Od rođenja svemirskog doba san o putovanju u drugi solarni sustav održao se u "raketnom povodcu" koji ozbiljno ograničava brzinu i veličinu svemirskog broda koji lansiramo u svemir. Znanstvenici procjenjuju da će čak i s najmoćnijim raketnim motorima danas biti potrebno oko 50 000 godina do našeg najbližeg međuzvjezdanog susjeda, Alpha Centauri. Ako se ljudi nadaju da će vidjeti vanzemaljsko izlazak sunca, vrijeme tranzita trebalo bi značajno smanjiti.
Je li nemoguć EmDrive pokrenut?
Među naprednim konceptima motora koji bi to mogli izgubiti iz temelja, vrlo je malo onih koji su stvorili jednako uzbuđenje - i kontroverzu - kao i EmDrive. Prvi put opisano prije gotovo dvadeset godina, EmDrive djeluje pretvarajući električnu energiju u mikrovalne pećnice i usmjeravajući to elektromagnetsko zračenje kroz stožastu komoru. Teoretski, mikrovalne pećnice mogu vršiti pritisak na zidove komore i stvoriti dovoljno potiska za pomicanje svemirske letjelice u svemir. Za sada, međutim, EmDrive postoji samo kao laboratorijski prototip, a još je nejasno je li uopće sposoban stvarati potisak. Ako se dogodi, onda su to sile koje nisu dovoljno jake da ih se vidi golim okom, a kamoli da se pomiče aparat.
Međutim, tijekom posljednjih nekoliko godina, nekoliko znanstvenika, uključujući NASA, tvrdili su da su uspješno stvorili potisak s EmDriveom. Ako je to istina, tražimo jedan od najvećih otkrića u povijesti svemira. Problem je u tome što je potisak primijećen u tim eksperimentima toliko mali da je teško utvrditi postoji li uopće.
Rješenje je razviti instrument koji može mjeriti ove manje manifestacije potiska. Stoga je tim fizičara s njemačkog Technische Universität Dresden odlučio stvoriti uređaj koji će riješiti ovaj problem. Projekt SpaceDrive, koji vodi fizičar Martin Taimar, govori o stvaranju instrumenta tako osjetljivog i neosjetljivog na smetnje da će jednom i zauvijek završiti raspravu. U listopadu su Taimar i njegov tim na Međunarodnom kongresu astronautike predstavili svoj drugi niz eksperimentalnih mjerenja, EmDrive, a njihovi će rezultati biti objavljeni u Acta Astronautici ovog kolovoza. Na temelju rezultata eksperimenata, Taimar kaže da nas razrješenje sage s EmDriveom čeka za nekoliko mjeseci.
Mnogi znanstvenici i inženjeri ne vjeruju u EmDrive jer krši zakone fizike. Čini se da mikrotalasi koji guraju zidove komore EmDrive stvaraju potisak ex nihilo, to jest iz ničega, što ide protiv očuvanja zamaha - djelovanja i nema reakcije. Zagovornici EmDrivea, zauzvrat, traže odgovore u pametnim interpretacijama kvantne mehanike, pokušavajući razumjeti kako bi EmDrive mogao funkcionirati bez kršenja newtonske fizike. "S teorijskog stajališta, nitko to ne shvaća ozbiljno", kaže Taimar. Ako je EmDrive sposoban stvoriti potisak, kao što neke grupe tvrde, "nitko nema pojma odakle dolazi". Kada u znanosti postoji teorijski jaz ove veličine, Taimar vidi samo jedan način da se to zatvori: eksperimentalni.
Promotivni video:
Krajem 2016. Taimar i još 25 fizičara okupili su se u parku Estes u Koloradu na prvoj konferenciji o EmDriveu i povezanim egzotičnim pogonskim sustavima. Jedna od najzanimljivijih prezentacija održao je Paul Marsh, fizičar u NASA-inom laboratoriju Eagleworks, gdje je zajedno s kolegom Haroldom Whiteom testirao razne prototipove EmDrive-a. Prema Marsh-ovu izlaganju i naknadnom izvještaju objavljenom u Journal of Propulsion and Power, on i White primijetili su nekoliko desetina mikropokretača potiska u svom prototipu EmDrive. Za usporedbu, jedan SpaceX Merlin motor proizvodi oko 845.000 Newtonskog potiska na razini mora. Međutim, problem za Marsh i White bio je taj što njihova eksperimentalna postava uključuje više izvora smetnji, pa nisu mogli sa sigurnošću reći što je uzrokovalo potisak.ili određenu prepreku.
Taimar i tim iz Dresdena koristili su točnu kopiju prototipa EmDrive koji se koristio u NASA-inom laboratoriju. To je skraćeni bakreni stožac - s odrezanim vrhom - dugim podnožjem. Ovaj je dizajn izumio inženjer Roger Scheuer, koji je prvi put opisao EmDrive 2001. godine. Tijekom ispitivanja, EmDrive konus se postavlja u vakuumsku komoru. Izvan kamere uređaj stvara mikrovalni signal koji se preko koaksijalnih kabela prenosi na antene unutar konusa.
Ovo nije prvi put da je tim u Dresdenu pokušao izmjeriti gotovo neprimjetnu snagu. Stvorili su slične uređaje za rad na ionskim motorima, koji se koriste za precizno pozicioniranje satelita u svemiru. Ovi mikronewton motori pomažu satelitima u otkrivanju slabih pojava poput gravitacijskih valova. No, za proučavanje EmDrivea i sličnih motora bez goriva bit će potrebna nanonewton rezolucija.
Novi je pristup bio upotreba torzijske vage, ravnoteže tipa klatna koja mjeri količinu zakretnog momenta primijenjenog na os klatna. Manje osjetljivu verziju ove bilance koristila je i NASA-ina ekipa kada su odlučili da EmDrive stvara potisak. Da bi precizno izmjerili ovu malu silu, dresdenska ekipa koristila je laserski interferometar za mjerenje fizičkog pomaka utega koji je proizveo EmDrive. Njihove torzijske vage imaju nanonewton rezoluciju i podržavaju nekoliko kilograma potisnika, rekao je Taimar, što ih čini najosjetljivijim ljestvicama potiska koje postoje.
Ali doista osjetljivi utezi neće biti od pomoći ako ne možete utvrditi je li otkrivena sila potisna, a ne vanjska smetnja. I postoje mnoga alternativna objašnjenja za opažanja Marsha i Whitea. Da bi utvrdili stvara li EmDrive potisak, znanstvenici moraju biti u mogućnosti zaštititi uređaj od smetnji magnetskih polja Zemlje, seizmičkih vibracija u okolišu i toplinskog širenja EmDrive povezanog s mikrovalnim grijanjem.
Taimar je rekao da će se uvođenjem problema torzijske ravnoteže - radi bolje kontrole napajanja i zaštite magnetskih polja EmDrive - riješiti brojnih problema smetnji. Bilo je mnogo teže riješiti problem "toplinskog odljeva". Kada se snaga primjeni na EmDrive, bakreni konus se zagrijava i širi, pomičući svoje težište toliko da torzijska ravnoteža registrira silu koja bi se mogla zamijeniti za vuču. Taiman i njegov tim nadali su se da će promjena orijentacije motora pomoći u rješavanju ovog problema.
U 55 pokusa, Taimar i njegovi kolege zabilježili su prosječno 3,4 mikronewtona sile iz EmDrivea, što je bilo vrlo slično onome što su pronašli u NASA-i. Jao, ove sile očito nisu došle do ispitivanja toplinskog pomaka. Oni su bili karakterističniji za toplinsko širenje od potiska.
Ali za EmDrive nadu nije izgubljeno. Taimar i suradnici također razvijaju dvije dodatne vrste potisnih utega, uključujući i supravodičnu ravnotežu, koja će pomoći u uklanjanju lažnih pozitivnih rezultata uzrokovanih toplinskim odljevom. Ako na ovoj ljestvici pronađu silu iz EmDrive-a, vjerovatno je da je to zaista potisak. Ali ako vaga ne otkrije bilo kakav potisak, to će značiti da su sva prethodna zapažanja EmDrive potiska bila lažno pozitivna. Taimar se nada da će pravomoćnu presudu dobiti prije kraja godine.
Ali čak ni negativni rezultati neće značiti presudu EmDriveu. Postoje i mnoge druge vrste motora bez goriva. A ako znanstvenici ikad razviju nove oblike pokreta niskog potiska, ultra osjetljive vučne vage pomoći će odvajanju fikcije od činjenica.
Ilya Khel