Ponad 20 lat po przedstawieniu EmDrive jest nadal testowany w laboratoriach na całym świecie, w tym w agencji Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych, która prowadzi projekty badawcze dla Sił Zbrojnych Stanów Zjednoczonych, DARPA. Kiedy DARPA włożyła pieniądze w kontrowersyjny EmDrive w 2018 roku, wyglądało to na wielki hazard. Wielu fizyków odrzuciło rewolucyjny silnik kosmiczny stwierdzając że to zwykłe fałszerstwo.
Teraz projekt EmDrive wszedł w drugą fazę. W międzyczasie inne zespoły mają nadzieję na ostateczną demonstrację tej technologii jeszcze w tym roku.
“Jest to technologia, która może zmienić oblicze podróży kosmicznych i zobaczymy, jak pojazdy po cichu podnoszą się z podkładek startowych i sięgają poza układ słoneczny”, powiedział Mike McCulloch, wykładowca geomatyki na Uniwersytecie w Plymouth w Wielkiej Brytanii i szef projektu EmDrive firmy DARPA. “Możemy wysłać bezzałogową sondę do Proxima Centauri w długi lot.
“Teoretyczne prognozy osiągów oparte na modelach doprowadziły do powstania nowych konstrukcji silników, a te nowe konstrukcje mogą pomóc w przyszłych działaniach rozwojowych i testowych”, powiedział rzecznik DARPA w wywiadzie.
Napęd jest nadal aktywny
Oryginalny EmDrive, zbudowany w 1998 roku przez Rogera Shawyera, jest szczelną rurą miedzianą, która jest szersza na jednym końcu niż na drugim. Według Shawyera, mikrofale odbijające się od tuby wywierają więcej siły w jednym kierunku niż w drugim, tworząc impakt bez konieczności stosowania paliwa napędowego. Krytycy uważają, że wyniki eksperymentów muszą być błędne, a McCulloch uważa, że nie rozumiemy jeszcze fizyki.
McCulloch opracował teorię kwantowej bezwładności (QI), która wyjaśnia efekt i opisuje, w jaki sposób może ona pomóc w ludzkich podróżach kosmicznych. McCulloch poświęcił wiele czasu w ciągu ostatnich 18 miesięcy na dopracowanie tej teorii i sprawdzenie, jak jej przewidywania odpowiadają wynikom w laboratorium.
Jose Luis Perez Diaz w Madrycie w Hiszpanii i Martin Tajmar w Dreźnie są odpowiedzialni za stronę eksperymentalną projektu. Tajmar potwierdza, że w lutym 2021 roku planuje opublikować dwa artykuły, jeden na temat “normalnych” urządzeń mikrofalowych EmDrives, a drugi na temat urządzeń laserowych EmDrives. Po stronie eksperymentalnej, Tajmar nadal pracuje nad wyeliminowaniem wszelkich możliwych źródeł błędów.
Na pytanie, czy mógłby mieć alternatywne wyjaśnienie dla pozornego pchnięcia zaobserwowanego we wcześniejszych testach, Tajmar mówi tylko: “Poczekaj na dokumenty…”.
Historia w pętli
Jedna z przewidywań McCullocha mówi, że ciąg można osiągnąć zarówno przy pomocy światła, jak i mikrofal. Diaz przeprowadził eksperymenty w Madrycie, aby sprawdzić tę hipotezę, używając asymetrycznej pętli włókien optycznych nawiniętych 2000 razy, którą nazywa pętlą fotonową. Tak jak w przypadku wersji mikrofalowej, liczy się asymetria. Samochód wyścigowy doświadcza różnych sił w zależności od tego, jak ostra jest krzywa, a zgodnie z QI, podobny efekt występuje w przypadku światła, które biegnie wokół krzywych o różnej krzywiznie. Diaz odkrył, że przechodzące przez pętlę fotonową impulsy laserowe generują wystarczającą siłę ciągu, aby je poruszyć.
Dużym wyzwaniem jest dokładne zmierzenie poziomu ciągu tak niskiego, że błąd eksperymentalny może radykalnie zniekształcić wyniki. McCulloch uważa, że można to rozwiązać w następnej fazie. Wprowadzając równania ciągu do oprogramowania optymalizacyjnego, McCulloch opracował silnik, który jest tysiące razy bardziej wydajny niż oryginał Shawyera. Ten projekt ma szereg kolców na jednym końcu – McCulloch mówi, że nazwano go Bart Drive na cześć kolców Barta Simpsona.
Obecna konstrukcja oblicza siłę nacisku około 0,012 Newtona (równowartość wagi spinacza do papieru lub rodzynków) dla jednego kilowata mocy, podobnie jak napędy używane do manewrowania satelitami. Ale McCulloch uważa, że potrafią to zrobić wiele lepiej i że eksperymenty to udowodnią.
Naruszenie praw fizyki
Działający EmDrive, który generuje więcej siły napędowej niż istniejące napędy kosmiczne, byłby rewolucyjny, ale teoria QI McCulloucha nie jest akceptowaną fizyką. Sednem sprawy jest prawo zachowania pędu, które stwierdza, że pęd pozostaje stały w zamkniętym systemie. Wynik ten pozostał solidny w ciągu ostatniego stulecia i jest akceptowany przez zdecydowaną większość naukowców. Z tego powodu większość krytyków nie traktuje EmDrive’a poważnie, a niektórzy kpią z niego, komentując “Magiczne kosmiczne jednorożce” (“Magic Space Unicorns“), które zapewniają siłę napędową, lub “EmDrive, bardziej jak BS Drive” (“EmDrive, bardziej jak Bollocks Drive”). Nauka jest po ich stronie, a wyparcie ich przekonań mało prawdopodobne.
Brice Cassenti, ekspert w dziedzinie zaawansowanych systemów napędowych na Uniwersytecie Connecticut, ma ogólną opinię, że EmDrive nie wydaje się wiarygodny, ponieważ narusza prawo zachowania pędu.
“Tylko fale elektromagnetyczne emitowane przez stożkową antenę mogą powodować zmiany impulsowe, które mogą generować siłę, a siła ta jest o kilka rzędów wielkości za mała”, powiedział Cassenti. Uważa on, że dalsza popularność EmDrive’a w DARPA opiera się na obietnicy tego, co będzie oferował on w przyszłości. “Wielu entuzjastycznie nastawionych ludzi chciałoby wierzyć, że jest to sposób na ucieczkę od ograniczeń znanych zasad fizycznych dotyczących napędów kosmicznych i otwarcie ludzkości na podróże do gwiazd”, powiedział Cassenti. Cassenti uważa, że ważne jest, aby odkrywać nowe i wymagające koncepcje, ale biorąc pod uwagę nieskończoną różnorodność, preferuje te ze wsparciem znanej fizyki.
“Moim zdaniem, zawsze lepiej będzie zainwestować wysiłki techniczne w istniejące ścieżki, które odpowiadają znanym zasadom fizyki i stopniowo budować naukę na nowych ścieżkach, które inżynierowie będą mogli zbadać”, mówi Cassenti. Niezależnie od tego, czy jest to technologia prawdziwa czy nie, DARPA nie jest jedyną firmą, która pracuje nad tą technologią.
McCulloch rozmawia również z konsorcjum w Kalifornii, które buduje swój własny eksperyment Horizon Drive. W skład tej grupy wchodzi Uniwersytet Południowej Kalifornii oraz organizacja, którą może on określić jedynie jako “dużą firmę lotniczą”. Ich celem jest zademonstrowanie efektu “trzewnego” tak, aby w odróżnieniu od demonstracji, każdy kto ją widzi, uwierzył w nią. McCulloch mówi, że wyniki powinny być opublikowane w tym miesiącu. Nawet Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych próbowała swoich sił w tej sprawie. Jeden z ich badaczy, Salvatore Cesar Pais, zgłosił niedawno patent na kosmiczny system napędowy ze stożkową jamą rezonansową i emiterami mikrofalowymi, które są niezwykle podobne do EmDrive. Marynarka Wojenna odmówiła omówienia tej pracy.
Są też inni działacze. Chińscy naukowcy z Northwestern Polytechnical University w Xi’an zainteresowali się pracą Shawyera na początku lat 2000. i opublikowali serię prac naukowych opisujących ich pozornie szybki postęp. Pojawiła się fala doniesień medialnych wskazujących, że przygotowują się do przetestowania swojego wynalazku w kosmosie w 2016 roku, ale od tego czasu panuje cisza.
Obecna faza projektu DARPA będzie kontynuowana do maja 2021 r. i możliwe jest, że projekt zostanie wstrzymany, chyba że dostępne będą konkretne wyniki. Po dwóch dekadach, ostateczny werdykt w sprawie EmDrive szybko się zbliża.
