EmDrive

L'expérience EmDrive de la NASA
Le style plutôt que la substance
Pseudoscience
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Exemples aléatoires
Soit nous avons eu une légère erreur de mesure, soit toute la physique est fausse.
—Céréales pour le petit-déjeuner du samedi matin

Le EmDrive est un sans réaction entraînement de vaisseau spatial proposé par Roger Shawyer en 1999. L'essentiel est que si cela fonctionne, plusieurs principes de la physique sortir complètement par la fenêtre.


Bien que l'ampleur de l'effet soit celle qui devrait être facilement mesurable, étant beaucoup plus grande que les forces gravitationnelles mesurées dans le Expérience Cavendish il y a plus de 200 ans, les différentes expériences réalisées à ce jour ont souffert de problèmes majeurs avec leur conception expérimentale et leurs techniques de mesure. Jusqu'à présent, aucun n'a même testé un appareil en tant que système fermé, bien qu'il soit bien à portée de main aux niveaux de puissance utilisés dans certaines des expériences. De plus, les mesures publiées souffrent d'une dérive sévère et d'autres problèmes qui indiquent des problèmes avec l'appareil, et les mesures à différentes orientations et niveaux de puissance produisent des résultats incohérents.

Le concept a attiré l'attention de la presse en 2015, après que quelqu'un NASA Le laboratoire Eagleworks, qui se spécialise dans l'étude des idées de Je vous salue-Marie presque certainement fausses sur la base du «et si», a essayé l'idée et la presse est devenue folle de l'idée que cela constituait une approbation par la NASA.

Contenu

Une histoire d'effets en constante diminution

L'inventeur affirme que le dispositif (moteur) fonctionne en saturant une cavité résonnante avec four micro onde radiation ; le rayonnement exerce une pression sur les parois de la cavité. Cela revient à faire un auto avancez en vous asseyant à l'intérieur et en poussant le volant, ou en utilisant un ventilateur pour faire sauter une voile; l'élan ne fonctionne tout simplement pas comme ça. Cependant, si vous ne comprenez pas vraiment la physique, c'est potentiellementextrêmementpassionnant!

Shawyer affirme qu'en raison des `` effets relativistes '', la cavité (en forme de cône tronqué) subira une force plus grande contre la grande extrémité que la petite extrémité, en raison de la vitesse de groupe des ondes changeant à mesure que le diamètre local de la cavité varie. . C'est-à-dire: grâce à relativité restreinte , l'électromagnétisme classique peut violer la conservation de l'élan. C'est complètement nul, mais vous devez connaître la physique pour comprendre cela.


En 2001, Shawyer a obtenu une subvention de 45000 £ du Britanique gouvernement pour étudier l'idée. Il a affirmé qu'avec 850 watts de puissance, il avait une force de 0,016 newtons. (À propos de la force gravitationnelle d'un sou. C'était dans les limites d'une erreur expérimentale.)



Nouveau scientifiquea écrit un article plutôt favorable à ce sujet en 2006, bien qu'après des plaintes, ils aient par la suite pris note duNouveau scientifiqueblog qu'ils auraient dû couvrir plus en détail la critique du lecteur.


chinois Des chercheurs de l'Université polytechnique du Nord-Ouest dirigée par Yang Juan ont affirmé avoir vérifié la théorie derrière EmDrive de manière indépendante en 2008 et construit un appareil capable de kilowatts en 2010 qui produisait 750 mN de poussée mesurée pour 2500 W de puissance d'entrée.

Quelques chercheurs de la NASA ont commencé à étudier l'idée en 2014. Ils ont atteint 1/1000 de la force que Shawyer prétendait voir dans ses expériences - une puissance moyenne de 91,2 µN à 17 W de puissance d'entrée sur cinq courses, avec une poussée de crête nette de 116 µN. Ces mesures étaient bien en dehors de la plage d'erreur du pendule de torsion utilisé pour détecter la poussée, et sont donc au moins possiblement significatives, bien qu'il existe de nombreuses autres forces qui pourraient avoir potentiellement causé l'effet.


L'effet malheureux de quiconque de la NASA le regarde du tout est que la presse et les durs à penser l'ont pris comme une NASAapprobation. Cela n'a pas été aidé par le site d'information totalement non officiel `` NASA Spaceflight '' qui a présenté l'histoire, notant que `` Une communauté de passionnés, ingénieurs , et des scientifiques de plusieurs continents ont uni leurs forces sur le forum NASASpaceflight.com EM Drive pour examiner de manière approfondie les expériences et discuter des théories de fonctionnement de l'EM Drive '' sans noter qu'ils avaient interdit toute discussion sceptique sur ledit forum au cas où cela effrayerait les expérimentateurs. ou Shawyer (dont aucun n'était présent en premier lieu).

En novembre 2016, l'équipe d'Eagleworks a conclu une série de tests et rédigé un article qui a été accepté pour publication dans le magazineJournal de propulsion et de puissance. Le résultat final a été rapporté comme suit:

Les données de poussée avant, arrière et nul suggéraient que le système fonctionnait constamment à 1,2 ± 0,1 mN / kW, ce qui était très proche de la performance impulsive moyenne mesurée dans l'air. Un certain nombre de sources d'erreur ont été examinées et discutées.

Comment ça marche

L'EmDrive fait partie d'une petite famille de pulsions supposées sans réaction, et chaque chercheur semble avoir sa propre théorie pour animaux de compagnie. La `` théorie '' de Shawyer est basée sur la relativité restreinte, du moins telle que Shawyer la comprend: il affirme que le rayonnement à l'intérieur de la cavité a moins d'élan à l'extrémité étroite de la cavité en raison d'une réduction de la vitesse du groupe, et que la force résultante contre le la grande extrémité est plus élevée. Les forces exercées sur les côtés inclinés de la cavité résonnante sont rejetées comme `` négligeables '', lorsqu'une simple application des lois de conservation les aurait exactement égales à tout changement d'impulsion de l'onde électromagnétique se déplaçant le long de la cavité en raison de la géométrie de ces surfaces. La théorie de Shawyer est confuse et incohérente, avec des malentendus sur le principe d'équivalence et une hypothèse apparente d'un cadre de repos universel absolu (lui et le Dr Harold White affirment que l'appareil perd de son efficacité à mesure qu'il accélère, et Shawyer affirme que le lecteur est mieux utilisé pour planer au lieu d'accélérer, bien qu'il n'y ait aucune différence entre le vol stationnaire et l'accélération à 9,8 m / s), et de nombreux autres problèmes. De manière amusante, il semble non seulement croire qu'il existe un cadre de repos absolu, il croit apparemment que La surface de la Terre est au repos par rapport à elle .

Les chercheurs chinois suggèrent qu'il est en quelque sorte basé sur l'électromagnétisme et la loi de Maxwell, et le groupe du Dr White pense que les micro-ondes poussent contre les `` particules virtuelles de vide quantique '' dans la cavité résonnante. Le Dr Fernando Minotti, chercheur au CONICET, dans un article de 2013 intitulé `` Théories du tensor scalaire et cavités résonantes asymétriques '' a noté que la prétendue poussée produite par l'Emdrive peut être expliquée par certaines théories du tensor scalaire de la gravité. En outre, le Dr Michael McCulloch dans un article intitulé «L'emdrive peut-il être expliqué par une inertie quantifiée? a noté que la poussée produite par l'EmDrive peut être expliquée par le rayonnement Unruh qui provoque le photons dans l'extrémité large de la cavité pour avoir une masse d'inertie plus grande que les photons dans l'extrémité étroite, amenant la cavité à présenter une poussée vers l'extrémité étroite.


Plusieurs physiciens éminents ont déclaré que le concept est impossible. Un doctorat. physicien, John Costella, dans son article connexe a expliqué pourquoi.

Violation des lois de conservation

Shawyer affirme que l'EmDrive n'est pas sans réaction et ne viole aucune loi de la physique. Malheureusement, cela contredit sonautreprétend qu'il produit la poussée comme un système fermé.

Les «moteurs de réaction» tels que les fusées reposent sur la conservation de l'élan: une certaine forme de propulseur est expulsée dans une direction, et l'engin gagne une quantité égale d'élan dans la direction opposée. Le propulseur expulsé par un entraînement de réaction n'a pas besoin d'être une substance matérielle: les photons transportent une impulsion proportionnelle à leur énergie, et donc un entraînement qui émet simplement des photons de manière directionnelle produira une poussée (bien que de très petites quantités de poussée pour une puissance donnée). Ce ne sont pas des systèmes fermés, les moteurs de réaction reposent tous sur quelque chose qui quitte le système pour emporter l'élan.

L'EmDrive, d'autre part, est censé produire des quantités de poussée beaucoup plus importantes qu'un propulseur de photons de la même puissance, et de le faire comme un système fermé sans rayonnement émis. Il n'expulse aucun propulseur et n'a donc aucun moyen d'équilibrer l'élan qu'il gagne, ce qui en fait un entraînement «sans réaction». S'il suivait la conservation de l'élan, il n'accélérerait pas.

Conservation d'énergie ne va guère mieux. L'EmDrive est spécifiquement déclaré comme une machine électrique réversible: la puissance absorbée provoque une accélération dans un sens, l'accélération dans l'autre entraîne la sortie de puissance. Chaque objet reposant sur la terre La surface de la surface connaît une accélération de 9,8 m / s sans coût énergétique, de sorte que les affirmations de Shawyer mènent à la conclusion qu'un EmDrive posé juste au sol est un dispositif à énergie libre, produisant une puissance sans fin à partir de l'accélération gravitationnelle.

De plus, la conversion directe de l'énergie en poussée violera nécessairement la conservation de l'énergie à moins que le rapport énergie-poussée ne soit pas meilleur que celui d'une fusée à photons (et les fusées à photons ont des rendements horriblement terribles, d'ailleurs).

E_k =  frac {m_0 c ^ 2} { sqrt {1-  frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} - m_0 c ^ 2

Supposons qu'un vaisseau spatial propulsé par l'EmDrive soit lancé, qui maintient une accélération de 9,8 m / s, ou 1 G.Il a une masse d'un million de kilogrammes, soit environ la moitié de la masse de lancement de la navette spatiale avant son retrait. La poussée mesurée par l'expérience de la NASA n'était pas supérieure à 116 µN avec une puissance d'entrée de 17 W, soit une consommation électrique de 0,147 W / µN. Le navire nécessitera 9,8 méganewtons pour accélérer à 9,8 m / s, ce qui nécessitera un énorme 1,4 billion de watts, soit plus de la moitié de la consommation électrique de la Terre entière. Pour rester cohérent avec la relativité restreinte, la vitesse du navire est toujours mesurée par rapport à la Terre.

À 200 km / s, le navire a une énergie cinétique de 20 quadrillions de joules. S'il accélère pendant 1 seconde, son énergie cinétique augmentera à 20,002 PJ, augmentant de 1,96 billion de joules. Cependant, seuls 1,4 billion de joules ont été dépensés, ce qui signifie qu'une seconde d'accélération a créé 560 milliards de joules à partir de rien.

Les partisans d'EmDrive ont suggéré que l'efficacité de l'EmDrive diminue avec la vitesse. Cela pose des problèmes encore plus importants, comme la variation de l'accélération du navire en fonction de la vitesse d'un observateur. relatif au navire. Si le navire voyageait près de la Terre à 200 km / s, les observateurs sur Terre auraient besoin d'observer l'accélération du navire à ~ 7 m / s pour que la conservation de l'énergie ne soit pas violée, mais les passagers du navire insisteraient sur le fait que c'était accélération de 9,8 m / s; comme aucune dilatation temporelle significative ne se produit à moins de 10% de la vitesse de la lumière, elle peut être exclue comme solution à l'écart. Suggérer qu'il existe un cadre de référence universel, c'est suggérer que la relativité restreinte devrait être jeté par la fenêtre . Considérant qu'il y a beaucoup plus de preuves que la relativité restreinte est vraie qu'il n'y a de preuves que l'EmDrive fonctionne, ça devrait être évident pourquoi l'EmDrive est encore largement ignoré par la communauté scientifique.

Un article de Harold White a tenté de prouver que les lecteurs ioniques violaient également la conservation de l'énergie. Dans l'exemple donné, un engin spatial de 9 460 kg utilise 540 kg de propulseur pour augmenter sa vitesse de 1 km / s, consommant 174 gigajoules d'énergie. Par rapport au fond cosmique des micro-ondes, l'engin se déplaçait initialement à 371 km / s et a accéléré à 372 km / s, entraînant un changement d'énergie cinétique de l'engin de 33 649 GJ. La plus grande erreur dans le papier est l'exclusion du signe; le changement d'énergie total est en réalité de -33 649 GJ. L'énergie n'est pas «détruite»; lorsque l'énergie cinétique du propulseur est prise en compte, il n'y a pas d'énergie perdue. Plus déroutant est le fait que White compare l'énergie cinétique de l'enginetle propulseur avant d'être accéléré à l'énergie cinétique de l'engin uniquement après son accélération. Il est plus logique de comparer séparément le changement d'énergie cinétique du propulseur et de l'engin; lorsque les changements d'énergie cinétique totale de l'engin et du propulseur sont additionnés, le résultat est - attendez-le - 174 gigajoules! Il s'avère que la conservation de l'élan entraîne la conservation de l'énergie.

Appareils similaires

L'équipe Eagleworks de la NASA a étudié un dispositif similaire appelé w, qui a également montré qu'il produisait de la poussée - encore une fois, son principe de fonctionnement est similaire à celui d'EmDrive, mais un peu moins efficace selon Shawyer. L'inventeur du Cannae Drive, Guido G. Fetta, a postulé que l'entraînement produisait une poussée en partie via des fentes radiales gravées le long du bord inférieur de l'intérieur de la cavité résonnante. Cependant, l'équipe de la NASA a prouvé que cette idée était fausse en testant un lecteur `` nul '' qui n'avait pas de fentes en bas. Les deux entraînements produisaient à peu près la même quantité de poussée, indiquant que le rainurage n'affectait pas la poussée. Un troisième dispositif de contrôle a également été testé avec une charge RF mais sans utiliser de cavité résonnante, ce qui n'a entraîné aucune poussée comme prévu.

La NASA prévoit de mettre à niveau son équipement à des niveaux de puissance plus élevés, d'utiliser des amplificateurs RF compatibles avec le vide avec des plages de puissance allant jusqu'à 125 W et de concevoir une nouvelle cavité conique censée produire une poussée de l'ordre de 0,1 N / kW. Ensuite, l'article de test sera expédié à d'autres laboratoires pour une vérification indépendante et des évaluations continues de la technologie, au Glenn Research Center, au Jet Propulsion Laboratory et au Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.

Démystifié

Enfin, les chercheurs ont testé les interactions magnétiques et ont trouvé l'erreur systémique sous-jacente conduisant à la poussée perçue. Lorsque les boucles de câbles ont été correctement blindées, l'effet a disparu, montrant que ce lecteur est vraiment impossible.