[Перевод] На Марс за 70 дней. Фантастика или реальность?

Спустя несколько месяцев слухов и пересудов, НАСА всё же выпустила результаты долгожданного исследования спорной двигательной установки EmDrive. Работа недавно была опубликована в журнале Journal of Propulsion and Power, где все работы проходят экспертную оценку, принадлежащем Американскому институту аэронавтики и астронавтики. Если электромагнитная технология окажется надёжной, она может радикально поменять способ перемещения людей в космосе, и открыть возможность долететь до Марса всего за 70 дней. Но у идеи хватает скептиков, уверенных, что двигатель – это не факт, а научная фантастика. Критики любят указывать на нарушение двигателем одного из фундаментальных законов физики: для каждого действия есть равное и противоположно направленное противодействие. Пока научный мир жужжит от возбуждения, журнал UConn Today набрал профессора технических наук Брайса Кассенти [Brice Cassenti], эксперта по сложным двигательным системам, чтобы тот помог нам разобраться в происходящем.

В: Что собой представляет двигательная система EmDrive и что отличает её от остальных?

О: EmDrive использует электромагнитные волны (используемые, к примеру, в радиолокационных установках), для создания тяги – что, в общем-то, является первым требованием к любому ракетному двигателю. Двигатель состоит из усечённой конической медной оболочки с пластмассовым (полиэтиленовым) диском, закрывающим узкий конец усечённого конуса. Внутри медной оболочки создаётся электромагнитная волна, тем же способом, которым создаются волны в микроволновой печке. Уникальна система тем, что устройство не использует традиционного реактивного топлива. Вместо этого, проще говоря, электромагнитные волны скачут внутри конуса таким образом, что, по заявлениям некоторых людей, приводят к появлению тяги. В тестах НАСА сообщалось о тяге в 1,2 мН на кВт, появлявшейся в вакууме, что представляет собой очень малое, но заметное, движение. Не зависящий от традиционного топлива EmDrive сделал бы космические корабли легче, и устранил бы необходимость в огромных количествах топлива, требуемого для запуска космического корабля к отдалённой цели.

В: Чем подкрепляется весь этот скептицизм, и что вы думаете по этому поводу?

О: Хотя EmDrive вроде бы и выдаёт тягу в этих тестах, в процессе испытаний не появляется никакой исходящей массы или частиц. Это нарушение третьего закона Ньютона, говорящего, что для каждого действия есть равное и противоположно направленное противодействие. Действие и противодействие – прямой результат сохранения импульса. Нарушение такого базового закона, как закон сохранения импульса, отвергнет большую часть основ всей известной физики. Поэтому многие учёные и инженеры считают, что измеренная тяга появилась из-за ошибки эксперимента. К этому добавляется и то, что у людей, верящих в правильность результата, нет никакого правдоподобного физического объяснения явления. К примеру, электрические токи разогревают компоненты двигателя, расширяющегося в экспериментах, и это движение можно принять за движущую силу. Очень сложно устранить подобные эффекты, хотя авторы статьи попытались устранить не только эти температурные эффекты, но и множество других возможных источников экспериментальных ошибок. Чрезвычайно сложно быть уверенным в том, что все возможные источники ошибок устранен. Единственный метод – создать гипотезу или теорию, которую можно было бы проверить независимо.

В: То, что исследование НАСА прошло экспертную оценку, рекламируется, как важный шаг. Что на самом деле означает одобрение экспертов в исследовании, находящемся в процессе развития?

О: Экспертная оценка важна, поскольку это означает, что работу проверили другие эксперты, и результаты оказались достаточно профессиональными и важными для того, чтобы поделиться ими с общественностью. Но это не означает, что эксперты сочли результаты верными. Эксперт, оценивавший эту работу, с которым я говорил ещё до публикации её в журнале, не считает, что она указывает на какую-то новую физику. Но он посчитал, что результаты вышли достаточно сбивающими с толку для её публикации.

В: Если EmDrive работает, значит ли это, что Ньютон был неправ, и существуют загадочные аспекты физики, которые нам не ясны?

О: Если результаты верны, они однозначно указывают на новую физику. Уже было показано, что законы Ньютона неприменимы к большим скоростям (где работает специальная теория относительности), в сильных гравитационных полях и с очень мелкими молекулами. Но Ньютон по большей части прав. Конечно же, многие аспекты физики нам непонятны. Некоторые из них настолько загадочны, что мы даже не знаем, с чего начать!

В: Все испытывают радостное возбуждение по поводу тестирования EmDrive в космосе в качестве следующего шага. Какие преимущества есть у тестирования устройства в космосе, нежели на Земле?

О: Если EmDrive проверят в космосе, то ускорение можно будет измерять напрямую, что устранит всю путаницу, связанную с измерением сил. В космосе будет идеальный вакуум, устройство не нужно будет размещать в вакуумной камере, там будет невесомость, что исключит необходимость в поддерживающем оборудовании (текущие тесты полагаются на балансир для измерения сил). Но космические миссии дорогие – запуск на орбиту одного килограмма веса стоит $10 000. Возможно, лучше было бы сначала попытаться экспериментально найти причину появления тяги, и только когда стоимость наземных экспериментов начнёт приближаться к стоимости орбитальной миссии, нужно будет проводить эксперимент в космосе.

В: Хотите ли вы добавить что-либо ещё по поводу EmDrive для лучшего понимания?

О: Нет, но за мою профессиональную карьеру я видел несколько таких удивительных экспериментов или теоретических результатов, появлявшихся в литературе, подверженной экспертным оценкам. И пока что реальностью оказалось лишь существование чёрных дыр. Так что, по моему опыту, возможность того, что эта тема выдержит последующий анализ и эксперименты, небольшая. Но не нулевая.