Ein britischer Erfinder erfand einen Motor, der ohne Treibmittel Schub im Weltraum liefern kann. Dieser Motor wurde von einem chinesischen Team und kürzlich von der NASA getestet:
Die Engine selbst ist The EmDrive: und ist für mich VIEL zu kompliziert, um sie zu verstehen. Wenn dieser Motor tatsächlich legitim ist, was wären die Konsequenzen für die Wissenschaft und die Weltraumforschung?
Beim Durchsehen des verlinkten Artikels werden mehrere Kräfte erwähnt, darunter 720 mN und 30-50 uN. Dies sind extrem niedrige Werte, die aber dennoch von Nutzen sein können. Auf den ersten Blick scheinen diese den von Ion Drives bereitgestellten Zahlen ähnlich zu sein, und Ion Drives verbrauchen auch eine große Menge Strom, also vergleichen wir die beiden und sehen, wie sie sich vergleichen. Aus Wikipedia erfahre ich, dass die Triebwerke typischerweise mit einer Leistung von etwa 2-3 kW arbeiten, mit einem Schub von etwa 70 mN für diese gegebene Leistungsstufe. Die Zahlen laut der für den chinesischen Test angegebenen Website sind 720 mN bei einer Leistung von 2,5 kW. Laut diesem Artikel sind sie also potenziell energieeffizienter als Ionenantriebe, zumindest laut den Chinesen. Ich sage potenziell, weil die von der NASA gemeldeten Werte erheblich unterschiedlich sind.
Ich würde davon ausgehen, dass dies den Ion Drive als Langzeit-Wartungstriebwerk für die Wartung ersetzen würde, wenn es vollständig überprüft wurde, und für einige Weltraummissionen verwendet werden würde. Dies wird die Zeit und die Fähigkeiten dieser Missionen erhöhen, aber keinen radikalen Unterschied zu dem bewirken, was wir jetzt haben. Es könnte länger dauernde Missionen wie Dawn oder sogar interplanetare Missionen möglich machen, aber die Leistung ist viel zu gering, um zum Beispiel so etwas wie das Abheben von einem Planeten zu tun. Ich kann mir vorstellen, dass auch andere Verwendungen gefunden werden, an die wir uns im Moment nicht so leicht vorstellen können.
Das spart etwas Sprit. Dawn hatte zum Beispiel 425 kg Xenon als Treibstoff. Das ist ein erheblicher Teil des Raumfahrzeugs, der für andere Dinge verwendet werden kann oder einfach die Mission billiger macht. Xenon kostet etwa 1200 $ pro kg, also allein der Treibstoff kostet etwa 600.000 $ .
Die NASA hat diese „unmögliche“ Weltraumfahrt nicht „validiert“.
Zunächst einmal war dies ein Konferenzbeitrag , kein von Fachleuten begutachteter Artikel in einer wissenschaftlichen Zeitschrift. Selbst wenn die Ergebnisse in einer von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht worden wären, würde ich es immer noch nicht als „Validierung“ bezeichnen. In der Peer-Review-Literatur beginnt die Wissenschaft, nicht am Ende. Um "validiert" zu werden, müssten die Ergebnisse an anderer Stelle weitgehend repliziert werden.
Aber lass uns tiefer graben. Aus dem Tagungsband,
An beiden Testartikeln wurde Schub beobachtet, obwohl einer der Testartikel mit der Erwartung konstruiert war, dass er keinen Schub erzeugen würde. Insbesondere enthielt ein Testartikel interne physikalische Modifikationen, die darauf ausgelegt waren, Schub zu erzeugen, während der andere dies nicht tat (wobei letzterer als „Null“-Testartikel bezeichnet wird).
Dieses angebliche EmDrive Cannae Drive a ist eine höchst außergewöhnliche Behauptung; es verletzt Impulserhaltung. Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnliche Beweise. Die Autoren können nicht einmal die Nullhypothese ablehnen. Das ist kein außergewöhnlicher Beweis. Es ist eher nach dem Motto "Beweg dich, beweg dich, es gibt nichts zu sehen".
Fußnote :
a Der getestete Artikel ist offensichtlich nicht EmDrive von Shawyer. Es ist ein anderes Gerät, Guido Fettas Cannae Drive, das das "virtuelle Quantenvakuum-Plasma" (was auch immer das ist) als Mittel zum Erhalten von Schub verwendet.
Es sind die Medien, die die Verbindung zum EmDrive hergestellt haben. Dieser Zusammenhang findet sich nirgends in den Konferenzbeiträgen von White et al. oder von Fetta. Insbesondere beansprucht Fettas Patent keinen Stand der Technik, was bedeuten muss, dass es sich zumindest in den Augen des Patentamts deutlich von Shawyers EmDrive unterscheidet.
Wenn der Antrieb wie beschrieben funktioniert, könnte er die Kosten für den Start auf die Reichweite reduzieren, die für die Kommerzialisierung des bemannten Fluges erforderlich ist. Sie behaupten, in der Lage zu sein, ein 2G-Shuttle zu entwerfen, das es für den Primärschub verwendet.
Beachten Sie, dass ein Fahrzeug mit konstant 0,01 G (0,1 m/s²) in der Lage wäre, den Mars in wenigen Tagen statt in Monaten zu erreichen. Bei der größten Annäherung wären es etwa 15 Tage statt 6 Monate. Ein 1-G-Antrieb reduziert sich am nächsten Annäherung an etwa 35 Stunden.
Der beschriebene Antrieb verwendet eine Energiewandlung von Frequenz zu kinetischer Kraft. Angenommen, die Papiere sind korrekt, die Messungen wurden nicht gefälscht und der Apparat funktioniert tatsächlich, ist dies eine potenzielle Revolution.
Das Laufwerk ist jedoch nicht ohne Verbrauchsmaterialien. Der Antrieb erfordert eine kryogene Kühlung. Dies ist so sicher eine Grenze wie der Treibstoff für ein Ionentriebwerk. Theoretisch könnte ein ausreichend starkes Wärmepumpen- und Radiatorsystem verwendet werden, um sowohl eine geschlossene Kühlung als auch (sehr, sehr) winzigen zusätzlichen Schub bereitzustellen. In der Praxis sind kryogene Kühlmittel im Allgemeinen offene Kreisläufe; Ihre Verwendung erfordert eine Entlüftung.
Die Auswirkung der NASA, die die Ergebnisse der Chinesen und des Erfinders repliziert, zeigt, dass das Laufwerk möglicherweise tatsächlich gültig ist und dass die Physik möglicherweise unvollständig ist.
In erster Linie ist es eine glaubwürdige Agentur, die einem konzeptionell revolutionären Antrieb ein glaubwürdiges Ergebnis von "scheinbar funktioniert" liefert - sowohl im Designkonzept als auch im Konzept der Funktionsweise.
Zweitens ist es ein klares „Erhaltung des Momentums muss verfeinert werden“-Ergebnis. Bis die spezifische Methode besser bewertet wird, ist es eher eine „nützliche Anomalie“ als ein Deal Breaker.
Wenn die NASA es billig und glaubwürdig findet, wird es weiter getestet (wenn auch nicht von der NASA). Wenn diese Tests die ersten Ergebnisse bestätigen, wird dies zu einer kommerziellen Nutzung des Laufwerks führen.
Wenn der Antrieb im Orbitalflug die getesteten Bewertungen bestätigt, dann wird die Kaskade durch die Physik viele neue theoretische Optimierungen beinhalten, die versuchen, ihn zu erklären, und viele Tests, bis schließlich eine übereinstimmende Erklärung entsteht.
Nur eine Anmerkung, dass die NASA das Gerät anscheinend immer noch testet. Quelle: IFLScience, 3. November 2015
Am 13. April 2016 veröffentlichte ME McCulloch ein Papier, Testing quantised inertia on the emdrive , in dem erklärt wird, wie der Antrieb funktioniert, ohne die Energieerhaltung zu verletzen, basierend auf. Quelle: arXiv.org > Physics > arXiv:1604.03449 Artikel steht zur Peer-Review an. Die Grundlage ist der Unruh-Strahlungseffekt , ein noch nicht weithin akzeptierter Teil der theoretischen Physik, der verwendet werden kann, um den Schub eines EM-Antriebs basierend auf der Kammer, der Leistung und den Wellenlängen sowie Änderungen der effektiven Trägheitsmasse des Photons vorherzusagen aufgrund von Frequenzverschiebungen, wenn es herumspringt. McCulloch definiert jedoch nicht den maximalen theoretisch idealen Q-Wert ...
Hier ist das Fazit von McCulloch:
Mehr als acht Tests in vier unabhängigen Labors haben gezeigt, dass bei der Resonanz von Mikrowellen in einem asymmetrischen Hohlraum ein anomaler Schub erzeugt wird, der den Hohlraum zu seinem schmalen Ende drückt.
Diese Kraft kann ziemlich gut vorhergesagt werden, indem ein neues Trägheitsmodell (MiHsC) verwendet wird, das davon ausgeht, dass die träge Masse der Photonen durch Unruh-Strahlung verursacht wird, deren Wellenlänge genau in den Hohlraum passen muss, damit die träge Masse der Photonen bei größer ist das breite Ende. Um den Impuls zu erhalten, scheint eine neue Kraft den Hohlraum zu seinem schmalen Ende zu drücken, und die vorhergesagte Kraft ist ähnlich der beobachteten Schubkraft.
MiHsC schlägt vor, dass der Schub erhöht werden kann, indem die Eingangsleistung, der Q-Faktor oder die Verwendung eines Dielektrikums erhöht werden. Als direkten Test sagt MiHsC voraus, dass der Schub umgekehrt werden kann, indem man die Länge L gleich der Breite des schmalen Endes macht.
Wenn es wie angekündigt funktioniert, kann es erhebliche Auswirkungen auf Satelliten haben.
Sie müssen hin und wieder kleine Korrekturen an ihrer Umlaufbahn vornehmen. Im Laufe der Jahre summiert sich eine Menge Treibstoff, der beim Start in den Orbit gebracht werden musste.
Der einzige Input dieses neuen Systems scheint Energie zu sein, die im Weltraum reichlich vorhanden ist. Wenn der Strom aus einer Vergrößerung der Solarmodule stammt, müssen Sie rechnen, um zu sehen, ob es sich lohnt. Aber es könnte von der Leistung außerhalb der Spitzenlast in einigen Satelliten kommen, die nicht die ganze Zeit voll genutzt werden. Diese Anpassungen haben einen ziemlich flexiblen Zeitplan.
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David Hammen
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David Hammen