Když NASA inženýr oznamuje nový a revoluční motor, který by nás mohl přivést ke hvězdám, je snadné se nadchnout. Ale démoni jsou v detailech a když se podíváte na skutečný článek, vypadají věci mnohem méně slibně.
Začátkem článku je nástin myšlenky, nikoli recenzovaná práce. Jak autor David Burns zdůrazňuje na poslední stránce, základní koncept je neprokázaný, nebyl přezkoumán odborníky a mohou existovat matematické chyby. Burnsův „spirálový motor“ by byl také reakcí bez pohonu podobnou EM-Drive, a tak by porušil Newtonův třetí zákon o pohybu. Bylo by snadné zrušit práci a jít dál, ale rád bych se podíval na podrobnosti, protože je to zajímavý (byť chybný) nápad.
Začněme obecně s reakcemi bez reakce. Jak tento šroubovicový motor, tak EM-Drive před tím, než jsou „bez reakce“, protože na rozdíl od tradičních raket a pohonných jednotek nevyhazují pohonnou hmotu. Ve svém srdci jsou všechny rakety založeny na Newtonově třetím zákoně o pohybu, který říká, že pro každou sílu, kterou aplikujete na vaši raketu, musí být na něco jiného aplikována stejná protisíla. Pro raketu je to nějaký druh paliva. Vyhoďte horký plyn ze zadní části vaší rakety vysokou rychlostí a podle Newtonova třetího zákona se raketa pohybuje vpřed. Snadné peasy.
Problém je v tom, že aby se vaše raketa rozběhla opravdu rychle, musíte s sebou vzít spoustu paliva. Například Saturn V potřeboval spálit asi 20 kilogramů paliva na každý 1 kilogram užitečného zatížení, jen aby dosáhl Měsíce.
Věci se zhoršují, čím dál cestujete. Pokud byste chtěli poslat sondu nejbližším hvězdám, potřebovali byste asi 2 000 kilogramů paliva na každý kilogram užitečného zatížení a vaše cesta by stále trvala 100 000 let. Lze tedy říci, že tradiční rakety nás nedostanou ke hvězdám.
Jízda bez reakce je jiná. Poskytlo by to úder vaší raketě, aniž by vyhodilo palivo ze zadního konce, takže nepotřebujete veškerou tu extra hmotnost. Vše, co potřebujete, je energie, kterou můžete získat ze solárních panelů nebo fúzního reaktoru. Poměr paliva k užitečnému zatížení by byl v zásadě 1: 1. Jedinou nevýhodou je, že reakce bez pohonu porušují Newtonův třetí zákon.
Nyní můžete tvrdit, že Einstein dokázal Newtonovi špatně, což je pravda, ale Einsteinova teorie relativity souhlasí s Newtonovým třetím zákonem. Stejně tak kvantová teorie. Pokud pohony bez reakce fungují, jsou tři století fyziky špatná.
Fanoušci EM-Drive tvrdí, že přesně. EM-Drive funguje, říkají, takže Newtonův třetí zákon je špatný. Doba. Co dělá tento nový helikální motor zajímavým je, že spíše než jednoduše porušuje Newtonův třetí zákon, snaží se proti Newtonovi hrát pomocí relativistické masy.
Základní myšlenkou je pohybovat hmotou tam a zpět v raketě, jako poskakování míče sem a tam. Pokud jste to udělali s normální hmotou, když míč zasáhne přední část rakety, raketa by se trochu posunula dopředu a když míč zasáhne zadní část, raketa by se trochu posunula zpět. Jinými slovy, raketa by se jen zakolísala vpřed a vzad, když míč skáče tam a zpět.
Burns navrhuje, aby to bylo provedeno s částicemi v helikálním urychlovači částic. Takže jak částice stoupají a klesají šroubovice, raketa se pohybuje podle Newtonova třetího zákona. Ale Burns také navrhuje urychlit částice téměř rychlostí světla, protože jsou na přední straně rakety a zpomaluje je vzadu. Relativita říká, že částice pohybující se blízko rychlosti světla mají větší hmotnost než pomalejší částice, takže jsou těžší na přední straně rakety než na zadní straně.
Vrátíme-li se zpět k analogii míče, bude to jako by vaše koule magicky nabrala hmotu dříve, než dopadne na přední část rakety, a ztratí hmotu, než zasáhne zadní část. Podle Newtonových zákonů to znamená, že míč bude dávat raketě větší tlak dopředu než dozadu, a raketa by se zrychlila vpřed.
Pokud byste mohli použít kouzelnou kouli na změnu hmotnosti, tento nápad by fungoval. Ale relativita se stále řídí Newtonovým třetím zákonem, takže myšlenka v reálném světě nefunguje. Burns má pravdu, že v jeho papíru je chyba, ale je to jemná chyba.
Jeho konstrukce pouze urychluje kruhový pohyb částic, takže předpokládá, že jejich rychlost vpřed a vzad podél osy rakety by měla zůstat konstantní. Ale v relativitě, jak roste hmotnost částic, by se jejich rychlost podél osy zpomalila. Je to kvůli relativistickým účinkům dilatace času a zkrácení délky. Výsledkem je, že částice dávají raketě stejný tlak na obou koncích. Einsteinovy teorie vás nenechají obejít Newtona.
Poctivě, Burns věděl, že jeho myšlenka je dlouhá rána, a proto ji dal ostatním, aby ji zkontrolovali. To je to, o čem je věda. To je také důvod, proč stojí za to být trochu nadšený, když se předkládají podobné nápady. Většina z nich selže, ale jednoho dne by mohl fungovat. K hvězdám bychom se nakonec dostali, ale jen pokud jsme ochotni neustále testovat nové nápady.
Zdroj: Helical Engine od Davida Burnse
