]


Идея 150-летней давности может привести к революционному прорыву в космических путешествиях

14 сентября 2021 г. 19:35:26

Участившиеся природные и антропогенные катастрофы, такие как глобальные пандемии и климатические аномалии, вновь заставили заговорить о необходимости превращения человечества в многопланетный вид. Однако одно из самых больших препятствий на пути к воплощению этой мечты заключается в невозможности достичь удаленных планет в течение одной человеческой жизни. Чтобы добраться до ближайшей звезды, Проксимы Центавра, необходимо 80 тысяч лет, и это означает, что об обычных ракетах на химическом топливе не может быть и речи.

К счастью, теперь у нас, возможно, появился ответ на эту загадку. Ученые создали то, что может оказаться «Святым Граалем» космических путешествий: реальный импульсный двигатель, способный достичь субсветовых скоростей, не используя топлива. После тридцати лет экспериментов и отладки своей системы пара ученых, возможно, приблизилась к превращению научной фантастики в научный факт. Причем необходимо подчеркнуть, что НАСА относится к этой идее вполне серьезно.

Обычные космические корабли сжигают химическое ракетное топливо для достижения второй космической скорости, маневрирования в пространстве и даже посадки, если речь идет о многоразовых кораблях. А что если бы мы могли построить космический корабль, работающий исключительно на электричестве?

Именно так устроен гравитационный двигатель с эффектом Маха, Mach Effect Gravity Assist (MEGA). С помощью гранта НАСА, почетный профессор физики Калифорнийского университета Джим Вудворт и физик из Фуллертона Хэл Ферн разработали двигатель MEGA Drive и утверждают, что в его основе лежат проверяемые и технически достоверные физические принципы.

Их MEGA Drive, который продемонстрировал многообещающие перспективы на первых этапах тестирования и уже находится на второй стадии испытаний, представляет собой не что иное, как голубую мечту науки о космических путешествиях. Ведь в случае успеха он сделает возможными не только локальные путешествия в пределах Солнечной системы, но и межзвездные полеты, которые в настоящее время невозможны из-за несовершенства существующих технологий.

Однако, как же работает двигатель MEGA Drive? Хорошо известный закон Ньютона гласит, что неподвижное тело остается в покое, а движущееся тело продолжает двигаться с постоянной скоростью, если на него не воздействует внешняя сила. Все объекты сопротивляются изменению своего состояния по причине инерции.

В 1872 году австрийский физик Эрнст Мах выдвинул гипотезу, согласно которой эти силы инерции являются результатом гравитационного притяжения удаленной вселенной. Спорная гипотеза получила известность как принцип Маха. Хотя большинство экспертов в настоящее время не признают ее, Вудворт и Ферн считают, что идея просто была неверно понята. Так или иначе, построенный ими двигатель основан именно на ней.

Двигатель MEGA Drive работает следующим образом: группа пъезоэлектрических кристаллов вод воздействием электрического тока меняет свою массу. И это не какие-то мифические «исцеляющие кристаллы» Нового времени. Пъезоэлектрические кристаллы расширяются и сжимаются под воздействием электрической энергии, взаимодействуя с тем, что Эйнштейн называл универсальными инерционными полями Вселенной, вызванными гравитацией. Делая объект легче в один момент времени и тяжелее в другой, можно создать тягу, используя тот самый ньютоновский принцип, согласно которому любое действие вызывает равное и противоположно направленное противодействие, на котором основаны ракетные двигатели, отбрасывающие материю назад, чтобы двигаться вперед.

Главная особенность MEGA Drive заключается в том, что, в отличие от обычной ракеты, которая выбрасывает струю сгоревших газов для создания тяги, он не теряет свои кристаллы, производящие энергию. Он просто толкает их вперед, когда они тяжелые, и тянет назад, когда они легкие, тем самым создавая импульс для движения вперед.

«Если у вас есть двухчастотное механическое колебание, вы можете толкать объект вперед, когда оно более массивное и тянуть назад, когда масса снижается. Таким образом, возникает тяга, но у вас нет необходимости сжигать топливо и выбрасывать его. Иными словами, вы можете отбросить его назад, а затем втянуть обратно, когда масса уменьшится», – объясняет Вудворт.

Профессор утверждает, что каждый пьезоэлектрический кристалл с эффектом Маха может генерировать около ста миллиньютонов силы. В настоящее время двигатели, основанные на этом эффекте, представляют собой кубы со стороной 6 сантиметров. Вудворт считает, что, сделав их более эффективными, можно будет получить от каждого больше энергии. Итак, разместив на своем корабле необходимое количество пьезоэлектрических кристаллов, можно обеспечить достаточный импульс для поступательного движения корабля.

Остается один вопрос: какое количество электрической энергии необходимо подавать на эти двигатели для их работы? Причем, необходимо отметить, что в качестве возможного источника этой энергии рассматривается атомный реактор. По словам Вудворта, на сегодняшний день можно генерировать около 10 Ньютонов силы на каждый киловатт энергии. Первоначально импульсные двигатели MEGA Drive будут комбинироваться с двигателями на химическом топливе, что значительно увеличит срок службы последних. Действительно, в этом случае солнечные панели могли бы дать всю необходимую энергию для питания электрических двигателей.

Еще одно весьма любопытное открытие: группа ученых вычислила, что чем меньше размер устройства, тем большую силу оно может генерировать. Поэтому они надеются, что вместо увеличения размера, массивы из тысяч крошечных двигателей MEGA Drive будут однажды развернуты для того, чтобы отправить огромные зонды в межзвездное пространство. Участники исследования утверждают, что мощности этих двигателей будет достаточно, чтобы доставить звездолет с человеческим экипажам к ближайшим звездам, таким как Проксима Центавра, расположенная в 4,25 световых годах от Солнца, и обратно, за разумное время, составляющее относительно небольшую часть человеческой жизни.

Разумеется, это звучит весьма футуристично. Идея нуждается в экспертной оценке, а для этого другие ученые должны получить те же результаты, что и Вудворт. Откровенно говоря, чтобы повторить подвиг ученого, потребуется изрядное количество веры и упорства. В то же время, Майк Макдональд, аэрокосмический инженер из исследовательской лаборатории Военно-морских сил США, которому НАСА доверило проверку работ Вудворта, считает, что шанс на успех располагается между одной десятой и одной десятимиллионной. И все же, это значит, что какой-то шанс есть.

Если идея MEGA Drive окажется жизнеспособной, это станет одним из редких случаев, когда научная фантастика получит подтверждение и превратится в научный факт.


Источник