За словами винахідника, цей електромагнітний двигун спростовує принципи відомої нам фізики. EmDrive пророкували звання відправної точки епохи великих космічних відкриттів і колонізації Сонячної системи, про яку так довго мріяли астрономи всього світу. На жаль, в реальності все куди прозаїчніше.
Унікальна установка здатна, наприклад, рухати у вакуумі космічний корабель... не використовуючи паливо. Так чому ж багато вчених вважали (і продовжують вважати досі), що цей винахід - чистої води шарлатанство?
Як працює EmDrive
Орбітальна станція «Тяньгун-2», на якій пройдуть випробування ЕМ двигуна
Вперше концепція електромагнітної рухової установки була опублікована ще в далекому 2002 році британською дослідницькою компанією Satellite Propulsion Research, заснованою аерокосмічним інженером Роджером Шойєром. Тоді ж громадськості був представлений і перший діючий прототип пристрою. Так-так, саме знамениті «британські вчені» винайшли фантастичний двигун, який викликав хвилю скепсису з боку наукової спільноти.
Справа в тому, що EmDrive кидає виклик всім існуючим законам фізики (про це ми вже писали). Його конструкція являє собою магнетрон, що генерує мікрохвилі, а також резонатор високої добротності - металеве «відро», пастку для мікрохвиль у формі герметичного конуса. Магнетрон (у повсякденному житті саме він забезпечує роботу мікрохвильових печей) пов'язаний з резонатором високочастотною лінією передачі, тобто звичайним коаксіальним кабелем. Надходячи в резонатор, ЕМ хвиля випромінюється в сторони обох торців з однаковою фазовою швидкістю, але з різною груповою швидкістю - саме цим, на думку творця, і обумовлений ефект.
У чому полягає відмінність між цими двома швидкостями? Потрапляючи в замкнутий простір, електрони починають поширюватися в ньому, відбиваючись від внутрішніх стінок резонатора. Фазова швидкість - це швидкість відносно відбиваючої поверхні, яка, по факту, визначає швидкість переміщення електронів. Оскільки електрони потрапляють в камеру в з одного і того ж джерела, ця величина і справді єдина для всіх. Групова швидкість, у свою чергу, являє собою швидкість електронів відносно торцевої стінки і зростає в міру руху від вузької до широкої частини конуса. Таким чином, на думку Шойєра, тиск ЕМ хвилі на широку стінку резонатора більше, ніж на вузьку, що і створює тягу.
Двигун проти ньютонівської фізики
Так чому ж вчені з цим не згодні? Основною претензією фізиків є те, що принцип роботи описуваної конструкції прямо суперечить третьому закону Ньютона, який говорить, що «дії завжди є рівна і протилежна протидія, інакше - взаємодії двох тіл один на одного між собою рівні і спрямовані в протилежні сторони». Говорячи простіше, у звичному нам просторі на кожну дію доводиться протидія, рівна за силою, але протилежна за напрямом. Цей принцип пояснює причину роботи всіх сучасних двигунів, від реактивних (газ подається назад, що рухає машину вперед) до іонних (пучок заряджених атомів рухається в один бік, а корабель в інший). У EmDrive викидів просто... ні.
Крім того, неврахованими залишаються ще кілька не таких важливих параметрів. Наприклад, автор концепції не врахував те, що ЕМ хвиля чинить тиск не тільки на торцеві, але і на бічні стінки резонатора. Після критики на свою адресу Шойєр опублікував нерецензовану роботу з поясненнями своєї точки зору, але, на думку експертів, теорія радіаційного тиску складніше представленої ним теорії.
Технології на межі фантастики
У 2013 році двигуном зацікавилося NASA. Не дивно: якщо EmDrive і справді працює так, як заявлено, то це стане справжньою революцією у сфері космічних перельотів. Пристрій випробовували в лабораторії Eagleworks у космічному центрі імені Джонсона. Роботи проводилися під керівництвом Гарольда Уайта, і в їх ході був отриманий аномальний результат - тяга величиною близько 0,0001 Н. Вайт вважає, що такий резонатор може працювати за допомогою створення віртуального плазмового тороїду, який реалізує тягу за допомогою магнітної гідродинаміки при квантових коливаннях вакууму. Умови для випробувань були обрані щадні, в 50 разів менше за потужністю, ніж досліди самого Шойєра. Вони проходили на крутильному маятнику для малих сил, який здатний виявляти сили в десятки мікроньютонів, в герметичній вакуумній камері з нержавіючої сталі при кімнатній температурі повітря і нормальному атмосферному тиску.