Când un NASA inginer anunță un motor nou și revoluționar care ne-ar putea duce la stele, este ușor să ne entuziasmăm. Dar demonii sunt în detalii, iar atunci când te uiți la articolul propriu, lucrurile arată mult mai puțin promițătoare.
Pentru început, articolul este o prezentare a unei idei, nu o lucrare revizuită de la egal la egal. După cum subliniază autorul David Burns în ultima pagină, conceptul de bază nu este dovedit, nu a fost revizuit de către experți și pot exista erori matematice. „Motorul elicoidal” propus de Burns ar fi, de asemenea, o acțiune fără reacție similară cu cea a EM-Drive și ar încălca a treia lege a mișcării de la Newton. Ar fi ușor să renunțăm la lucrări și să mergem mai departe, dar aș dori să mă uit la detalii, deoarece este o idee interesantă (deși defectuoasă).
Să începem cu unități de reacție în general. Atât acest motor elicoidal, cât și unitatea EM înainte de a fi „fără reacție”, deoarece, spre deosebire de rachetele și propulsoarele tradiționale, acestea nu expulză combustibil. În centrul lor, toate rachetele se bazează pe a treia lege a mișcării lui Newton, care spune că pentru orice forță pe care o aplici rachetei tale trebuie să existe o contra-forță egală aplicată la altceva. Pentru o rachetă, acesta este un fel de combustibil. Aruncați gaz fierbinte în partea din spate a rachetei dvs. cu mare viteză, iar prin a treia lege a lui Newton, racheta înaintează. Ușor de mazăre.
Problema cu aceasta este că, pentru a face rachetă să meargă cu adevărat rapid, trebuie să purtați o grămadă de combustibil cu voi. Saturn V, de exemplu, trebuia să arde aproximativ 20 de kilograme de combustibil pentru fiecare 1 kilogram de sarcină utilă tocmai pentru a ajunge pe Lună.
Lucrurile se agravează cu cât călătoriți mai departe. Dacă ați dori să trimiteți o sondă la cele mai apropiate stele, ar fi nevoie de aproximativ 2.000 de kilograme de combustibil pentru fiecare kilogram de sarcină utilă, iar călătoria dvs. va dura încă 100.000 de ani. Așadar, este sigur să spunem că rachetele tradiționale nu ne vor duce la stele.
O unitate de reacție este diferită. Aceasta ar furniza rachetă fără a arunca combustibil în partea din spate, deci nu ai nevoie de toată greutatea în plus. Tot ce ai nevoie este puterea pe care o poți obține de la panouri solare sau un reactor de fuziune. Raportul dintre combustibil și sarcină utilă ar fi practic de la 1 la 1. Singurul dezavantaj este că motoarele fără reacție încalcă legea a treia a lui Newton.
Acum, puteți susține că Einstein a dovedit Newton greșit, ceea ce este adevărat, dar teoria relativității Einstein este de acord cu a treia lege a lui Newton. La fel și teoria cuantică. Dacă motoarele fără reacție funcționează, atunci trei secole de fizică sunt greșite.
Fanii EM-Drive argumentează exact acest lucru. Ei spun că funcția EM-Drive funcționează, așa că a treia lege a lui Newton este greșită. Perioadă. Ceea ce face ca acest nou motor elicoidal să fie interesant este că, în loc să încalce simpla a treia lege a lui Newton, încearcă să joace Newton împotriva sa folosind o masă relativistă.
Ideea de bază este să mutați o masă înainte și înapoi într-o rachetă, cum ar fi săriți o minge înainte și înapoi. Dacă ați face asta cu o masă normală, când mingea lovește în fața rachetei, racheta s-ar muta un pic înainte și când mingea lovește în spate racheta s-ar muta un pic înapoi. Cu alte cuvinte, racheta s-ar plimba doar înainte și înapoi, în timp ce mingea sări înainte și înapoi.
Burns propune să faceți acest lucru cu particule într-un accelerator elicoidal de particule. Așadar, în timp ce particulele urcă și coboară în elicelă, racheta se mișcă prin a treia lege a lui Newton. Dar, de asemenea, Burns propune accelerarea particulelor la viteza aproape a luminii, întrucât sunt în partea din față a rachetei și încetinirea acestora în spate. Relativitatea spune că particulele care se deplasează aproape de viteza luminii au o masă mai mare decât particulele mai lente, deci sunt mai grele în partea din față a rachetei decât în partea din spate.
Revenind la analogia mingii, aceasta ar fi ca și cum mingea ta câștigă masă înainte să lovească fața rachetei și să piardă masă înainte să lovească în spate. Conform legilor lui Newton, aceasta înseamnă că mingea ar da rachetei o apăsare mai mare înainte decât înapoi și rachetă ar accelera înainte.
Dacă ai putea folosi o minge magică care se schimbă în masă, această idee ar funcționa. Dar relativitatea se supune în continuare celei de-a treia legi a lui Newton, deci ideea nu funcționează în lumea reală. Burns are dreptate că există o eroare în lucrarea sa, dar este una subtilă.
Proiectarea sa accelerează doar mișcarea circulară a particulelor, așa că el presupune că viteza lor înainte și înapoi de-a lungul axei rachetei ar trebui să rămână constantă. Dar în relativitate, pe măsură ce masa particulelor crește, viteza lor de-a lungul axei s-ar încetini. Acest lucru se datorează efectelor relativiste ale dilatării timpului și contracției lungimii. Ca urmare, particulele dau rachetei o apăsare egală la ambele capete. Teoriile lui Einstein nu vă permit să vă ocoliți de Newton.
În echitate, Burns știa că ideea lui este o lovitură lungă, motiv pentru care a pus-o acolo pentru ca ceilalți să-i revizuiască. Cam asta este știința. Acesta este și motivul pentru care merită să fii puțin încântat atunci când sunt prezentate idei de genul acesta. Cei mai mulți dintre ei vor eșua, dar într-o zi, doar unul poate funcționa. Până la urmă am putea ajunge la stele, dar numai dacă suntem dispuși să continuăm să testăm idei noi.
Sursă: Motor elicoidal de David Burns
