Til Mars om 70 dage:Ekspert diskuterer NASAs undersøgelse af paradoksal EM-fremdrift

Efter måneders spekulationer og rygter, NASA har endelig frigivet sit længe ventede forskningspapir om det kontroversielle EM Drive fremdriftssystem. Papiret blev for nylig offentliggjort i American Institute of Aeronautics and Astronautics' peer-reviewed Journal of Propulsion and Power . Hvis den elektromagnetiske teknologi viser lyd, det kan radikalt ændre den måde, mennesker rejser i rummet på, åbner muligheden for rejser til Mars på kun 70 dage. Men der er ingen mangel på skeptikere, der er fast besluttet på, at drivkraften er mere science fiction end science fact. Kritikere er hurtige til at påpege, at driften overtræder en af ​​fysikkens grundlæggende love, nemlig:for hver handling, der er en lige og modsat reaktion. Med videnskabsverdenen summer i lyset af den seneste udvikling, UConn Today opfordrede ingeniørprofessor Brice Cassenti, ekspert i avancerede fremdrivningssystemer, for at hjælpe os med at forstå, hvad der sker.

Q. Hvad er EM Drive fremdrivningssystemet, og hvad gør det så unikt?

A. Et EM-drev bruger elektromagnetiske bølger (f.eks. radar) for at producere fremdrift, hvilket åbenbart er noget der skal til en raketmotor. Drevet består af en keglestubformet kobberskal med en plastskive (polyethylen), der dækker den smalle ende af den keglestub. En elektromagnetisk bølge induceres inde i kobberskallen på samme måde som en mikrobølgeovn. Fremdriftssystemet er unikt, fordi enheden ikke bruger traditionelle brændstoffer eller drivmidler. I stedet, i de enkleste vendinger, de elektromagnetiske bølger hopper rundt inde i keglen på en måde, som nogle siger forårsager fremdrift. I NASA-testene, en fremdrift på 1,2 millinewton pr. kilowatt blev rapporteret for et EM-drev aktiveret i et vakuum, hvilket er en meget, meget lille – men mærkbar – bevægelse. Ved ikke at stole på traditionelle brændstoffer, EM Drive ville gøre rumfartøjer lettere, og eliminere behovet for enorme mængder brændstof, der i øjeblikket kræves for at opsende et rumfartøj til fjerntliggende destinationer.

Q. Hvad er der bag al skepsisen omkring EM Drive, og hvad er din holdning til alt dette?

A. Selvom EM-drevet så ud til at skabe fremdrift i disse tests, der blev ingen masse eller partikler af nogen art udstødt under processen. Dette er en overtrædelse af Newtons tredje lov om bevægelse, som siger, at der for hver handling er en lige og modsat reaktion. Handling og reaktion er et direkte resultat af bevarelsen af ​​momentum. Overtrædelsen af ​​en sådan grundlæggende lov som bevarelse af momentum ville ugyldiggøre meget af grundlaget for al fysik, som vi kender den. Derfor, mange videnskabsmænd og ingeniører føler, at trykmålingerne rapporteret for EM-drevet skyldes eksperimentelle fejl. Hertil kommer det faktum, at de, der mener, at resultaterne er gyldige, endnu ikke har en eksperimentelt eller en teoretisk plausibel bevist fysisk forklaring. Jeg tror personligt, at der er en banal forklaring på resultaterne. For eksempel, elektriske strømme er opvarmningskomponenter i drevet, der udvider sig under eksperimenterne, forårsager bevægelse, der vil fremstå som en kraft. Det er meget svært at fjerne sådanne effekter, selvom forfatterne til tidsskriftsartiklen forsøgte at fjerne ikke kun disse termiske effekter, men også mange andre mulige kilder til eksperimentelle fejl. Det er ekstremt svært at vide med sikkerhed, at alle mulige fejlkilder er blevet fjernet. Den eneste sikre metode er at have en hypotese (eller teori), der kan testes uafhængigt.

Q. Det faktum, at NASA's forskning har bestået peer review, bliver varslet som et stort skridt. Hvad betyder peer-godkendelsen helt præcist i forbindelse med igangværende forskning?

A. Peer review er vigtigt, da det betyder, at andre eksperter har gennemgået arbejdet, og resultaterne er professionelle og vigtige nok til at kunne distribueres til andre i samfundet. Det betyder ikke, imidlertid, at anmelderne anser resultaterne for valide. En anmelder af det journalpapir, som jeg talte med, før papiret blev indsendt, mener ikke, at resultaterne peger på nogen ny fysik. Men denne person følte, at resultaterne var forvirrende nok til at blive offentliggjort.

Q. Hvis EM-drevet virkelig virker, betyder det, at Newton tog fejl, og at der er mystiske andre aspekter af fysik, som vi stadig ikke forstår?

A. Hvis resultaterne er gyldige, det peger bestemt på ny fysik. Newtons love har allerede vist sig ikke at gælde ved høje relative hastigheder (hvor speciel relativitetsteori gælder), i store gravitationsfelter, og med meget lille skala molekyler. Men Newton har stadig for det meste ret. Der er helt sikkert mange aspekter af fysik, som vi ikke forstår. Nogle aspekter er så mystiske, at vi ikke engang ved, hvor vi skal begynde!

Q. Alle ser ud til at være begejstrede for, at EM-drevet bliver testet i rummet som næste skridt. Hvilke fordele er der ved at teste enheden i rummet kontra her på Jorden?

A. Hvis EM-drevet testes i rummet, så kunne accelerationen måles direkte, hvilket ville eliminere al den forvirring, der er forbundet med kraftmålinger. Rummet ville give et ideelt vakuum, så enheden ikke skulle placeres i et vakuumkammer, og det ville give et vægtløst miljø, eliminerer ethvert behov for en støtte (nuværende tests er afhængige af en balancearm, så eventuelle resulterende kræfter kan måles). Men rummissioner er dyre - til en pris af $10, 000 for at sende et pund materiale i kredsløb. Det kan være bedre først at forsøge eksperimentelt at finde årsagen til trykmålingen, og først når omkostningerne på jorden begynder at nærme sig omkostningerne for en orbital mission, bør der udføres et eksperiment i rummet.

Q. Er der andet, du gerne vil dele om EM Drive for at hjælpe os med at forstå?

A. Nej, men i løbet af mit professionelle liv har jeg set flere af disse spændende eksperimentelle eller teoretiske resultater rapporteret i peer-reviewed litteratur. Indtil videre er kun virkeligheden med sorte huller kommet igennem. Så, baseret på min erfaring, sandsynligheden for, at dette holder ved yderligere analyse og test, forekommer ringe. Men det er ikke nul.