Warum bringen wir keinen EmDrive in den Weltraum?

Wieder einmal steht die unmögliche Fahrt im Mittelpunkt der öffentlichen Nachrichten.

Aber bis jetzt bin ich noch unbeeindruckt. Die NASA scheint eine Menge Ressourcen geworfen zu haben, um die Lebensfähigkeit des EmDrive zu testen. Aber ich bin mir nicht sicher, ob wir näher dran sind zu wissen, ob es "funktioniert".

Warum bauen wir nicht einen Würfelsatelliten, starten ihn in die Umlaufbahn und versuchen, ihn zu Pluto hinauszuschieben?

Es scheint, als würden wir viel schneller viel nützlichere Daten erhalten.

Ist das eine Trollfrage? "aber bisher bin ich immer noch unbeeindruckt" - auch PHYSIKER ENTWERFEN NIE SACHEN "Würfel, drücke auf Pluto" Stil. Alles hat aus einem bestimmten Grund die Form/Farbe/was auch immer es ist.
@AlecTeal Ich bin unbeeindruckt, da es noch so viele mögliche Erklärungen für die Kraft gibt, die nicht rückwirkungsfrei sind, zum Beispiel thermische Auswirkungen auf die Luft. Mein Punkt ist, solange der Emdrive auf der Erde ist, werde ich ihn wie superluminale Neutrinos behandeln. Wenn es Pluto erreicht, wäre es "neue Physik". Könnte mich auch jemand daran erinnern, woher wir wissen, dass Blitze elektrisch sind?

Antworten (7)

EmDrive benötigt ca. 300 W. Sie werden es nicht von einem Cubesat bekommen. Sie benötigen über einen Meter Sonnenkollektoren oder gut 56 kg RTG-Batterie.

Es wurde auf der Erde getestet und mit Materialien und Elektronik hergestellt, die dazu bestimmt sind, unter den Umgebungsbedingungen der Erde zu funktionieren: Temperatur, Druck, Strahlung. Dinge in den Weltraum zu bringen ist nicht so einfach wie sie auf eine Rakete zu laden. Wenn sie arbeiten sollen, brauchen sie

  • ein komplexes Wärmemanagementsystem (die Ableitung von 300 W nur ​​mit Radiatoren erfordert wiederum einige wenige m^2 Radiatorfläche),
  • Stromquelle und Management (keine schönen 230V aus der Steckdose) und ein Wärmemanagementsystem dafür ( eingefrorene Batterien funktionieren nicht)
  • Die gesamte Elektronik muss gegen Weltraumstrahlung gehärtet werden (dh durch spezielle Chips ersetzt werden, die in einer Technologie mit dicken Leiterbahnen, hohen Strömen und viel Redundanz hergestellt wurden, damit fehlerhafte Partikel die Bits nicht verändern). Diese sind komplex, teuer und erfordern spezielles Know-how, ganz anders als herkömmliche Elektronik.
  • Da ist die Frage des Drucks - erstellen Sie ein sauberes Bauteil, das sicher in Epoxidharz eingebettet ist, lassen Sie eine Luftblase einschließen, und Ihr sauberes Bauteil explodiert im Orbit.
  • Da ist die ganze Telemetrie- und Funksache - also hast du deine ordentliche Fahrt weggeschickt und niemand weiß, was damit passiert ist. Der Raum ist groß.
  • Lagekontrolle und Sicherstellung, dass der Schub des Antriebs mit dem Schwerpunkt übereinstimmt. Andernfalls fliegen Sie nicht nach Pluto, sondern haben den sich am schnellsten drehenden Satelliten der Welt, der Teile ausspuckt, wenn er auseinanderbricht.

... und Geld. Wie viele Tausend Dollar pro Kilogramm? Und dieses Ding wird kein CubeSat sein. Es wird etwas in der Größenordnung von Tonnen sein.

Und wofür? Wenn es nicht funktioniert, wissen wir nicht, ob es an einem Fehler liegt oder weil es ein fehlerhaftes Konzept ist. Stellen wir zuerst sicher, dass wir etwas haben, das wir in den Weltraum schicken können.

Aber vielleicht in einem Vakuumbehälter an Bord der Mikrogravitation der Raumstation? Das scheint alle Bedenken zu beseitigen, die Sie auflisten. Und fügen Sie menschliches Management hinzu, um das Experiment zu vereinfachen und zu verbessern. Die Cygnus- oder Dragon-Nutzlast kostet nicht mehr als ein paar 10.000 Dollar pro kg, oder?
@LocalFluff: Die ISS hat viele "Vakuumexperimente" -Fächer. Momentan ist das Gerät aber zu groß (schau dir nur das Foto neben dem Artikel an ; es würde nicht einmal durch die Luke einer Progress-Kapsel passen :) Außerdem würde es Startbeschleunigungen und Vakuum derzeit kaum standhalten. Aber ja, dies ist ein würdiger Forschungsweg - der Bau eines Triebwerks, das auf der ISS installiert werden könnte, ist besser als eine dedizierte Sonde; Sie haben die Kopfschmerzen gerade etwa halbiert.
Ich verstehe nicht, wie es sich sehr unterscheidet, etwas ins All zu schicken und es in eine Vakuumkammer an Bord der ISS zu bringen, oder etwas ins All zu schicken und es auf eine Reise durch das Vakuum des Weltraums zu schicken. Die meisten Probleme, die SF. aufgeführt scheint immer noch zu gelten.
@MichaelKjörling: 1) Telemetrie, Kommunikation und Lagekontrolle 2) Fixes vor Ort, 3) Stromversorgung (und bis zu einem gewissen Grad Kühlung), 4) Elektronik/Backend kann innerhalb der ISS funktionieren, nur der Triebwerksteil muss vakuumfest sein , 5) reduzierte, mehr manuelle Steuerungssysteme (muss nicht annähernd so autonom sein), 6) es kann an eine Standardlieferungsmission angehängt werden, anstatt einen separaten Start zu haben; 7) Mit all diesen Kürzungen wird die erforderliche Masse erheblich reduziert, so dass die Kosten für den Orbit ebenfalls sinken.
Die meisten dieser Dinge scheinen Dinge zu sein, die wir seit geraumer Zeit zu beherrschen wissen: Schubausrichtung, Telemetrie, Weltraumelektronik ... sind kein großes Problem mehr, wenn man den Erfolg der verschiedenen gesendeten Sonden bedenkt.
@njzk2: Das sind auch die Dinge, die am häufigsten scheitern, einen Löwenanteil der Startmasse ausmachen und viel Geld kosten. Es ist keine wissenschaftliche Herausforderung und auch keine große technische, aber es ist das, was die meisten weltraumbezogenen Projekte ausmacht oder scheitert. Und was die Schubausrichtung angeht ... wenn wir nicht einmal ganz sicher sind, ob das Gerät überhaupt Schub liefert, woher kennen wir dann sein Schubausrichtungsprofil?
Der Eagleworks-Testartikel (Cannae, der 300-W-Artikel, auf den Sie sich beziehen) passt in eine 30-Zoll-mal-36-Zoll-Vakuumkammer und hat einen Durchmesser von 11 Zoll und 4-5 Zoll zwischen den Enden der Strahlrohre. Außerdem ist es durchaus möglich, 300 W mit einsetzbaren Dünnschicht-PVs auf einem Nanosatelliten zu erhalten (Stand der Technik wird derzeit mit einer spezifischen Energiedichte von über 1.000 W / kg angegeben), obwohl es kein einzelner 10 x 10 x 10 cm und 1 kg CubeSat wäre Einheit. Aber es wäre wahrscheinlich möglich, das alles in einen 3U Cubesat zu packen, vielleicht etwas Ähnliches wie Lightsail-1 .
@TildalWave: Ich mache mir Sorgen um einen weiteren Faktor: Bei der Art von Schub, mit der wir es zu tun haben, könnten der Sonnenwind, die Luftreibung und der elektrodynamische Widerstand eines großen Solarpanels den tatsächlichen Schub völlig verschleiern. Es könnte mit einer vorgeladenen chemischen Einwegbatterie besser dran sein ...
@SF. Wir können heute alle Störer in, sagen wir, LEO gut genug modellieren und messen, dass, wenn etwas in der Größenordnung von 40-50 μN Schub (40-50-mal der Schub seiner eigenen EM-Emissionen) abgibt, ansonsten ein relativer kleines Massenobjekt und über einen langen Zeitraum würden wir es erkennen (nun, wir würden natürlich darüber streiten, was genau es verursacht hat, aber das wäre für sich allein schon interessant genug). Ich denke, das ist im Weltraum, im Orbit oder auf andere Weise perfekt testbar. Übrigens für SOA-Mehrfachzellen benötigen Sie eine Oberfläche von etwa 0,3 m² (~ 2,4 kg), um 300 W bei 1 AU aus ihnen herauszuholen.
Abgesehen davon, dass Freifalltests an Bord der ISS nichts bewirken, was Tests am Boden nicht tun – das eigentliche Problem ist die Kopplung zwischen dem Testobjekt und der Experimentierkammer.
@LorenPechtel das stimmt vielleicht. Aber Sie unterschätzen vielleicht die Schwierigkeit, das Testobjekt von der Experimentierkammer (dem Planeten) zu entkoppeln. Bei der Kraftskala, über die wir sprechen, vermute ich, dass der Nahverkehrszug das Ergebnis beeinflussen könnte.
@SF. Die Masse der ISS wäre (glaube ich) viel zu groß, als dass ein kleiner EmDrive sie merklich beeinflussen könnte. Was das Testen auf einem Prüfstand betrifft, kann ich mir nicht vorstellen, dass es besser wäre als auf der Erde.
@Aron "Im Oktober 2006 führte Shawyer Tests an einem neuen wassergekühlten Prototyp durch, der den Schub auf 0,1 Newton (0,022 lbf) erhöhte und mit 300 Watt lief ". Die ISS benötigt 0,275 N , um die Umlaufbahn aufrechtzuerhalten. Also, mickrige 1KW würden die Notwendigkeit von Reboosts beseitigen - vorausgesetzt, die Behauptungen von 0,1N sind wahr. Ich finde die ~ 50 µN in Replikationstests glaubwürdiger.
@TildalWave Nur um darauf hinzuweisen, es gibt ein hartnäckiges Gerücht, dass sich einer auf der mysteriösen X-37B-Raumflugzeugmission der aktuellen Air Force und der chinesischen Tiangong-1 befindet. Die Chinesen scheinen darauf bestehen zu wollen, dass sie bei der Verwendung dieses Motors den USA voraus sind. Wenn man bedenkt, dass die aktuelle Mission seit mehr als 600 Tagen andauert, könnte man neugierig sein, was die Antriebsmethode ist. Alles, was ich gelesen habe, ist, dass sie einen Hall-Effekt-Triebwerk testen.

Wir könnten, es hängt vom Umfang des Projekts ab und ob jemand eine Proof-of-Concept-Mission vorschlägt und bereit ist, sie zu finanzieren.

Für eine Technologie-Demonstrationsmission im kleinen Maßstab , wie sie regelmäßig an Bord der ISS durchgeführt wird, könnte sie beispielsweise von CASIS als physikalisches und materialwissenschaftliches F&E-Projekt vorgeschlagen werden, aber sie wird wahrscheinlich keine staatlich geförderten Zuschüsse gewinnen (der Wettbewerb ist erbittert).

Bei der NASA hängt es davon ab, bis zu welchem ​​​​TRL (Technology Readiness Level) Sie sie qualifizieren können. Für eine Systemkomponente im Originalmaßstab befindet sie sich derzeit nur bei TRL2 und es fehlen Steckbretttests zur unabhängigen Verifizierung und Validierung (IV&V) der Technologie (TRL3), Experimente im Originalmaßstab (TRL4) und Validierung in einer repräsentativen Umgebung (TRL5). bevor es zur Prototypdemonstration in der relevanten Umgebung (TRL6) und darüber hinaus übergehen kann.

NASA Eagleworks vermeidet in der jüngsten verwandten Abhandlung, die NTRS zurückgeben wird , in Abschnitt V. Anwendung von Technologie auf Weltraumforschungsmissionen interessanterweise die Beschreibung kleiner Technologie-Demonstrationsmissionen und springt direkt zu einer potenziellen umfassenden Anwendung der Technologie mit a einige interplanetare Missionsbeispiele (zum Mars und Titan/Enceladus bei Saturn). Diese dienen als Beweis dafür, dass das, was derzeit auf dem Papier steht (und noch unabhängig verifiziert werden muss), potenzielle Anwendungen in der realen Welt hat, aber das war es auch schon. In der Zusammenfassung des Papiers heißt es eindeutig:

Das kurzfristige Ziel ist die Fertigstellung eines Q-Thruster-Breadboard-Testartikels, der an andere Standorte geliefert werden kann, die über die Fähigkeit verfügen, niedrigen Schub zur unabhängigen Verifizierung und Validierung (IV&V) der Technologie zu messen. Der aktuelle Plan sieht vor, eine IV&V-Testkampagne am Glenn Research Center (GRC) mit ihrem Torsionspendel mit niedrigem Schub zu unterstützen, gefolgt von einer Wiederholungskampagne am Jet Propulsion Laboratory (JPL) mit ihrem Torsionspendel mit niedrigem Schub. Das Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University hat ebenfalls Interesse bekundet, einen Cavendish-Balance-Test mit dem IV&V-Schiffsset durchzuführen.

Messung des Impulsschubs aus einem geschlossenen Hochfrequenzhohlraum im Vakuum . Veröffentlichungsdatum: 17. November 2016. "Schubdaten von Vorwärts, Rückwärts und Null deuteten darauf hin, dass das System konstant mit einem Schub-zu-Leistungs-Verhältnis von 1,2 ± 0,1 mN/kW funktionierte." Also schon TRL4?

Die wahren Informationen, nicht die „öffentlichen Nachrichten“, werden von der NASA verwendet. Ein banales negatives Ergebnis in einen Hype zu verwandeln oder die Durchführung von Messungen in der Nähe des Rauschpegels der Instrumente zu beschreiben und dann zu behaupten, dass es sich um ein tiefgreifendes und verwirrendes Ergebnis handelt, täuscht oder beeindruckt die echten Ingenieure nicht.

Es funktioniert nicht.

Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass irgendetwas faul ist.

Artikel der populären Presse, die etwas anderes behaupten , und Artikel, die von Spinnern selbst geschrieben wurden, ändern nichts an den tatsächlichen Tatsachen , selbst wenn sie eine öffentliche Mythologie schaffen.

Würde jetzt eine ähnliche Messung im Weltraum helfen ? Ein charakteristischer Artikel, an den ich mich erinnere, beschrieb kleine Kraftmessungen, die scheinbar willkürlich waren, einschließlich solcher in der falschen Richtung oder bei ausgeschalteter Maschine. Winzige Effekte in der Umgebung und Rauschen in den Instrumenten überschwemmen jede echte Anzeige. Wenn Sie es auf einer frei umlaufenden Plattform versuchten, würden Sie auch zufällige Änderungen aufgrund von variablem atmosphärischem Widerstand, Sonnenpartikeln, Magnetfeldern, Ausgasen von Teilen, unterschiedlicher Kühlung und leichtem Druck erhalten, ganz zu schweigen von Störungen durch andere Satelliten und Körper im Sonnensystem und Unregelmäßigkeiten in der Erde (für eine gute Beschreibung lesen Sie Gravity Probe B und den Drag-Free-Orbit-Effekt). Bei der Datenerfassung, sei es durch sorgfältige Positionsinformationen oder integrierte Beschleunigungsmesser, würden Sie zufällige Änderungen haben, die nicht kontrolliert werden können, genau wie bei den vorherigen Prüfstandstests.

Und Sie werden immer noch Berichte haben, dass Beschleunigung während der "Kontrollphase" (abgeschaltet) oder in die falsche Richtung irgendwie mysteriös und suggestiv ist, wenn es eigentlich bedeutet, dass der Probelauf nicht von der Kontrolle zu unterscheiden ist und das "Tut nichts" unterstützt Hypothese auf genügend Sigmas, um interessante Effekte auszuschließen.

Ein neues Papier wurde von der NASA veröffentlicht, das den Schubmessungen entspricht und auch viele Quellen ausschließt, die die Messung beeinflussen könnten: arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.B3612 . Ich sage nicht, dass der EM-Antrieb wirklich funktioniert, aber mit diesem neuen Papier sollte die Möglichkeit unbedingt in Betracht gezogen werden.
«Der gewünschte Artikel ist derzeit auf dieser Seite nicht verfügbar.»
JDługosz, cc@JannikPitt: Da war ein Tippfehler; die korrekte URL lautet arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.B36120 .

Das habe ich jetzt gerade recherchiert.

Ein funktionierendes Design gibt es im Grunde noch nicht, also bleibt die Frage "was hochschicken?" Alle großen Anfangsergebnisse sind viel wahrscheinlicher das Ergebnis thermischer Strömungen, was offensichtlich der Fall ist. Seitdem liegen die Messungen meist im Fehlerbereich.

Es scheint immer noch vielversprechend zu sein, aber sie arbeiten immer noch an der Testempfindlichkeit und dem Laufwerksdesign, bis sie einige Ergebnisse erhalten, die wahrscheinlich nicht das Ergebnis von elektronischem Rauschen sind.

Außerdem funktioniert anscheinend ein Haufen Elektronik, die auf der Erde funktioniert, nicht im Weltraum. Wer wusste?!

Und einige Dinge, die in einer Mikrogravitations-Vakuumumgebung funktionieren, funktionieren hier auf der Erdoberfläche in Gegenwart einer nennenswerten Atmosphäre nicht. Aber wenn wir verstehen, warum etwas in einer Umgebung funktioniert und nicht in der anderen, haben wir weitaus bessere Chancen, etwas zu bauen, das tatsächlich das tun kann, was wir von ihm verlangen.

Die NASA funktioniert so nicht. Es könnte schneller sein, aber es ist auch viel riskanter und es hat sehr wenig Wert. Ein Cubesat kann nicht viele Instrumente tragen, also wären wir nach dem Fliegen dem Verständnis, wie und warum der EM-Antrieb funktioniert, nicht näher gekommen, was im Moment die wichtigere Frage ist.

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Und 2018 fanden wir heraus, dass der EmDrive nicht funktioniert , ohne ihn jemals von der Erde nehmen zu müssen.
Tests auf der Erde haben einige große Vorteile gegenüber Tests im Weltraum. Auf der Erde können wir das Testsystem leicht untersuchen und modifizieren, um Fehler schrittweise auszuschließen. Wir können nach und nach weitere Testgeräte und zB Abschirmungen hinzufügen, um den Test zu verfeinern.
Wenn Sie einen EmDrive auf einem kleinen Satelliten starten, haben Sie nur eine Chance, ein Testsystem zu bauen. Alle Folgemaßnahmen mit einem geänderten Testsystem wären sehr teuer, da sie einen erneuten Start erfordern würden.

Exakt. Wir wären der peinliche Witz unter den raumfahrenden Zivilisationen, wenn wir mit einem Gerät, von dem wir nicht genau wissen, wie und warum es funktioniert, einen Schritt in Richtung Weltraum machen würden.
Ich weiß nicht wie oder warum, aber es würde den Witz lohnen.
Menschen benutzten Dampfmaschinen über ein Jahrhundert lang, ohne genau zu verstehen, wie Dampfmaschinen funktionierten. Vor der Entdeckung des Elektrons im Jahr 1897 nutzten die Menschen jahrzehntelang elektrische Batterien und Vakuumröhren. Genau zu lernen, wie und warum etwas funktioniert, ist sicherlich schön; Es ist auch schön, nützliche Ergebnisse zu erzielen. vielleicht ist es am besten, beide parallel zu machen, ohne dass einer auf den anderen warten muss. ( Mike: ist das ehrlich oder sarkastisch? Manchmal ist es im Internet schwer zu sagen. ).
Dampfmaschinen waren viele Jahre im praktischen Einsatz, bevor sie erstmals auf einer Transatlantikreise eingesetzt wurden. Sie wurden auch auf praktischer Ebene gut verstanden. Der Weltraum ist ohne verrückte Pläne schwierig und riskant genug. Sie führen zuerst erdgebundene Tests durch, DANN verwenden Sie Ihre neue Technologie im Weltraum. Nicht umgekehrt.
Das Elektron wurde 1897 entdeckt und der Edison-Richardson-Effekt von Vakuumröhren wurde zwischen 1873 und 1889 entdeckt.

Warum bauen wir nicht einen Würfelsatelliten, starten ihn in die Umlaufbahn und versuchen, ihn zu Pluto hinauszuschieben? Es scheint, als würden wir viel schneller viel nützlichere Daten erhalten

Nun, ignorieren Sie die Details der niedrigen Erdumlaufbahn, den Mangel an Platz für Strom und die Probleme bei der Überwachung eines kleinen dunklen Objekts über große Entfernungen ...

Wenn Sie 7,5 Milliarden Kilometer beginnend bei 0 m/s und mit einer Beschleunigung von 50 Mikronewton auf einem 1-kg-Cubesat zurücklegen, würden Sie Ihre Daten in etwa 38 Jahren erhalten. Das scheint nicht sehr schnell zu sein.

Wenn es sich überhaupt bewegen würde, hätten Sie die Daten, die Sie brauchen. Es muss nicht wirklich bis dorthin kommen.
Interessant. Dieser Artikel hat die 18-Monats-Zahl weder berechnet noch begründet.

Paul March (wenn ich mich recht erinnere) erklärte, dass Nasa GRC, um die Arbeit am EmDrive-Test zu akzeptieren, nur einen Mindestschub erreichen musste (50 oder 100 µN, wie ich mich erinnere).

Mit einem ungetesteten Gerät direkt in den Weltraum zu gelangen, kann zu einem fatalen falschen Negativ führen. So geschah es mit Cold Fusion, mit zwei einflussreichen Labors, die aus damals unbekannten Gründen scheiterten und weil sie schlechte Annahmen machten und sich weigerten, Experten zu fragen (Nasa EW machte einen ähnlichen Fehler in Bezug auf Shawyer).

Für mich ist dieses falsch negative Risiko ein viel ernsteres Risiko, dank der Verzögerung und des Budgets. Wenn die NASA ein Scheitern akzeptieren kann, ohne die Idee aufzugeben, ist das in Ordnung, aber meiner Wahrnehmung nach funktioniert es nicht so.

Siehe dieses Buch insbesondere zur Kalten Fusion.
Dies ist ein gutes Buch, um zu verstehen, wie Menschen Beweise ignorieren und sich ihrer voreingenommenen Argumentation so sicher sein können, dass sie ein Buch schreiben. Gary Taubes Buch und Huizenga-Bücher sind auch gut geeignet, um die populären Irrtümer einiger Wissenschaftler zu lernen, die sich zu sehr auf die Theorie konzentrieren. Das beste Buch, um zu verstehen, wie die Colf-Fusion ignoriert wurde, indem man Kalorimetrie und gute Erkenntnistheorie lernte, ist „Excess Heat“ von Charles Beaudette. Außerdem wird es von Uni Tsinghua als PDF herausgegeben. iccf9.global.tsinghua.edu.cn/lenr%20home%20page/acrobat/… Das Ende ist sehr gut für die schlechten Bücher.
Warum bringen wir keinen EmDrive in den Weltraum?
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