Posted on Napsat komentář

Technologie vesmírného pohonu EM Drive

Technologii mikrovlnného kosmického pohonu EM Drive v současné době testuje NASA, resp. texaské Johnsonovo vesmírné středisko. Pohon slibuje přinést revoluci ve vesmírných letech. Je zde však problém. EM Drive na první pohled porušuje základní fyzikální zákony.

EM Drive

Koncept pohonu EM Drive se poprvé objevil v roce 2001, kdy jej představil britský letecký inženýr Roger J. Shawyer. Základem EM Drive je speciální měděná rezonanční uzavřená trychtýřová dutina, do které elektronka generuje mikrovlny. Ty podle testů „nějakým způsobem“ působí na dutinu a vyvíjejí tah. Sice nijak velký, ale při stejné energii údajně větší, než produkují iontové motory.

Problém však je, že z dutiny neuniká žádná hnací látka. Je tady tedy problém. EM Drive tak na první pohled porušuje nejzákladnější fyzikální zákon –zákon o zachování hybnosti. Ten zjednodušeně říká, že nelze vytvořit nebo zničit hybnost. Tímto zákonem se řídí všechny chemické i iontové motory.

EM Drive však na první pohled skutečně funguje. Vědci nemohou přijít na to, proč se jim daří měřit tah, i když odstínili a vyloučili všechny známé rušivé vlivy.

Například v roce 2010 profesor Juan Yang v Číně vyzkoušel koncept pohonu EM Drive. Při elektrickém příkonu 2,5 kW naměřil tah 720 mN. Například iontový motor NASA při příkonu 39,3 kW vyvíjí tah 670 Nm, ale spotřebovává navíc každou sekundu 7 miligramů xenonu.

 

Yang však nenabídl žádné přijatelné vysvětlení, proč EM Drive funguje. Na první pohled jde o velmi nízký tah, fascinující je ale přímá přeměna elektrické energie na tah.

Testy v NASA

Koncept pohonu EM Drive nakonec zaujal také americkou NASA. Pohon EM Drive v současné době testuje tým vedený doktorem Haroldem Whitem v Johnsonovo vesmírném středisku JSC (Johnson Space Center).

 

Doktor White provádí měření již od minulého roku. Stejně jako Shawyer ve Velké Británii nebo Yang v Číně naměřil malý, ale přesto měřitelný tah. Jako jeho kolegové v předešlých pokusech se White snažil odfiltrovat všechny možné rušivé vlivy.

 

Naměřený tah může souviset s fenoménem vakuových fluktuací (kvantových fluktuací). Díky vakuovým fluktuacím vznikají ve vesmírů tzv. virtuální částice.

Virtuální částice jsou částice, které nepřetržitě vznikají a zanikají ve vakuu. Virtuální částice například zprostředkovávají interakce mezi skutečnými částicemi a jsou zodpovědné za některé makroskopické jevy, jako je například magnetický moment elektronu nebo Casimirův jev.

EM Drive údajně s těmito částicemi nějakým způsobem interaguje. Jde údajně o stejný princip, jako u iontových motorů. Místo iontů se však využívají virtuální částice.

Toto vysvětlení je však předmět kritiky, neboť virtuální částice, podle známých fyzikálních zákonů, nejde nějakým způsobem „tlačit“ v jednom směru. Navíc stále platí, že EM Drive je na první pohled uzavřený systém, z kterého neuniká žádná látka – je tady tedy problém se zákonem o zachování hybnosti.

 

Kritici nejčastěji jako důvod naměřeného tahu zmiňovali konvekci (šíření tepla prouděním), neboť mikrovlny rezonanční komoru značně zahřívají. Avšak nejnovější testy ve vakuu, které provedl Paul March z NASA Eagleworks, hypotézu konvekce vyvrátily. Teplo tedy viníkem tahu není.

Vesmírná revoluce

Jaké jsou možnosti využití? V jednoduché verzi dokáže EM Drive nahradit raketové motory na družicích a ušetřit tak až několik tun paliva. Lze ho také použít na Mezinárodní vesmírné stanici pro potřebné pravidelné opravy (zvyšování) oběžné dráhy.

Naměřená účinnost (tedy pokud vše funguje) je tah 0,4 N na každý dodaný jeden kW elektrické energie. Kosmická loď s elektrickým zdrojem o výkonu 2 MW se tak dokáže ze Země na Mars dostat pouze za 70 dní. Pomocí chemických motorů cesta potrvá půl roku.

Cesta k měsíci Titan u Saturnu potrvá s pohonem EM Drive pouze devět měsíců. Nakonec i nejbližší hvězda Alpha Centauri je možným cílem. Pomocí neustalého zrychlování lze pomocí EM Drive dosáhnout na cestě až 9,4 % rychlosti světla. Cesta od Slunce k naší druhé nejbližší hvězdě tak potrvá pouze 94 rokům (bez zpomalení).

Výrazně se také zjednodušení opuštění gravitační pasti Země nebo Marsu. Chemické motory mohou například astronauty z Marsu dostat pouze na energeticky „nenáročnou“ nízkou oběžnou dráhou. Loď pak pomocí EM Drive za pět dní nabere potřebnou únikovou rychlost z Marsu.

Pokud EM Drive funguje, doslova o několik řádů se zjednoduší technická a finanční náročnost pro vesmírné lety. Využitelnost a důsledky nové technologie není těžké si domyslet.

Zdroj:1

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.