Vědci na Technické univerzitě v Drážďanech měřili tah „nemožného motoru“EmDrive, který nevyžaduje provoz paliva a porušuje zákon zachování hybnosti, a dospěli k závěru, že zde není žádná magie. Experiment ukázal, že registrovaný tah je vysvětlen nedostatečným stíněním instalace a v důsledku toho dříve nezohledněným vlivem magnetického pole Země. Vědci sdíleli svá zjištění na konferenci Space Propulsion Conference.
Vědci pod vedením Martina Taimara měřili tah EmDrive pomocí torzní soupravy, kterou průběžně zdokonalovala po dobu čtyř let. Princip fungování této instalace připomíná torzní rovnováhu, vynalezenou na konci 18. století a používanou k experimentálnímu testování zákonů Coulomb a Newton. Torzní vyvážení je vyvážené rameno zavěšené na svislém závitu. Když na páku působí vnější síly, otočí se a úhel vychýlení lze použít k posouzení velikosti aplikovaných sil. Při instalaci německých vědců se místo vlákna použily citlivé torzní pružiny, které držely kameru s motorem, a posun kamery se měřil pomocí laserového interferometru. To umožnilo fixovat tahovou sílu řádu několika micronewtonů.
Komora pro experiment a jeho uspořádání.
Výzkumníci se samozřejmě pokusili co nejvíce omezit možný dopad vnějších sil, které by mohly být zaměněny s tahem „nemožného motoru“. Za tímto účelem byla kamera instalována na samostatném betonovém bloku, který potlačuje vibrace základu. Komora byla evakuována na tlak řádově jednoho pascalu (100 tisíckrát méně než atmosférický), všechny důležité části instalace byly chráněny před vnějším elektromagnetickým zářením pomocí kovových plechů a také se snažily zabránit přehřátí elektroniky pomocí regulace její teploty pomocí infračervených kamer.
Před provedením základních experimentů fyzikové kalibrovali nastavení, aby se ujistili, že skutečně vyloučili všechny vnější faktory. Nakonec, při měření tahu, vědci otočili motor uvnitř komory, aby zjistili, zda na výsledky neměly vliv faktory nezohledněné. V ideální situaci, když takové faktory neexistují, by směr posunutí kamery měl být opačný ke směru tahu motoru - například při úhlu natočení motoru 0 stupňů je posun kamery kladný, při 180 stupních je záporný a při úhlu 90 stupňů zcela chybí.
Měření pomocí EmDrive ukázala mírně odlišné chování. Samozřejmě, při nulovém úhlu, tah dosáhl čtyřech micronewtonů se zesilovacím výkonem řádově dvou wattů, a když byl motor otočen o 180 stupňů, posun změnil znaménko. Ukázalo se tedy, že poměr tahu k výkonu je přibližně roven dvěma milinewtonům na kilowatt, což je téměř dvojnásobek výsledků předchozích experimentů. Nicméně v úhlu 90 stupňů fyzici stále zaznamenávali posun kamery, ačkoli to mělo být nepřítomné. Navíc, když byla síla elektromagnetických oscilací uvnitř motoru téměř stokrát potlačena, velikost tahu se prakticky nezměnila. To znamená, že tah pozorovaný v experimentu ve skutečnosti nebyl spojen s motorem, ale s nezohledněnými vnějšími faktory.
Jako takové faktory mohou působit magnetické pole Země, poznamenávají vědci. Fyzici dodávají, že všechna zařízení účastnící se experimentu byla stíněna a koaxiální kabely byly použity všude, kde to bylo možné, ale pole mohlo stále proniknout do instalace přes své klouby. Mělo by to samozřejmě být velmi oslabeno, ale velikost měřeného tahu je tak malá, že jej lze snadno připsat tomuto efektu. Ve skutečnosti je síla zemského magnetického pole přibližně 50 mikrotesla a proud, který pohání zesilovač, byl až do dvou ampér. Podle Ampérova zákona je snadné spočítat, že za takových podmínek může tah asi dvou mikronových tun vytvořit část drátu dlouhý pouze dva centimetry. Chcete-li tuto sílu eliminovat, stíňte současně zesilovač i kameru,zvětšení velikosti kovové Faradayovy klece. Autoři článku zdůrazňují, že ve všech předchozích měřeních tahu EmDrive nebylo takové stínění provedeno, a proto by měly být pečlivě zkontrolovány jejich výsledky.
Lidé dlouho snili o mezihvězdném cestování, ale mnoho technických problémů brání splnění tohoto snu. Jednou z největších je potřeba nést na palubě kosmické lodi obrovské množství paliva, protože zatím nemáme jiné technologie, které by nám umožnily vyvíjet vysoké rychlosti ve vesmíru. Spoléháme na tryskový tah, a to je jeden z problémů.
Propagační video:
Aby mohla kosmická loď letět s nejbližší hvězdou ke sluneční soustavě - Proxima Centauri, (vzdálenost asi 4,2 světelných let), bude to vyžadovat množství paliva, srovnatelné s hmotností Slunce.
V současné době se vyvíjí alternativní způsoby, jak urychlit kosmickou loď, například pomocí stejných slunečních plachet, které využívají energii slunečního větru nebo laserového záření k pohonu. Například projekt Průlomová hvězdashot navrhuje vypustit do lodě Proxima Centauri malé lodě (o hmotnosti přibližně jeden gram), které budou urychleny slunečním větrem a dosáhnou hvězdy během dvaceti let. Takové technologie však nelze přizpůsobit lidské velikosti.
Motor EmDrive, další alternativa k tryskovému pohonu, ukázal slib jako technologii, která nám otevře cestu k mezihvězdnému cestování. Motor navrhl Roger Scheuer již v roce 1999. Skládá se z asymetrického rezonátoru a magnetronu, který do něj směruje elektromagnetické záření a excituje stojící elektromagnetické vlny. V důsledku toho, díky asymetrii struktury, vlny vytvářejí různé tlaky na stěny motoru a jsou zdrojem tahu.
Provoz takového motoru porušuje zákon zachování hybnosti, jeden ze základních zákonů fyziky. Četné experimenty však tvrdily, že EmDrive stále vytváří trakci. Například v novinách zveřejněném v listopadu 2016 inženýři na NASA uvedli tah asi 80 mikronů s aplikovaným elektrickým výkonem asi 60 wattů. A v září loňského roku čínští vědci také oznámili funkční prototyp motoru, „nemožný“z hlediska vědy.
Nikolay Khizhnyak