Сменить фон сайта
Новое - из глубины
Сайт Центра и Исследовательской Творческой Группы (ИТГ) «Солярис»
  (Облегчённая версия)
Страница загружена 06 Марта 2021 года (суббота) 12:59:50 
.
АКТУАЛЬНАЯ МЫСЛЬ: «Шахматы - это не развлечение, а сложная система со своими Законами»
.
Вход/регистрация
Войти

Регистрируясь на сайте,
Вы соглашаетесь
c Правилами участия в деятельности сайта Соляриса


Что даст вам регистрация на сайте?

  • Быстрый просмотр всех новых событий на сайте
  • Участие в дискуссиях на форуме Соляриса
  • Возможность добавлять материалы
  • Отправка сообщений другим пользователям
  • Вход на все сайты системы Ucoz без регистрации
  • И многое другое...

Зарегистрироваться!


Главное меню



Активность на сайте

Новое на сайте
 


Поиск по сайту

Наш опрос
Можете ли вы оценить этот сайт?
Всего ответов: 59

Важные даты
12 Апреля 2015Поздравляем с праздник... (2)
28 Сентября 2014112 лет со дня рождени... (0)
30 Августа 2014129 лет со дня полёта ... (0)




Общероссийский рейтинг школьных сайтов


.
Новостной материал

Категория: Новости техники
Опубликовал: Sol · Дата и время публикации: 09 Октября 2016 года (суббота) 09:57:59
Просмотров: 688 · Комментариев: 0
Рейтинг по пятибалльной шкале: 0.0 (количество проголосовавших: 0)

EmDrive - двигатель, нарушающий закон сохранения импульса?



Обычная ракета приводится в движение за счёт реактивной тяги, возникающей вследствие потери аппаратом части своей массы. Однако двигатель EmDrive, состоящий из магнетрона и закрытого конического резонатора, создаёт тягу, но не производит выбросов каких-либо частиц. Это означает, что он нарушает закон сохранения импульса. Сила тяги двигателя пока небольшая: от сотых долей до сотен ньютонов. Предложено немало объяснений физических принципов работы этого устройства. Однако, также есть соображения, что обнаруженный эффект является экспериментальной ошибкой, возникшей вследствие не слишком чисто поставленного эксперимента.

Двигатель EmDrive представляет собой устройство из магнетрона, генерирующего микроволны, которые направляются в металлический, полностью закрытый резонатор конической формы с высокой добротностью, имеющий бОльшую площадь на одном конце и диэлектрический резонатор в передней узкой части. Внешне агрегат напоминает положенное на бок ведро. Из резонатора двигателя при его работе не зафиксированы выбросы фотонов или других частиц - то, что объяснило бы возможное появление тяги и выполнение закона сохранения импульса.

Прототип силовой установки впервые продемонстрировал в 2002 году британский инженер Роджер Шойер. Прототип развивал тягу 0,02 Н при мощности магнетрона 850 Вт. Устройство могло работать всего несколько десятков секунд из-за перегрева магнетрона.
К октябрю 2006 года автор довёл тягу двигателя до 0,1 Н, применив, к тому же, водяное охлаждение.
В 2010 году китайский исследователь Чжуан Янг довёл тягу двигателя до 0,72 Н при мощности магнетрона 2500 Вт.


Демонстрационный образец EmDrive развивает тягу 96 миллиньютонов при входной мощности 334 ватт
Фото: emdrive.com




EmDrive привлек внимание многих учёных, инженеров и энтузиастов из разных стран. Большинство экспериментов обнаружило небольшую тягу и не смогло подтвердить или опровергнуть работоспособность агрегата. Это связано с необходимостью высокой точности и чистоты измерений тяги и недостаточным учётом флуктуаций (в том числе тепловых).

Тем не менее, физики предлагают возможные объяснения силы тяги у EmDrive. Вот два последних и наиболее интересных.
 
1) Массивный фотон

Физик Майкл Маккалош из Плимутского университета (Великобритания) предположил существование модифицированной массы фотона, обусловленной эффектом Унру (появление теплового излучения в ускоренно движущейся системе отсчёта при его отсутствии в инерциальной, то есть движущейся равномерно и прямолинейно, в частности, покоящейся). Это явление носит квантовый характер, связано с перестройкой физического вакуума и является, по-видимому, единственным приемлемым объяснением механизма излучения чёрных дыр, впервые описанного Хокингом. У основания резонатора излучение Унру имеет меньшую длину волны, а у вершины - большую. Эта разница обусловлена различием эффективных масс фотонов. К движению полости EmDrive в направлении её вершины, по мнению Маккалоша, приводит именно закон сохранения импульса. Физик привел расчёты тяги, которую способен развивать EmDrive согласно представленной им теории. Предсказываемые ею значения тяги составляют 3.8, 149, 7.3, 0.23, 0.57, 0.11, 0.64 и 0.02 миллиньютона. По порядку это совпадает со значениями, измеренным ранее другими специалистами в ходе экспериментов с EmDrive (16, 147, 9, 0.09, 0.05, 0.06, 0.03, и 0.02 миллиньютона). Кроме того, что работа Маккалоша позволяет получить порядки значений тяги EmDrive, она предполагает два опыта, позволяющие проверить справедливость теории учёного. Во-первых, в случае, если длина оси полости равна диаметру малого основания (вершины), то развиваемая EmDrive тяга будет иметь противоположное направление. Во-вторых, введение диэлектрика в полость повышает тягу.

Гипотеза Маккалоша использует собственную теорию о ненулевой инертной (то есть обусловленной не тяготением, а движением) массе фотона. Кроме того, в работе учёного предполагается, что скорость света внутри полости меняется (по крайней мере, эффективно). Эти предположения противоречат современной физике и, вероятно, с трудом найдут понимание учёных.
 
2) Фотоны без волн

Другое объяснение работы EmDrive предложили финские физики. Возникновение тяги в двигателе они объяснили деструктивной интерференцией микроволн (то есть их гашением - наложением колебаний с противоположными фазами). Это приводит к выделению из множества всех частиц в резонаторе EmDrive пар фотонов, находящихся в противофазе друг с другом. Они, по мнению учёных, и уносят импульс в сторону, обратную к наблюдаемому в экспериментах движению агрегата. Взаимодействие таких фотонов приводит к появлению электромагнитной волны с нулевой поляризацией, которая, тем не менее, переносит импульс. Природу явления удобно пояснить на примере деструктивной интерференции волн на поверхности воды. В этом случае минимум одной волны накладывается на максимум другой, и, несмотря на наличие волн, на поверхности воды их не заметно. В случае, рассматриваемом финнами, возникает ситуация, когда в полости как будто нет электромагнитных волн (они гасят друг друга), но есть движение фотонов (а значит, и перенос импульса).

Проверить наличие волн в EmDrive, по мнению физиков, можно, однако это потребует слишком тонких экспериментов всё с той же интерференцией. По мнению учёных, тягу производят волны, длина которых не кратна расстоянию между стенками полости. Направление тяги определяется асимметричной геометрией полости EmDrive. Если бы она была симметричной (например, строго цилиндрической, а не конусообразной), тяги бы не возникло. Учёные отмечают, что любая асимметричная полость EmDrive способна воспроизвести тягу. В этом смысле работа финских физиков подтверждает выводы Маккалоша о важности геометрии резонатора для создания тяги двигателя. Её величина не может превышать значения, определяемого разностью объёмной плотности энергий микроволн внутри полости и вакуума вне её. КПД двигателя зависит нелинейным образом от мощности микроволнового источника, а также формы и материала полости EmDrive.

Учёные осторожно отмечают, что их объяснение работы EmDrive наверняка не является окончательным и следует из переосмысления представлений о физическом вакууме (всё том же эффекте Унру), правда, не столь радикального, как у Маккалоша.

17 августа 2016 года американский исследователь Гвидо Петта объявил, что намерен запустить экспериментальный образец Cannae Drive (одна из модификаций EmDrive) на орбиту в формате CubeSat и проверить его в действии.

31 августа 2016 года научная работа NASA об EmDrive прошла экспертное ревью и принята Американским Институтом Аэронавтики и Астронавтики.


Тем не менее, многие учёные и инженеры скептически относятся к EmDrive, считая обнаруженную в нём силу тяги экспериментальным артефактом.
 

Источники: https://lenta.ru/articles/2016/06/20/emdrive/, https://ru.wikipedia.org/wiki/EmDrive, en.wikipedia.org/wiki/RF_resonant_cavity_thruster


Комментарии
 
Имя *:
Email:
Все смайлы
Код *:

Все права принадлежат Исследовательской Творческой Группе «Солярис» © 2003-2021 гг. н.э.
Сайт создан в системе uCoz Сайт создан в системе uCoz-->