aumentar. Teoricamente, o EmDrive funciona usando o fenômeno da pressão de radiação. A velocidade de grupo de uma onda eletromagnética e, portanto, a força gerada por ela, pode depender da geometria do guia de ondas em que ela se propaga. De acordo com a ideia de Scheuer, se você construir um guia de ondas cônico de tal forma que a velocidade da onda em uma extremidade difere significativamente da velocidade da onda na outra extremidade, então, refletindo essa onda entre as duas extremidades, você obtém uma diferença na pressão de radiação , ou seja força suficiente para atingir a tração. Segundo Shayer, O EmDrive não viola as leis da física, mas usa a teoria de Einstein - o motor está em um quadro de referência diferente da onda "de trabalho" dentro dele.

Até agora, apenas os muito pequenos foram construídos. Protótipos do EmDrive com força de tração da ordem da micronews. Uma instituição de pesquisa bastante grande, a Universidade Politécnica do Noroeste de Xi'an da China, experimentou um protótipo de motor com uma força de empuxo de 720 µN (micronewtons). Pode não ser muito, mas alguns propulsores de íons usados ​​em astronomia não geram mais.

4. Teste EmDrive 2014.

A versão do EmDrive testada pela NASA (4) é obra do designer americano Guido Fetti. O teste de vácuo do pêndulo confirmou que ele atinge um impulso de 30-50 µN. O Laboratório Eagleworks, localizado no Lyndon B. Johnson Space Center em Houston, confirmou seu trabalho no vácuo. Especialistas da NASA explicam o funcionamento do motor por efeitos quânticos, ou melhor, pela interação com partículas de matéria e antimatéria que surgem e depois se aniquilam mutuamente no vácuo quântico.

Por muito tempo, os americanos não quiseram admitir oficialmente que observaram o empuxo produzido pelo EmDrive, temendo que o pequeno valor resultante pudesse ser devido a erros de medição. Portanto, os métodos de medição foram refinados e o experimento foi repetido. Só depois de tudo isso, a NASA confirmou os resultados do estudo.

No entanto, como o International Business Times relatou em março de 2016, um dos funcionários da NASA que trabalhou no projeto disse que a agência planeja repetir todo o experimento com uma equipe separada. Isso permitirá que ela finalmente teste a solução antes de decidir investir mais dinheiro nela.