środa, 25 styczeń 2017 10:39

EmDrive – silnik, który łamie prawa fizyki?

Napisane przez Magdalena Budna
Oceń ten artykuł
(6 głosów)

Prawie 50 lat minęło odkąd człowiek wylądował na Księżycu. Od tego czasu przemysł kosmiczny może pochwalić się niezliczonymi dokonaniami w dziedzinie badania wszechświata. Jednak od blisko pół wieku żadne z tych osiągnięć nie może równać się z obecnością człowieka na naturalnym satelicie naszej planety. Właśnie tyle czasu potrzeba było, aby ludzkość nabrała apetytu na więcej.

Coraz głośniej bowiem mówi się o podróży na Marsa. Co ciekawe, nie tylko NASA ostrzy zęby na naszego planetarnego bliźniaka. Również znany wizjoner, założyciel SpaceX, Elon Musk, coraz poważniej przedstawia swoje plany stworzenia cywilizacji na Marsie. Wróćmy jednak na chwilę na Ziemię. Czy lot na odległą Czerwoną Planetę jest w ogóle możliwy?

Jednoznaczne określenie dystansu między Ziemią a Marsem nie jest proste, ponieważ odległość ta jest zmienna w zależności od położenia ciał niebieskich. Najdalej planety były ułożone względem siebie w odległości 401 mln km. Przy najkorzystniejszym (a zarazem niezwykle rzadko występującym) ułożeniu odległość między nimi może wynieść ok. 50-60 mln km. Jak widać dystans ten znacząco się zmniejsza wraz z ruchem planet, jednak nawet przy takim położeniu odległość ta jest ok. 140 razy większa niż w przypadku lotu na Księżyc. Ani człowiek, ani znana nam technologia nie zmierzyła się dotąd z tak potężnym wyzwaniem. Czy jesteśmy zatem w stanie stworzyć statek kosmiczny, który w bezpieczny i efektywny sposób przetransportowałby załogę na Marsa?

Odpowiedź brzmi… nie. To znaczy na pewno nie na dzień dzisiejszy. Od pewnego czasu coraz częściej jednak słychać o EmDrive, silniku, który zrodził nadzieję na tańsze i efektywniejsze podróże w przestworzach. Problem w tym, że sam EmDrive budzi wiele kontrowersji, a to przede wszystkim za sprawą tego, że… w teorii w ogóle nie powinien działać.

Działanie bez wyrzutu

Autorem tajemniczego urządzenia jest brytyjski inżynier Roger Shawyer, który opracował silnik już pod koniec lat 90. Od tego czasu w świecie naukowym rozpętała się burza. Powstało wiele publikacji krytykujących jego działanie, gdyż zdaniem naukowców łamie on podstawowe prawa fizyki… Ale po kolei. Czym właściwie jest EmDrive?

Aby zrozumieć istotę EmDrive trzeba go zestawić ze stosowanymi dotychczas silnikami odrzutowymi i jonowymi. Podstawową zasadą działania takich silników jest emisja spalin podczas ich pracy. Rozpędzone przy spalaniu gazy lub jony rozpędzone przez pole elektromagnetyczne tworzą siłę ciągu, która „popycha” rakietę do góry. Jest to działanie zgodne z III zasadą dynamiki Newtona, która (w dużym uproszczeniu) mówi, że aby wytworzyć siłę ciągu trzeba coś „wypchnąć” w drugą stronę z taka samą siłą.

Silnik Shawyera natomiast nie potrzebuje żadnego gazu napędowego, a co za tym idzie działa bez jakiegokolwiek wyrzutu. Jedyne z czego korzysta to prąd. Pojazdy kosmiczne wyposażone w taki silnik mogłyby zatem dryfować w przestworzach bez ton paliwa w postaci ropy czy wodoru. Wystarczyłoby źródło energii elektrycznej, na przykład panele słoneczne.

Kosmiczny przełom?

EmDrive to urządzenie o kształcie stożka, którego działanie opiera się na znanym nam z codziennego użytkowania promieniowaniu elektromagnetycznym. Generowane przez magnetron (rodzaj lampy) mikrofale odbijają się od boków stożka, rozpędzając się ku szerszemu końcowi oraz zwalniając przy węższym krańcu urządzenia. Zdaniem autora różnica prędkości mikrofal tworzy ciśnienie, które z kolei jest odpowiedzialne za tworzenie ciągu. I tutaj właśnie pojawia się problem, bo przecież wedle znanej nam zasady zachowania pędu EmDrive w ogóle nie powinien działać. Tyle, że działa.

Przeprowadzone w listopadzie 2016r. przez Eagleworks (laboratorium NASA do badania kontrowersji naukowych) testy w próżni potwierdziły działanie EmDrive. Jednak pomimo pomyślnych wyników, naukowcy wciąż sceptycznie spoglądają na urządzenie, a to za sprawą tego, że jego działanie jest sprzeczne z prawami fizyki. Zasada zachowania pędu mówi o tym, że jeżeli chcemy ciało wprawić w ruch do przodu, do jednocześnie zadziała na nas siła przeciwna, do tyłu. Tak właśnie działają silniki rakietowe, w których wyrzucane z dyszy silnika gazy tworzą siłę ciągu i „popychają” rakietę ku górze. EmDrive temu przeczy, bo nie produkuje żadnego wyrzutu, napędzany jest wyłącznie dzięki różnicom ciśnień odbijanych mikrofal (tak przynajmniej tłumaczy to sam Roger Shawyer). To tak jakbyśmy chcieli odepchnąć łódkę jednocześnie siedząc w niej. Z uwagi na tę zasadniczą nieścisłość w działaniu EmDrive naukowcy przekonują, że NASA prawdopodobnie popełniła w swoich testach błąd obliczeniowy. Realne wychwycenie takiego błędu w warunkach eksperymentalnych jest jednak niezwykle trudne.

Pomimo tej ostrej krytyki ze strony nauki, mówi się o przełomie w świecie kosmicznych podróży. Jednak gdyby działanie silnika EmDrive się potwierdziło, oznaczałoby to znacznie więcej niż może się wydawać. Większość dzisiejszych usług opiera się bowiem na technologiach satelitarnych. Znaczące obniżenie kosztów wysyłania i utrzymywania satelitów mogłoby zatem okazać się prawdziwą rewolucją nie tylko w kosmosie, ale również na Ziemi. Niemniej jednak na razie lepiej ostudzić emocje, ponieważ prototyp silnika produkuje jedynie nieco ponad 1 miliniuton ciągu na 1 kilowat dostarczonej mocy, co daje raczej znikomy pęd. Do realnego wdrożenia EmDrive’a w statkach kosmicznych niezbędne jest zwiększenie siły ciągu do poziomu od 100 miliniutonów do 1 niutona. Warto jednak zaznaczyć, że EmDrive nie musiałby zabierać ze sobą ton paliwa napędowego, dzięki czemu w przyszłości może okazać się, że technologia ta jest dużo bardziej efektywna.

Sam EmDrive nieustannie budzi coraz większe kontrowersje, a podstawy jego działania rodzą coraz więcej pytań. Wraz z nimi rośnie także zainteresowanie wynalazkiem. Podobno Chińczycy zdołali już wysłać go na niską orbitę okołoziemską, gdzie pomyślnie przechodzi testy. Póki co zatem wszystko wskazuje na to, że nowatorski silnik naprawdę działa. Kto wie, może zamiast marnować czas na spory naukowcy powinni szukać prawa, które stoi za działaniem EmDrive’a. Niektórzy uczeni już patrzą w stronę mechaniki kwantowej, która jak doskonale wiemy tłumaczy wiele zjawisk, na które odpowiedzi na znalazła mechanika klasyczna.

Czy EmDrive to zatem nadzieja na przełom w nauce i technologii, przede wszystkim tej kosmicznej? Sam Roger Shawyer twierdzi, że dzięki jego silnikowi człowiek mógłby dotrzeć na Marsa już w 70 dni. Z pewnością byłaby to wspaniała wiadomość dla wszystkich, którzy od lat z niecierpliwością czekają na poznanie i oswojenie Czerwonej Planety. Być może dzięki EmDrive wkroczymy na zupełnie nowe, niezbadane dotąd terytorium nauki o tym jak działa nasz świat. Póki co jedno jest pewne. Jedyną pewną metodą na sprawdzenie tego silnika jest wysyłanie go w przestrzeń kosmiczną.

Autor publikacji: Magdalena Budna / Aviation24.pl
Źródło zdjęcia: Emdrive.com

Czytany 3868 razy Ostatnio zmieniany środa, 25 styczeń 2017 10:44

Artykuły powiązane

  • Nowe paliwo do rakiet z Polski?

    Czy Polacy doprowadzą do przełomu w lotach kosmicznych? Naukowcy z kilkunastu krajowych firm i instytucji na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej prowadzą badania nad nowym typem paliwa do silników rakietowych. Ma ono być mniej szkodliwe i znacznie tańsze niż substancja używana obecnie. Liderem projektu jest spółka działająca w branży zbrojeniowej.

  • Polacy przeprowadzą analogową misję marsjańską w USA w stanie Utah.
    Polscy naukowcy przeprowadzą dwutygodniową, analogową misję marsjańską EXO.17. Powierzchnię Marsa będzie imitował ośrodek Mars Desert Research Station w amerykańskim Utah. Misja rozpocznie się 11 marca, a jej elementem będą testy systemu filtrowania powietrza czy sposobów radzenia sobie ze stresem.
  • SpaceX w przyszłym roku wyśle na orbitę Księżyca prywatne osoby.

    Twórcy programu SpaceX ogłosili, że pod koniec przyszłego roku na orbitę Księżyca zostanie wysłanych dwóch astronautów, którzy będą prywatnymi osobami. Aby wykonać księżycową misję osoby te już zapłaciły pewnie nie małą sumę pieniędzy.

  • Pierwsze spotkanie konsorcjum projektu HIPERGOL.

    1 lutego 2017 roku w Instytucie Lotnictwa, siedzibie koordynatora projektu, odbyło się pierwsze spotkanie konsorcjum projektu pn. „Opracowanie technologii silników rakietowych na ciekły materiał pędny do zastosowań w nośnikach rakietowych nowej generacji”, akronim HIPERGOL.

  • Nowy łazik marsjański powstaje na Politechnice Białostockiej.
    Studenci Politechniki Białostockiej konstruują kolejnego łazika marsjańskiego, który zgłosili na zawody w bazie marsjańskiej na pustyni w stanie Utah w Stanach Zjednoczonych. Będzie to już siódmy łazik uczelni, który weźmie udział w tych zawodach.
  • Airbus Defence and Space dostarcza NASA moduł testów napędu dla programu Orion.

    W połowie stycznia 2017 r. Airbus Defence and Space dostarczył NASA moduł testów napędu dla programu Orion. Moduł Propulsion Qualification Test Model (PQM) pozwoli sprawdzić, czy podsystem napędowy w europejskim module serwisowym (European Service Module, ESM) statku kosmicznego Orion funkcjonuje prawidłowo.

Skomentuj

Twój komentarz zostanie opublikowany po akceptacji administratora.

Top