Коли а НАСА інженер оголошує про новий і революційний двигун, який може перенести нас до зірок, легко захоплюватися. Але демони в деталях, і коли ви дивитесь на фактичну статтю, речі виглядають набагато менш перспективними.
Для початку стаття - це контур ідеї, а не рецензованої роботи. Як зазначає автор Девід Бернс на останній сторінці, основна концепція недоведена, її не розглянули експерти, і математичні помилки можуть існувати. Запропонований Бернісом "спіральний двигун" також був би безреакційним приводом, подібним до EM-Drive, і таким чином порушив би третій закон руху Ньютона. Було б просто відмовитися від роботи і продовжувати роботу, але я хотів би розглянути деталі, оскільки це цікава (хоча і хибна) ідея.
Почнемо взагалі з безреакційних накопичувачів. І цей спіральний двигун, і ЕМ-привід перед ним «безреакційний», тому що на відміну від традиційних ракет і тяги вони не виганяють пальне. В їх основі лежать всі ракети, засновані на третьому законі руху Ньютона, який говорить про те, що для будь-якої сили, яку ви застосуєте до своєї ракети, повинна бути рівноцінна протидія, застосована до чогось іншого. Для ракети це якесь паливо. Викиньте гарячий газ із заднього кінця ракети на високій швидкості, і згідно Третього закону Ньютона ракета рухається вперед. Простенька.
Проблема в цьому полягає в тому, що для того, щоб ваша ракета рухалася дуже швидко, вам потрібно носити з собою купу палива. Наприклад, Сатурну V потрібно було спалити близько 20 кілограмів пального на кожні 1 кілограм корисного вантажу лише для досягнення Місяця.
Все стає гірше, чим далі ви подорожуєте. Якщо ви хотіли відправити зонд до найближчих зірок, вам знадобиться близько 2000 кілограмів палива на кожен кілограм корисного вантажу, і ваша поїздка все одно займе 100 000 років. Тож можна впевнено сказати, що традиційні ракети не приведуть нас до зірок.
Безреакційний привід інший. Це надасть тягу вашій ракеті, не викидаючи пальне з заднього кінця, тому вам не потрібна вся ця зайва вага. Все, що вам потрібно, - це енергія, яку ви можете отримати від сонячних батарей або термоядерного реактора. Відношення палива до корисного навантаження було б в основному від 1 до 1. Єдиним недоліком є те, що безреакційні приводи порушують третій закон Ньютона.
Тепер ви можете стверджувати, що Ейнштейн довів Ньютона помилковим, що правда, але теорія відносності Ейнштейна погоджується з третім законом Ньютона. Так само робить і квантова теорія. Якщо безреакційні приводи працюють, то три століття фізики помиляються.
Шанувальники EM-Drive стверджують саме це. Мовляв, EM-Drive працює, тому третій закон Ньютона є неправильним. Період. Що робить цей новий Helical Engine цікавим, це те, що замість того, щоб просто порушувати третій закон Ньютона, він намагається зіграти Ньютона проти себе, використовуючи релятивістську масу.
Основна ідея полягає в тому, щоб рухати масу вперед і назад всередині ракети, як, наприклад, підстрибуючи кулю вперед-назад. Якби ви це зробили із звичайною масою, коли куля потрапила в передню частину ракети, ракета трохи рухатиметься вперед, а коли куля потрапляє в задню частину ракети, вона трохи відсунеться назад. Іншими словами, ракета просто хитається вперед і назад, коли м'яч відскакує вперед і назад.
Бернс пропонує зробити це з частинками в спіральному прискорювачі частинок. Оскільки частинки піднімаються вгору і вниз по спіралі, ракета рухається за третім законом Ньютона. Але Бернс також пропонує прискорити частинки до майже швидкості світла, оскільки вони знаходяться в передній частині ракети, і уповільнити їх ззаду. Відносність говорить про те, що частинки, що рухаються зі швидкістю світла, мають більшу масу, ніж повільніші частинки, тому вони важчі спереду ракети, ніж ззаду.
Повернувшись до аналогії з кулькою, це було б так, як якщо ваш куля магічним чином набирає масу, перш ніж потрапить у передню частину ракети, і втратить масу, перш ніж потрапить у тил. За законами Ньютона, це означає, що куля дасть ракеті більший поштовх вперед, ніж назад, і ракета прискориться вперед.
Якби ви могли використовувати чарівний кульку, що змінює масу, ця ідея спрацювала б. Але відносність все ще підпорядковується третьому закону Ньютона, тому ідея не працює в реальному світі. Бернс має рацію, що в його роботі є помилка, але це тонка.
Його конструкція лише прискорює круговий рух частинок, тому він припускає, що їх швидкість вперед і назад по осі ракети повинна залишатися незмінною. Але у відносності, оскільки маса частинок збільшується, їх швидкість вздовж осі сповільнюватиметься. Це пов’язано з релятивістськими ефектами дилатації часу та скорочення довжини. В результаті частинки надають ракеті рівний поштовх з обох кінців. Теорії Ейнштейна не дозволяють обійти Ньютона.
Справедливо кажучи, Бернс знав, що його ідея була віддаленою, тому він виклав її там, щоб інші переглянули. Це все, що стосується науки. Тому також варто трохи захоплюватися, коли висуваються такі ідеї. Більшість з них вийде з ладу, але колись один може спрацювати. Зрештою, ми могли б дістатися до зірок, але лише якщо ми готові продовжувати тестувати нові ідеї.
Джерело: Гвинтовий двигун Девід Бернс
