Una nueva teoría sobre cómo funciona el motor EmDrive. El motor es posible de otra manera

El famoso EmDrive (1) no debería romper las leyes de la física, dice Mike McCulloch (2) de la Universidad de Plymouth. El científico propone una teoría que sugiere una nueva forma de entender el movimiento y la inercia de los objetos con aceleraciones muy pequeñas. Si tuviera razón, acabaríamos llamando al misterioso impulso "no inercial", porque es la inercia, es decir, la inercia, lo que obsesiona al investigador británico.

La inercia es característica de todos los objetos que tienen masa, reaccionan a un cambio de dirección oa la aceleración. En otras palabras, la masa puede considerarse como una medida de inercia. Aunque este nos parece un concepto bien conocido, su propia naturaleza no es tan obvia. El concepto de McCulloch se basa en la suposición de que la inercia se debe a un efecto predicho por la relatividad general llamado radiación de Unruhesta es la radiación de cuerpo negro que actúa sobre los objetos en aceleración. Por otro lado, podemos decir que la temperatura del universo va aumentando a medida que aceleramos.

2. Mike McCulloch de la Universidad de Plymouth

Según McCulloch, la inercia es simplemente la presión que ejerce la radiación de Unruh sobre un cuerpo en aceleración. El efecto es difícil de estudiar por las aceleraciones que comúnmente observamos en la Tierra. Según el científico, esto se vuelve visible solo cuando las aceleraciones se vuelven más pequeñas. Con aceleraciones muy pequeñas, las longitudes de onda de Unruh son tan grandes que ya no caben en el universo observable. Cuando esto sucede, argumenta McCulloch, la inercia solo puede tomar ciertos valores y saltar de un valor a otro, lo que se asemeja correctamente a los efectos cuánticos. En otras palabras, la inercia debe cuantificarse como un componente de pequeñas aceleraciones.

McCulloch cree que pueden ser confirmados por su teoría en las observaciones. picos de velocidad extraños observado durante el paso de algunos objetos espaciales cerca de la Tierra hacia otros planetas. Es difícil estudiar este efecto con cuidado en la Tierra porque las aceleraciones asociadas con él son muy pequeñas.

En cuanto al propio EmDrive, el concepto de McCulloch se basa en la siguiente idea: si los fotones tienen algún tipo de masa, entonces, cuando se reflejan, deben experimentar inercia. Sin embargo, la radiación Unruh es muy pequeña en este caso. Tan pequeño que puede interactuar con su entorno inmediato. En el caso del EmDrive, este es el cono del diseño del "motor". El cono permite una radiación Unruh de cierta longitud en el extremo más ancho y una radiación de menor longitud en el extremo más estrecho. Los fotones se reflejan, por lo que su inercia en la cámara debe cambiar. Y del principio de conservación del momento, que, contrariamente a las opiniones frecuentes sobre EmDrive, no se viola en esta interpretación, se deduce que la tracción debe crearse de esta manera.

La teoría de McCulloch se puede probar experimentalmente al menos de dos maneras. Primero, colocando un dieléctrico dentro de la cámara, esto debería aumentar la eficiencia de la unidad. En segundo lugar, según el científico, cambiar el tamaño de la cámara puede cambiar la dirección del empuje. Esto sucederá cuando la radiación Unruh se adapte mejor al extremo más estrecho del cono que al más ancho. Se puede causar un efecto similar al cambiar la frecuencia de los haces de fotones dentro del cono. “La inversión del empuje ya ocurrió en un experimento reciente de la NASA”, dice el investigador británico.

La teoría de McCulloch, por un lado, elimina el problema de la conservación del momento y, por otro lado, está al margen de la corriente científica principal. (ciencia marginal típica). Desde un punto de vista científico, es discutible asumir que los fotones tienen una masa inercial. Además, lógicamente, la velocidad de la luz debería cambiar dentro de la cámara. Esto es bastante difícil de aceptar para los físicos.

3. El principio de funcionamiento del motor EmDrive.

Funciona pero se necesitan más pruebas.

EmDrive fue originalmente una creación de Roger Scheuer, uno de los expertos aeronáuticos más destacados de Europa. Presentó este diseño en forma de contenedor cónico. Un extremo del resonador es más ancho que el otro, y sus dimensiones se eligen de manera que proporcionen resonancia a las ondas electromagnéticas de cierta longitud. Como resultado, estas ondas que se propagan hacia el extremo más ancho deben acelerarse y desacelerarse hacia el extremo más estrecho (3). Se supone que, como resultado de diferentes velocidades de desplazamiento del frente de onda, ejercen diferente presión de radiación en los extremos opuestos del resonador y, por lo tanto, una cadena no nula que mueve el objeto.

Sin embargo, según la física conocida, si no se aplica una fuerza adicional, el impulso no puede aumentar. Teóricamente, EmDrive funciona utilizando el fenómeno de la presión de radiación. La velocidad de grupo de una onda electromagnética y, por tanto, la fuerza generada por ella, puede depender de la geometría de la guía de ondas en la que se propaga. De acuerdo con la idea de Scheuer, si construye una guía de ondas cónica de tal manera que la velocidad de la onda en un extremo difiera significativamente de la velocidad de la onda en el otro extremo, al reflejar esta onda entre los dos extremos, obtendrá una diferencia en la presión de radiación. , es decir. fuerza suficiente para lograr la tracción. Según Shayer, EmDrive no viola las leyes de la física, pero utiliza la teoría de Einstein: el motor se encuentra en un marco de referencia diferente al de la onda de "trabajo" en su interior..

Hasta ahora, solo se han construido muy pequeños. Prototipos de EmDrive con una fuerza de empuje del orden de las micronoticias. Una institución de investigación bastante grande, la Universidad Politécnica del Noroeste de Xi'an en China, ha experimentado con un motor prototipo con una fuerza de empuje de 720 µN (micronewtons). Puede que no sea mucho, pero algunos propulsores de iones utilizados en astronomía no generan más.

4. Prueba EmDrive 2014.

La versión de EmDrive probada por la NASA (4) es obra del diseñador estadounidense Guido Fetti. Las pruebas de vacío del péndulo han confirmado que alcanza un empuje de 30-50 µN. El Laboratorio Eagleworks, ubicado en el Centro Espacial Lyndon B. Johnson en Houston, confirmó su trabajo en el vacío. Los expertos de la NASA explican el funcionamiento del motor por efectos cuánticos, o mejor dicho, por la interacción con partículas de materia y antimateria que surgen y luego se aniquilan mutuamente en el vacío cuántico.

Durante mucho tiempo, los estadounidenses no quisieron admitir oficialmente que observaron el empuje producido por EmDrive, temiendo que el pequeño valor resultante pudiera deberse a errores de medición. Por lo tanto, se refinaron los métodos de medición y se repitió el experimento. Solo después de todo esto, la NASA confirmó los resultados del estudio.

Sin embargo, como informó el International Business Times en marzo de 2016, uno de los empleados de la NASA que trabajó en el proyecto dijo que la agencia planea repetir todo el experimento con un equipo separado. Esto le permitirá finalmente probar la solución antes de decidirse a invertir más dinero en ella.