Співробітник Центру космічних польотів імені Маршалла NASA Девід Бернс (David Burns) запропонував концептуальну схему двигуна для космічних подорожей, який не використовує реактивну тягу і повинен призводити до порушення закону збереження імпульсу. Принцип роботи полягає у використанні релятивістської поправки до імпульсу тіла, що швидко рухається, йдеться в презентації, розміщеній на сервері NASA для технічних звітів.
Всі використовувані сьогодні в космічній індустрії двигуни є реактивними - вони прискорюються за рахунок викидання струменя речовини в протилежну від напрямку руху сторону. Зазвичай застосовуються хімічні двигуни, в яких викидаються продукти реакції палива і окислювача. Також використовуються іонні двигуни, в яких тягу створюють прискорені в електромагнітних полях іони, але їх тяга невелика.
Кілька років тому активно обговорювався «неможливий» двигун EmDrive. Його основними компонентами були мідний резонатор у вигляді усіченого конуса і джерело мікрохвильового випромінювання - магнетрон. За твердженнями творців, несиметрична форма резонатора призводила до встановлення всередині специфічних електромагнітних коливань, які чинили на широку основу трохи більший тиск, ніж на вузький, в результаті чого виникала тяга. На даний момент остаточного рішення з приводу працездатності установки немає, але в більшості досліджень не вдалося виявити заявленого ефекту.
Девід Бернс опублікував схему зовсім іншого двигуна, функціонування якого з точки зору закону збереження імпульсу також спірне. Принцип роботи полягає у використанні релятивістської поправки до імпульсу при русі з навколосвітньою швидкістю, яка повинна дозволяти тілу всередині двигуна періодично чинити тиск на протилежні стінки.
Принцип роботи нового двигуна можна зрозуміти з класичного аналога - грузика всередині коробки. Якщо грузик без тертя рухається всередині порожнини і відбивається від її стінок, то він періодично віддає їм імпульс. Однак закони механіки Ньютона забороняють при цьому рухатися центру мас системи - якщо дивитися зовні, то коробка буде здійснювати коливальні рухи біля положення рівноваги.
Однак якщо уявити ситуацію, що властивості грузика змінюються залежно від напрямку руху, то він зможе чинити на протилежні стінки різний вплив, який буде з часом підсумовуватися і поступово прискорювати всю систему. У класичній фізиці таке явище неможливе, але Бернс пропонує обійти це обмеження за рахунок ефектів Спеціальної теорії відносності.
Згодна цій теорії, імпульс тіла дорівнює не тільки виробу маси на швидкість, також необхідно помножити цю величину на гамма-фактор, який при невеликих швидкостях дуже близький до одиниці, але при прагненні до швидкості світла зростає. Згідно з концепцією, грузик повинен бути замінений на кільце з іонів, які треба прискорювати при русі всього пучка в одному напрямку і уповільнювати в іншому випадку. При цьому установка стає схожа на прискорювач частинок з магнітним полем, через що траєкторії частинок приймуть спіральний вигляд. Ця обставина лягла в основу авторської назви «спіральний двигун» (Helical Engine).
Для оцінки тяги двигуна Бернс наводить результати моделювання для конкретних параметрів. У цьому прикладі довжина порожнини становить 120 метрів, малий радіус, на якому обертаються іони після уповільнення, - приблизно 3,2 метра, а великий - 3,5 метра. У симуляції використовувалися альфа-частинки (ядра гелію), швидкість яких змінювалася від 99 до 99,05 відсотків швидкості світла, що відповідає гамма-факторам 7,09 і 7,26. Всього в пучці було приблизно 1,6 1012 частинок, а магнітне поле становило від 13,16 до 13,79 тесла. В результаті роботи такого двигуна за твердженням Бернса виходить сумарна тяга близько одного ньютона при сумарному енергоспоживанні в 165 мегават.
У висновку автор пише, що його ідея фактично являє собою запуск у космос синхротрону, що споживає мегавати енергії для генерації крихітної тяги, що не є достатнім обґрунтуванням для побудови. Однак потенційно система володіє надзвичайно високим питомим імпульсом, що теоретично дозволяє їй прискорюватися майже до швидкості світла. При цьому питання із законом збереження імпульсу Бернс залишає без відповіді: він передбачає, що він може забиратися у вигляді випромінювання, але остаточної ясності немає.
Раніше з нульовим результатом завершився проект Google з відтворення експериментів в області холодного ядерного синтезу.