La speranza dell'astronautica
Alcuni mesi fa, il laboratorio Eagleworks, situato presso il Lyndon B. Johnson Space Flight Center di Houston, ha confermato il funzionamento del motore EmDrive, che deve violare una delle leggi fondamentali della fisica: la legge di conservazione della quantità di moto. I risultati del test sono stati poi confermati nel vuoto (1), che ha dissipato gli scettici su uno degli argomenti contro questa tecnologia.
1. Immagine delle prove del motore Fetti sospeso su un pendolo nel vuoto.
Tuttavia, i critici sottolineano ancora che, contrariamente a quanto riportato dai media, NASA il motore non ha ancora dimostrato di funzionare effettivamente.
Ad esempio, errori sperimentali causati, in particolare, dall'evaporazione dei materiali che compongono il sistema di azionamento EmDrive - o meglio Cannae Drive, perché così il designer americano Guido Fetta ha chiamato la sua versione di EmDrive.
Da dove viene questa fretta?
Attualmente in uso motori di veicoli spaziali richiedono che il gas venga espulso da un ugello, facendo rimbalzare la nave nella direzione opposta. Un motore che non richiede quel tipo di gas per funzionare sarebbe una grande svolta.
Allo stato attuale, anche se il veicolo spaziale avesse accesso a una fonte illimitata di energia solare, come nel caso di propulsori elettroionici, per lavoro richiede carburante, la cui risorsa è limitata.
EmDrive è stato originariamente un'idea di Roger Scheuer (2), uno dei più eminenti esperti aeronautici d'Europa. Ha presentato questo progetto sotto forma di un contenitore conico (3).
Un'estremità del risuonatore è più larga dell'altra e le sue dimensioni sono scelte in modo tale da fornire risonanza per onde elettromagnetiche di una certa lunghezza.
Di conseguenza, queste onde, propagandosi verso l'estremità più larga, devono essere accelerate e verso l'estremità più stretta devono rallentare.
Si prevede che, a causa delle diverse velocità di movimento, i fronti d'onda eserciteranno una pressione di radiazione diversa sulle estremità opposte del risonatore e quindi creeranno una spinta diversa da zero che spingerà la nave.
Bene, Newton, abbiamo un problema! Perché secondo la fisica a noi nota, se non si applica una forza aggiuntiva, la quantità di moto non ha il diritto di crescere. Teoricamente, EmDrive funziona sfruttando il fenomeno della pressione di radiazione. La velocità di gruppo di un'onda elettromagnetica, e quindi la forza da essa generata, può dipendere dalla geometria della guida d'onda in cui si propaga.
Secondo l'idea di Scheuer, se si costruisce una guida d'onda conica in modo tale che la velocità dell'onda a un'estremità differisca significativamente dalla velocità dell'onda all'altra estremità, riflettendo questa onda tra le due estremità, si ottiene la differenza di pressione di radiazione , cioè. forza sufficiente per ottenere la spinta (4).
Secondo Scheuer, EmDrive non viola le leggi della fisica, ma utilizza la teoria di Einstein: il motore si trova in un quadro di riferimento diverso dall'onda "funzionante" al suo interno. Finora sono stati costruiti solo prototipi EmDrive molto piccoli con forze di spinta nella gamma micro-Newton.
Come puoi vedere, non tutti abbandonano immediatamente questo concetto in quanto vengono creati nuovi prototipi. Ad esempio, un grande istituto di ricerca come la China Xi'an Northwest Polytechnic University ha condotto esperimenti che hanno portato a un prototipo di motore con una spinta di 720 micronewton.
Potrebbe non essere molto, ma alcuni di essi sono usati astronautica, propulsori ionici non generano più affatto. La versione testata dalla NASA dell'EmDrive è opera del designer americano Guido Fetti. Il test del vuoto del pendolo ha confermato che raggiunge una spinta di 30-50 micronewton.
Il principio di conservazione della quantità di moto è stato ribaltato? Probabilmente no. Gli esperti della NASA spiegano il funzionamento del motore, più precisamente l'interazione con particelle di materia e antimateria, che si annichilano a vicenda nel vuoto quantistico, per poi annullarsi reciprocamente. Ora che il dispositivo ha dimostrato di funzionare, sarebbe opportuno studiare come funziona EmDrive.
3. Uno dei modelli di motori EmDrive
Chi non conosce le leggi della fisica?
La potenza offerta dai prototipi costruiti finora non ti lascia a bocca aperta, anche se, come abbiamo accennato, alcuni dei motori ionici operano nella gamma dei micronewton.
4. EmDrive: il principio di funzionamento
Secondo Scheuer, la spinta nell'EmDrive può essere notevolmente aumentata attraverso l'uso di superconduttori.
Tuttavia, secondo John P. Costelli, noto fisico australiano, Scheuer "non comprende le leggi della fisica" e commette, tra l'altro, un errore fondamentale in quanto non tiene conto nei suoi schemi della forza che agisce per irraggiamento sulle pareti laterali del risonatore.
Una spiegazione pubblicata sul sito web di Shawyer's Satellite Propulsion Research Ltd afferma che si tratta di un importo trascurabile. Tuttavia, i critici aggiungono che la teoria di Scheuer non è stata pubblicata in nessuna rivista scientifica sottoposta a revisione paritaria.
La cosa più dubbia è ignorare il principio di conservazione della quantità di moto, sebbene lo stesso Scheuer affermi che il funzionamento della pulsione non lo viola affatto. Il fatto è che l'autore del dispositivo non ha ancora pubblicato un singolo articolo su di esso in una rivista peer-reviewed.
Le uniche pubblicazioni sono apparse sulla stampa popolare, incl. in Il nuovo scienziato. I suoi redattori sono stati criticati per il tono sensazionalistico dell'articolo. Un mese dopo, la casa editrice ha stampato spiegazioni e ... scuse per il testo pubblicato.
