Объяснена работа нарушающего закон сохранения импульса двигателя EmDrive
Фото: Roger Shawyer
В двигательной установке для космических аппаратов EmDrive не нарушается закон сохранения импульса, как полагали ранее ученые. Посвященное этому исследование финских физиков опубликовано в журнале AIP Advances, кратко о нем сообщает издание Daily Mail.
Тяга EmDrive объясняется деструктивной интерференцией микроволн (то есть гашением волн — наложению колебаний с противоположными фазами). Это приводит к выделению из множества всех частиц в полости EmDrive (резонаторе) пар фотонов, находящихся в противофазе друг с другом. Они, по мнению ученых, уносят импульс в сторону, обратную к наблюдаемому в экспериментах движению агрегата.
Взаимодействие такой пары 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 на поверхности они незаметны.
Анизотропия интерферирующих фотонов в резонаторе EmDrive
Изображение: AIP Advances
По мнению ученых, тягу производят волны, длина которых не кратна расстоянию между стенками полости. Направление тяги определяется асимметричной геометрией полости EmDrive. Если бы она была симметричной, тяги бы не возникло. Ученые отмечают, что любая асимметричная полость двигателя способна воспроизвести тягу.
Величина тяги не может превышать значение, определяемое разностью объемной плотности энергий микроволн внутри полости и вакуума вне ее. При этом КПД двигателя нелинейным образом зависит от мощности микроволнового источника, а также формы и материала полости EmDrive. Ученые отмечают, что их объяснение работы двигательной установки не является окончательным и следует из переосмысления представлений о физическом вакууме.
В апреле 2016 года физик Майкл Маккалош из Плимутского университета (Великобритания) предложил свое объяснение работы двигателя EmDrive, которое использует собственную теорию о ненулевой инертной (то есть обусловленной не тяготением, а движением) массе фотона. В октябре 2015 года исследователи из Космического центра Джонсона НАСА подтвердили работоспособность EmDrive. По их словам, силовая установка позволяет достичь края Солнечной системы не за несколько десятилетий, а за несколько месяцев.
Двигатель представляет собой устройство в форме конуса из магнетрона (генерирующего микроволны) и резонатора (накапливающего энергию их колебаний). Такая конструкция позволяет, по словам создателей, преобразовывать излучение в тягу. Прототип силовой установки впервые продемонстрировал в 2002 году инженер Роджер Шойер. Экспериментальные проверки EmDrive не позволяют сделать однозначных выводов о работоспособности двигателя. Публикации статей об агрегате в рецензируемых научных журналах встречают затруднения.