Sanje o potovanju v drug sončni sistem so se od rojstva vesoljske dobe obdržale v "raketnem povodcu", ki močno omeji hitrost in velikost vesoljskega plovila, ki ga izstrelimo v vesolje. Znanstveniki ocenjujejo, da bo tudi pri najzmogljivejših raketnih motorjih danes potrebnih približno 50.000 let, da dosežemo najbližjo medzvezdno sosedo Alpha Centauri. Če ljudje kdaj upajo, da se bo sonce vzpenjalo, se morajo časi tranzita znatno skrajšati.
Ali teče nemogoči EmDrive?
Med naprednimi koncepti motorjev, ki bi to utegnili spraviti s terena, je le redki vzbudil toliko navdušenja - in polemike - kot EmDrive. Prvič opisano pred skoraj dvajsetimi leti, EmDrive deluje tako, da električno energijo pretvori v mikrovalovne pečice in to elektromagnetno sevanje usmeri skozi stožčasto komoro. Teoretično lahko mikrovalovne pečice pritiskajo na stene komore in ustvarijo dovolj potiska za premikanje vesoljskega plovila v vesolju. Za zdaj EmDrive obstaja le kot laboratorijski prototip in še vedno ni jasno, ali je sploh sposoben ustvariti potisk. Če je, potem so sile, ki niso dovolj močne, da bi jih videli s prostim očesom, kaj šele premikali aparat.
Vendar je v zadnjih nekaj letih več znanstvenikov, med njimi tudi NASA, trdilo, da so uspešno ustvarili potisk z EmDriveom. Če je to res, je to eden največjih prebojev v zgodovini raziskovanja vesolja. Težava je v tem, da je potisk, opažen v teh poskusih, tako majhen, da je težko ugotoviti, ali sploh obstaja.
Rešitev je razviti instrument, ki lahko meri te manjše manifestacije potiska. Zato se je ekipa fizikov z nemškega Technische Universität Dresden odločila, da bo ustvarila napravo, ki bi rešila to težavo. Projekt SpaceDrive, ki ga vodi fizik Martin Taimar, naj bi ustvaril instrument, tako občutljiv in neobčutljiv na motnje, da bo končal razpravo enkrat za vselej. Oktobra sta Taimar in njegova ekipa na mednarodnem astronavtičnem kongresu predstavila svoj drugi niz eksperimentalnih meritev, EmDrive, njihovi rezultati pa bodo avgusta letos objavljeni v Acta Astronautici. Na podlagi rezultatov poskusov Taimar pravi, da nas ločitev sage z EmDrive čaka čez nekaj mesecev.
Mnogi znanstveniki in inženirji ne verjamejo v EmDrive, ker krši zakone fizike. Zdi se, da mikrovalovi, ki potiskajo stene komore EmDrive, ustvarijo potisk ex nihilo, torej iz nič, kar nasprotuje ohranjanju zagona - delovanja in brez reakcije. Zagovorniki EmDrive-a iščejo odgovore v pametnih interpretacijah kvantne mehanike in poskušajo razumeti, kako bi EmDrive lahko deloval, ne da bi kršil newtonsko fiziko. "S teoretičnega vidika tega nihče ne jemlje resno," pravi Taimar. Če je EmDrive sposoben ustvariti potisk, kot trdijo nekatere skupine, "nihče nima pojma, od kod prihaja". Ko je v znanosti teoretski razkorak te velikosti, Taimar vidi le en način, kako ga zapreti: eksperimentalni.
Promocijski video:
Konec leta 2016 so se Taimar in 25 drugih fizikov zbrali v parku Estes v Koloradu na prvi konferenci o EmDriveu in z njimi povezanih eksotičnih pogonskih sistemih. Eno najzanimivejših predstavitev je imel Paul Marsh, fizik iz Nasinega laboratorija Eagleworks, kjer je s kolegom Haroldom Whiteom testiral različne prototipe EmDrive. Po predstavitvi Marsha in kasnejšem poročilu v reviji Journal of Propulsion and Power sta on in White v svojem prototipu EmDrive opazila več deset mikronewtonov potiska. Za primerjavo, en sam SpaceX Merlin motor ustvari približno 845.000 Newtonov potiska na ravni morja. Vendar je bila težava Marsha in Whitea ta, da je njihova poskusna namestitev vključevala več virov motenj, zato niso mogli zagotovo povedati, kaj je povzročilo potisk.ali določeno oviro.
Taimar in dresdenska ekipa sta uporabila natančno kopijo prototipa EmDrive, ki je bil uporabljen v laboratoriju NASA. Gre za okrnjen bakreni stožec - z odrezanim vrhom - tik pod nogo. To zasnovo je izumil inženir Roger Scheuer, ki je EmDrive prvič opisal leta 2001. Med preskušanjem se stožec EmDrive postavi v vakuumsko komoro. Zunaj kamere naprava ustvari mikrovalovni signal, ki se preko koaksialnih kablov prenaša na antene znotraj stožca.
To ni prvič, da je ekipa v Dresdnu poskušala izmeriti skoraj neopazno moč. Ustvarili so podobne naprave za delo na ionske motorje, ki se uporabljajo za natančno pozicioniranje satelitov v vesolju. Ti mikronewtonski motorji pomagajo satelitom zaznavati šibke pojave, kot so gravitacijski valovi. Toda za študij EmDrive in podobnih motorjev brez goriva bo potrebna ločljivost nanonewton.
Nov pristop je bil uporaba torzijske tehtnice, nihala tipa nihala, ki meri količino navora, uporabljenega na osi nihala. Manj občutljivo različico tega ravnovesja je uporabila tudi Nasina ekipa, ko so se odločili, da EmDrive proizvaja potisk. Da bi natančno izmerili to majhno silo, je ekipa iz Dresdna uporabila laserski interferometer za merjenje fizičnega premika uteži tehtnice, ki ga proizvaja EmDrive. Njihove torzijske tehtnice imajo ločljivost nanonewton in podpirajo več kilogramov potisnikov, je dejal Taimar, zaradi česar so najobčutljivejše tehtnice.
Toda res občutljive uteži uteži verjetno ne bodo v pomoč, če ne ugotovite, ali je zaznana sila potiska in ne zunanja motnja. Za opažanja Marsha in Whitea obstaja veliko alternativnih razlag. Da bi ugotovili, ali EmDrive dejansko ustvarja potisk, morajo znanstveniki imeti možnost, da napravo zavarujejo pred motnjami z zemeljskih magnetnih polj, potresnimi vibracijami v okolju in toplotno razširitvijo EmDrive, povezano z mikrovalovnim ogrevanjem.
Taimar je dejal, da bo sprememba zasnove torzijske bilance - za boljši nadzor napajanja EmDrive in zaščito pred magnetnimi polji - odpravila številne težave motenj. Veliko težje je bilo rešiti problem "toplotnega nanosa". Ko se na EmDrive napaja moč, se bakreni stožec segreje in razširi, tako da njegovo težišče premakne dovolj, da torzijska bilanca registrira silo, ki bi jo bilo mogoče zmotiti pri vleki. Taiman in njegova ekipa sta upala, da bo sprememba orientacije motorja pomagala rešiti to težavo.
V 55 poskusih so Taimar in njegovi sodelavci zabeležili povprečno 3,4 mikronewtons sile iz EmDrive, kar je bilo zelo podobno tistemu, kar so našli pri Nasi. Žal, te sile očitno niso prišle na preskus toplotnega premika. Bolj so bili značilni za toplotno raztezanje kot potisk.
Toda za EmDrive upanje ni izgubljeno. Taimar in sodelavci razvijajo tudi dve dodatni vrsti potisnih uteži, vključno s superprevodno tehtnico, ki bosta pomagala odpraviti napačne pozitivne učinke, ki jih povzroča toplotni odtok. Če na tej lestvici najdejo silo EmDrive, obstaja velika verjetnost, da gre res za spodbudo. Če tehtnica ne zazna potiska, bo to pomenilo, da so bila vsa prejšnja opažanja potiska EmDrive napačno pozitivna. Taimar upa, da bo dokončno sodbo dobil še pred koncem leta.
Toda tudi negativni rezultati ne bodo pomenili razsodbe za EmDrive. Obstaja še veliko drugih vrst motorjev brez goriva. In če znanstveniki kdaj razvijejo nove oblike gibanja z nizkim potiskom, lahko ultra občutljive vlečne lestvice pomagajo ločiti fikcijo od dejstev.
Ilya Khel