Inżynier NASA prezentuje 'silnik spiralny'
David Burns z ASA Marshall Space Flight Center opublikował dokument opisujący koncepcję nowatorskiego silnika rakietowego działającego bez paliwa czyli bez wyrzucanej w jednym kierunku masy, która nadaje silnikowi ruch w kierunku przeciwnym. Urządzenie, nazwane przez niego 'silnikiem spiralnym' wykorzystuje zjawisko zmiany masy, do którego dochodzi przy prędkościach bliskich prędkości światła.
Część specjalistów, którzy zapoznali się z koncepcją Burnsa, wyraża wątpliwość, czy zaprezentowany przez niego silnik w ogóle może działać, jednak inżynier nie przejmuje się tym zbytnio. Nie mam oporów przed opublikowaniem swojej koncepcji. Jeśli ktoś twierdzi, że to nie może działać, powiem, że mimo to warto się temu przyjrzeć.
Żeby zrozumieć, jak ma działać silnik, możemy wyobrazić sobie pudełko, wewnątrz którego znajduje się umieszczony poziomo pręt, a na nim jest pierścień. Jeśli teraz sprężyna popchnie pierścień w jednym kierunku będzie się on ślizgał po pręcie, dotrze do ściany pudełka i się od niej odbije. Pudełko zostanie więc popchnięte i przesunie się nieco. Jednak pierścień podąża teraz w przeciwnym kierunku, dociera do przeciwnej ściany pudełka, od której znowu się odbija. Pudełko przesuwa się, wracając na poprzednią pozycję. W ten sposób pudełko, czyli nasz silnik, będzie bez końca przesuwało się raz w jedną, raz w przeciwną stronę.
Jeśli jednak, jak zauważył Burns, pierścień będzie zmieniał masę i będzie ona znacznie większa gdy przesuwa się w jednym kierunku, niż gdy przesuwa się w drugim, wówczas pudełko będzie poruszało się w tym kierunku, w którym masa poruszającego się pierścienia jest większa.
Prawa fizyki nie zabraniają zmiany masy. Z prac Einsteina wiemy, że im prędkość poruszającego się obiektu jest bliższa prędkości światła, tym większą ma on masę. Możemy więc zastosować w 'silniku spiralnym' akcelerator cząstek, w którym jony są w jednym kierunku przyspieszane, a w drugim spowalniane. Taki akcelerator miałby kształt helisy.
Taki akcelerator musiałby mieć długość około 200 metrów i 12 metrów średnicy. Potrzebowałby też 165 megawatów do wygenerowania siły ciągu rzędu zaledwie 1 niutona. Biorąc to pod uwagę, silni mógłby osiągnąć znaczącą prędkość jedynie w środowisku, w którym nie występują opory. Jeśli będzie miał wystarczającą ilość czasu i mocy to może rozpędzić się do 99% prędkości światła, stwierdził Burns.
Silniki bez paliwa nie są nowym pomysłem. Już pod koniec lat 70. amerykański wynalazca Robert Cook opatentował silnik, który miał zamieniać siłę odśrodkową w ruch liniowy. Z kolei na początku bieżącego wieku Brytyjczyk Roger Shawyer wysunął głośną koncepcję „niemożliwego” relatywistycznego silnika elektromagnetycznego EM Drive.
Żadna koncepcji silnika bez paliwa dotychczas się nie sprawdziła. Fizycy zwracają uwagę, ze takie silniki łamią zasadę zachowania pędu.
Martin Tajmar z Drezdeńskiego Uniwersytetu Technologicznego, który prowadził testy EM Drive uważa, że 'silnik spiralny' nie zadziała. Żaden z inercyjnych systemów napędowych, o ile mi wiadomo, nie działał w środowisku wolnym od oporów", mówi. Co prawda propozycja Burnsa wykorzystuje teorię względności, co nieco komplikuje analizę, jednak, jak stwierdza Tajmar "zawsze jest akcja i reakcja.
Burns, który pracował na swoją koncepcją prywatnie, niezależnie od pracy w NASA, zauważa, że taki silnik byłby całkowicie nieefektywny. Jednak widzi możliwości pozyskania dodatkowej energii z promieniowania cieplnego i synchrotronowego emitowanego przez akcelerator. Ponadto uważa, że udałoby się zachować pęd w spinie przyspieszanych jonów. Wiem, że istnieje ryzyko, iż mój pomysł zostanie odesłany tam, gdzie jest EM Drive i zimna fuzja. Jednak trzeba być gotowym na to, że ktoś nas zawstydzi. Bardzo trudno jest wynaleźć coś całkowicie nowego, co będzie działało, dodaje.
Komentarze (14)
ex nihilo, 15 października 2019, 05:16
No nie całkiem to tak. W uproszczeniu, bo sprawa jest trochę bardziej skomplikowana - masa ("Ilość substancji") się nie zmienia, zmienia się energia/pęd. Niby można energię przeliczać na masę, ale tylko w niektórych przypadkach ma to sens. Akurat raczej nie w tym.
Ogólnie, pojęcia "masa relatywistyczna" już się praktycznie nie używa, wprowadza w błąd.
Jajcenty, 15 października 2019, 09:38
A to nie ta masa co to nie działa z grawitacją za to jest coraz bardziej (kwadratowo) bezwładna? Nie tak dawno @Astro przekonywał, że ściśnięta sprężyna jest cięższa, bo E=mc2. Zatem, Panowie Fizycy, temat masy bezwładnej, relatywistycznej, grawitacyjnej stanowczo domaga się uporządkowania.
Jarek Duda, 15 października 2019, 10:03
Zachowanie pędu jest bardzo głęboko np. w szczególnej teorii względności - podczas gdy "EM drive" jeszcze niby "wyrzucał" pęd w fali EM, tutaj jest proponowane czyste łamanie zachowania pędu - super dla rozgłosu, ale działać toto nie będzie.
Są przynajmniej 4 rodzaje masy/energii cząstek:
1) Inercyjna w F=ma,
2) Energia E=mc^2 np. uwalniana w anihilacji,
3) grawitacyjna w F ~ mM/r^2
4) wewnętrzne oscylacje (de Broglie/zitterbewegung): E=hf
Ze szczególnej teorii względności wiemy że 1) i 2) są równoważne.
Co do 3) to nawet nie mamy potwierdzenia dla elektronów ( https://indico.cern.ch/event/361413/contributions/1776296/attachments/1137816/1628821/WAG2015.pdf ), jest obecnie kilka eksperymentów które mają sprawdzić dla antymaterii.
O 4) wiemy niewiele, została zweryfikowana eksperymentalnie tylko dla elektronów (~10^21Hz): https://link.springer.com/article/10.1007/s10701-008-9225-1
Przemek Kobel, 15 października 2019, 12:12
Czyli, że ściskamy sprężynę, machamy nią w lewo, potem ją rozprężamy i pchamy w prawo, znowu ściskamy, itd.. i mamy ten sam napęd co chce pan Burns?
darekp, 15 października 2019, 12:50
Ano.
Przemek Kobel, 15 października 2019, 13:02
Czyli zmagazynowanie (przez ściśnięcie) energii wybuchu bomby wodorowej pozwoli na zaburzenie bezwładności rzędu... grama masy? dwóch gramów? Gdzie ci kosmici, kiedy potrzeba ich gadżetów?
darekp, 15 października 2019, 13:06
To w ogóle nie ma szans działać. Jest tak jak pisze Jarek Duda. Zasady zachowania pędu i zachowania energii są gdzieś w STW wykorzystywane do wyprowadzenia jakichś wzorów, przynajmniej z tego co pamiętam z pewnej książki "dla opornych", którą czytałem jeszcze w liceum, fachowcem od tego zdecydowanie nie jestem;)
Afordancja, 15 października 2019, 13:19
ok, to i ja napiszę mój pomysł na bardzo podobny napęd z przed prawie 30 lat
Więc aby go szybko obalić pytania pomocnicze na które odpowiedzi od razu powiedzą o tym czy to ma sens czy nie (a nie jestem z tego zbyt mocny)
(analogia)
1. Wyobraźmy sobie łódź wioślarska w przestrzeni kosmicznej, na której końcu wioseł jest umieszczona pewna masa.
Gdy "machniemy" raz wiosłami, łódź przesunie się w jednym kierunku a masy na końcach wioseł w druga stronę.
Stosunek tych ruchów jest proporcjonalny do mas łodzi vs ciężarów na końcu wioseł.
Prawda/fałsz?
2. wyobraźmy sobie tę sama łódź tylko na końcu wioseł zamiast jakichś statycznych mas, ma umieszczone obracające sie prostopadle do łodzi talerze (żyroskopy).
i mamy przypadki
a) gdy ruch obrotowy wynosi X
b) gdy ruch obrotowy wynosi 10x
Czy "machnąc" wiosłami, przesuniemy sie w obu przypadkach o ten sam dystans?
3. Jest tak samo jak w punkcie 2 tylko mamy takie scenariusze
a) obracające sie talerze sa ułożone prodtopadle
b) są ułożone równolegle do łodzi
ich prędkości sa takie same.
Czy "machnąc" wiosłami, przesuniemy sie w obu przypadkach o ten sam dystans?
PS.
Moją dziecięcą przesłanka jest to, że bak który się szybciej obraca trudniej "obrócić"
Jarek Duda, 15 października 2019, 13:55
Żeby np. ścisnąć sprężynę potrzebujemy dostarczyć energii - jeśli jest to w układzie zamkniętym jak rakieta, całkowita energia jest zachowana, dla jej przekazywania konieczne są pędy ...
Można budować konstrukcje które wydają się łamać takie podstawowe zasady, ale jeśli dobrze rozpisać co tam się dzieje, bilansy np. pędu dla zamkniętego układu wychodzą zero.
Muszę przyznać że sam zacząłem studiować fizykę (prawie dwie dekady temu, jako trzeci kierunek) z powodu podobnej konstrukcji: koła z wbudowanym systemem odważników które naiwnie wydaje się że mogą doprowadzić do lotu - ale tylko wydaje się.
Podczas gdy są powody żeby nie mieć absolutnej pewność odnośnie np. drugiej zasady termodynamiki (bardziej fundamentalne modele są czasowo/CPT symetryczne), czy zasady zachowania liczby barionowej (łamanej np. w hipotetycznej bariogenezie czy promieniowaniu Hawkinga), nie znam porządnych argumentów na łamanie energii, pędu czy momentu pędu, które z tw. Noether biorą się po prostu z symetrii: translacyjnej w czasie, przestrzeni czy obrotu.
Inna pewna zasada zachowania to np. ładunku - dzięki tw. Gaussa, które mówi że pole elektryczne na brzegu jakiegoś obszaru determinuje ładunek w środku tego obszaru - on nie może się zmieniać bez zmiany tego pola elektrycznego. Dla liczby barionowej już nie mamy takiego strażnika jak prawo Gaussa.
Jarek Duda, 15 października 2019, 16:24
Nie widzę tam jakiejś istotnie innej masy?
Natomiast 4) jest mniej znana, aczkolwiek wydaje się być dobrze umotywowana (też np. wynika z równania Diraca) i potwierdzona eksperymentalnie (dla elektronu) - nie wiadomo czy odnosi się tylko do elektronu, może leptonów, może innych cząstek, czy może dowolnej materii: https://en.wikipedia.org/wiki/Matter_wave_clock
STW jest konsekwencją skończonej prędkości propagacji, jej efekty jak transformacja masy/energii, skrócenie Lorenzowskie, czy dylatacja czasu są już w najprostszych modelach jak Sine-Gordon (phi_tt = phi_xx + sin(phi)): https://en.wikipedia.org/wiki/Sine-Gordon_equation
Czyli można powiedzieć że równoważność 1) i 2) wynika ze skończonej prędkości propagacji - co wydaje się dość dobrze ugruntowane.
Natomiast OTW jeszcze zawiera dużo ekstrapolacji i nie jest kompletne w skali mikro - z wnioskowaniem równoważności z 3) trzeba być dużo bardziej ostrożnym.
Jarek Duda, 15 października 2019, 18:40
Nie wiem jak dotarliśmy do "ciemnej materii" - to już zupełne ekstrapolacje, spekulacje dla których tylko słyszymy kolejne "doniesienia o nieobserwacji" - tutaj jest konieczna niezwykła ostrożność przed narzucaniem naturze naszych wierzeń. Jeśli istnieje to stawiałbym na szum termiczny - który dla pola EM obserwujemy jako promieniowanie tła 2.7K, ale są też pola odpowiadające pozostałym oddziaływaniom - które też powinny mieć szum termiczny np. te 2.7K z termalizacji, ale jest on dużo trudniejszy niż EM do bezpośredniej obserwacji.
Co do do OTW, przyjmuje się że jego najlepszym potwierdzeniem jest Gravity Probe B ... który potwierdził grawitomagnetyzm ( https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitoelectromagnetism ) - widziany jako pierwsza poprawka do Newtona, zresztą wprowadzona na długo przed Einsteinem: w 1893 przez Heavisidea w analogii do elektromagnetyzmu. Ta poprawka do Newtona jest konieczna dla Lorenzowskiej niezmienniczości i została potwierdzona eksperymentalnie - wygląda na bezpieczną. Natomiast OTW to jeszcze nieskończenie wiele dalszych poprawek, zaproponowanych z powodów estetycznych - możliwe że ta ekstrapolacja jest prawdziwa, ale równie dobrze może się okazać że dalsze poprawki są inne - tutaj trzeba zachować ostrożność.
Gość, 15 października 2019, 21:29
A co jakby masę teleportowac żeby wracała do odbitego pierścienia? Znowu nabierała by pędu oczywiście gdyby nie było żadnych oporów u tak w nieskończoność.
tempik, 15 października 2019, 22:36
jeśli przyjąć że rzeczywiście nie widzimy 95% masy to wszystkie scenariusze są możliwe. nawet te zakładające że obiekty kultu religijnego naukowców, czyli wszystkie zasady zachowania, to tylko mrzonki. I nawet jak bilans będzie się zgadzał to niewiele to zmieni bo nigdy nie będzie pewności, że dotyczy to układu globalnego a nie jakiegoś małego lokalnego skrawka.
Kiedyś, ktoś zrobił ekstrapolację swojej wioski o kilka kilometrów za daleko i okazało się że płaski dysk stał się kulą. i niestety układ stał się niestabilny więc spadła kulka z garbów słoni, a te ze skorup żółwi. trzeba było zaczynać od nowa i tak przynajmniej kilkukrotnie. Mam wrażenie że obecne modele mogą równie spektakularnie pierdyknąć i okazać się kiedyś równie niedorzeczne.
M61, 16 października 2019, 00:02
Taka cena postępu i dobrze, że tak się dzieje.
radar, 16 października 2019, 07:25
Była jeszcze "polska konstrukcja", Napęd Łągiewki