Una nuova teoria su come funziona il motore EmDrive. Il motore è possibile altrimenti

Il famoso EmDrive (1) non dovrebbe infrangere le leggi della fisica, afferma Mike McCulloch (2) dell'Università di Plymouth. Lo scienziato propone una teoria che suggerisce un nuovo modo di intendere il moto e l'inerzia di oggetti con accelerazioni molto piccole. Se avesse ragione, finiremmo per chiamare la misteriosa pulsione "non inerziale", perché è l'inerzia, cioè l'inerzia, che perseguita il ricercatore britannico.

L'inerzia è caratteristica di tutti gli oggetti che hanno massa, reagendo a un cambio di direzione o all'accelerazione. In altre parole, la massa può essere considerata come una misura di inerzia. Sebbene questo ci sembri un concetto ben noto, la sua stessa natura non è così scontata. Il concetto di McCulloch si basa sul presupposto che l'inerzia sia dovuta a un effetto previsto dalla relatività generale chiamato radiazioni da Unruhquesta è la radiazione del corpo nero che agisce su oggetti in accelerazione. D'altra parte, possiamo dire che la temperatura dell'universo sta aumentando mentre acceleriamo.

2. Mike McCulloch dell'Università di Plymouth

Secondo McCulloch, l'inerzia è semplicemente la pressione esercitata dalla radiazione Unruh su un corpo in accelerazione. L'effetto è difficile da studiare per le accelerazioni che osserviamo comunemente sulla Terra. Secondo lo scienziato, questo diventa visibile solo quando le accelerazioni diventano più piccole. Ad accelerazioni molto piccole, le lunghezze d'onda di Unruh sono così grandi da non adattarsi più all'universo osservabile. Quando ciò accade, sostiene McCulloch, l'inerzia può solo assumere determinati valori e saltare da un valore all'altro, il che ricorda giustamente gli effetti quantistici. In altre parole, l'inerzia deve essere quantizzata come componente di piccole accelerazioni.

McCulloch crede che possano essere confermati dalla sua teoria nelle osservazioni. strani picchi di velocità osservato durante il passaggio di alcuni oggetti spaziali vicino alla Terra verso altri pianeti. È difficile studiare attentamente questo effetto sulla Terra perché le accelerazioni ad esso associate sono molto piccole.

Per quanto riguarda l'EmDrive stesso, il concetto di McCulloch si basa sulla seguente idea: se i fotoni hanno una specie di massa, quando riflessi, devono sperimentare l'inerzia. Tuttavia, la radiazione Unruh è molto piccola in questo caso. Così piccolo da poter interagire con l'ambiente circostante. Nel caso dell'EmDrive, questo è il cono del design del "motore". Il cono consente una radiazione Unruh di una certa lunghezza all'estremità più ampia e una radiazione di lunghezza inferiore all'estremità più stretta. I fotoni vengono riflessi, quindi la loro inerzia nella camera deve cambiare. E dal principio di conservazione della quantità di moto, che, contrariamente alle opinioni frequenti su EmDrive, non viene violato in questa interpretazione, ne consegue che la trazione dovrebbe essere creata in questo modo.

La teoria di McCulloch può essere verificata sperimentalmente in almeno due modi. Innanzitutto, posizionando un dielettrico all'interno della camera, ciò dovrebbe aumentare l'efficienza dell'unità. In secondo luogo, secondo lo scienziato, cambiare le dimensioni della camera può cambiare la direzione della spinta. Ciò accadrà quando la radiazione Unruh sarà più adatta all'estremità più stretta del cono che a quella più larga. Un effetto simile può essere causato dalla modifica della frequenza dei fasci di fotoni all'interno del cono. "L'inversione di spinta è già avvenuta in un recente esperimento della NASA", afferma il ricercatore britannico.

La teoria di McCulloch, da un lato, elimina il problema della conservazione della quantità di moto e, dall'altro, è ai margini del mainstream scientifico. (tipica scienza marginale). Da un punto di vista scientifico, è discutibile supporre che i fotoni abbiano una massa inerziale. Inoltre, logicamente, la velocità della luce dovrebbe cambiare all'interno della camera. Questo è abbastanza difficile da accettare per i fisici.

3. Il principio di funzionamento del motore EmDrive

Funziona ma sono necessari più test

EmDrive è stato originariamente un'idea di Roger Scheuer, uno dei più importanti esperti aeronautici in Europa. Ha presentato questo progetto sotto forma di un contenitore conico. 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 che si propagano verso l'estremità più larga devono accelerare e rallentare verso l'estremità più stretta (3). Si presume che, a causa delle diverse velocità di spostamento del fronte d'onda, esercitino una diversa pressione di radiazione sulle estremità opposte del risonatore, e quindi una stringa non nulla che sposta l'oggetto.

Tuttavia, secondo la fisica nota, se non viene applicata alcuna forza aggiuntiva, la quantità di moto non può aumentare. 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 in modo significativo dalla velocità dell'onda all'altra estremità, riflettendo questa onda tra le due estremità, si ottiene una differenza di pressione di radiazione , cioè. forza sufficiente per ottenere la trazione. Secondo Shayer, 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 ne sono stati costruiti solo di piccolissimi. Prototipi di EmDrive con forza di trazione dell'ordine delle micronews. Un istituto di ricerca abbastanza grande, la cinese Xi'an Northwest Polytechnic University, ha sperimentato un prototipo di motore con una forza di spinta di 720 µN (micronewton). Potrebbe non essere molto, ma alcuni propulsori ionici usati in astronomia non ne generano di più.

4. Prova EmDrive 2014.

La versione di EmDrive testata dalla NASA (4) è opera del designer americano Guido Fetti. Il test del vuoto del pendolo ha confermato che raggiunge una spinta di 30-50 µN. L'Eagleworks Laboratory, situato presso il Lyndon B. Johnson Space Center di Houston, ha confermato il suo lavoro nel vuoto. Gli esperti della NASA spiegano il funzionamento del motore per effetti quantistici, o meglio, per interazione con particelle di materia e antimateria che sorgono e poi si annichiliscono reciprocamente nel vuoto quantistico.

Per molto tempo gli americani non hanno voluto ufficialmente ammettere di aver osservato la spinta prodotta da EmDrive, temendo che il piccolo valore risultante potesse essere dovuto a errori di misura. Pertanto, i metodi di misurazione sono stati perfezionati e l'esperimento è stato ripetuto. Solo dopo tutto questo, la NASA ha confermato i risultati dello studio.

Tuttavia, come riportato dall'International Business Times nel marzo 2016, uno dei dipendenti della NASA che ha lavorato al progetto ha affermato che l'agenzia prevede di ripetere l'intero esperimento con un team separato. Questo le permetterà di testare finalmente la soluzione prima di decidere di investire più soldi in essa.