В конце июля мировые средства массовой информации сообщили о том, что немецкие ученые подтвердили работоспособность электромагнитного двигателя для космических аппаратов, который уже полтора десятка лет считают «просто невозможным», так как он, дескать, нарушает законы физики. И тем не менее есть новые доказательства того, что космический двигатель, который не нуждается в топливе, вполне реален.
Как известно, для передвижения в космосе мы используем третий закон Ньютона – «действие равно противодействию», для чего выбрасываем посредством ракетного двигателя некое вещество, которое называется «рабочее тело». Чем больше масса рабочего тела, тем быстрее мы разгонимся, чем больше скорость его истечения – тем быстрее будем лететь. Поскольку приходится выбирать из разных достоинств, мы запускаем на орбиту ракеты на химическом топливе, например керосине и жидком кислороде.
А вот в двигателе EmDrive, который разработал и испытал в 2002 году британский инженер Роджер Шойер, вообще ничего не выбрасывается – это просто некое коническое ведро, с днищами на торцах, к которому подключены магнетроны из микроволновки, и все – отправляйся в дальний космос. До Луны за четыре часа, до Марса за 70 дней, до Плутона всего за 18 месяцев вместо девяти лет. Это фантастические цифры. И вот из-за этой фантастики, удивительной простоты и некоторой «аскетичности» EmDrive, наверное, и назвали двигателем «невозможным» и противоречащим физическим законам.
Космическое «ведро»
Принцип космического двигателя EmDrive очень прост. Магнетрон (аналогичный тем, что стоят в наших микроволновках) генерирует электромагнитные волны, которые распространяются по волноводу – тому самому «ведру» с крышками по торцам.
Если взять волновод цилиндрический, то распространение волн в обоих его концах было бы одинаковым. Но если изменить форму волновода, сделать эту трубу конической, то произойдет интересная вещь – в широкой части кванты микроволн будут двигаться свободнее, нежели в узкой части, где они будут чаще отражаться от стенок волновода. И возникнет, по словам изобретателя, тяга, направленная в сторону узкого конца.
Если смотреть на процесс с точки зрения классической физики, то сразу может показаться, что тут что-то не так, потому что никакого прямого отражения квантов микроволн от внутренних стенок не происходит и за пределы «ведра» они не улетают. Формально, если оперировать классической ньютоновской физикой, никакой результирующей тяги ни в одном направлении быть не может.
Возможно, «ведро» Шойера требует применения специальной теории относительности и появление тяги связано с не до конца изученными процессами на уровне квантовой физики
Тем не менее она, пусть и небольшая, все же наблюдается, о чем и говорят последние исследования ученых из Дрезденского технологического университета под руководством Мартина Таймара – профессора и заведующего кафедрой космических систем. Ранее, в 2014 году, группа по изучению реактивных систем под руководством Гарольда Уайта из Центра космических исследований Джонсона также исследовала EmDrive и получила обнадеживающие результаты.