Ko a NASA inženir napoveduje nov in revolucionarni motor, ki nas lahko popelje do zvezd, lahko se navdušimo. Toda demoni so v podrobnostih, in ko pogledate dejanski članek, so stvari videti manj obetavne.
Za začetek je članek oris ideje, ne strokovno pregledano delo. Kot na zadnji strani poudarja avtor David Burns, je osnovni koncept nedokazan, strokovnjaki ga niso pregledali in matematične napake morda obstajajo. Burnsov "spiralni motor" bi bil tudi brez reakcije, podoben EM-Drive, in bi tako kršil Newtonov tretji zakon o gibanju. Lahko bi preprosto opustili delo in nadaljevali, vendar bi rad pogledal podrobnosti, ker je zanimiva (čeprav pomanjkljiva) ideja.
Začnimo z brez reaktivnimi pogoni na splošno. Tako Helical Engine kot tudi EM-Drive pred njim sta "brez reakcije", saj za razliko od tradicionalnih raket in potisnikov ne poganjata pogonskega goriva. Po njihovem srcu vse rakete temeljijo na tretjem zakonu gibanja Newtona, ki pravi, da za vsako silo, ki ga uporabite na svojo raketo, mora biti enaka nasprotna sila uporabljena za kaj drugega. Za raketo je to nekakšno gorivo. Izpuščajte vroči plin iz zadnjega konca rakete z veliko hitrostjo in po Newtonovem tretjem zakonu se raketa premakne naprej. Enostaven grah.
Težava pri tem je, da moraš raketo resnično hitro zapeljati s seboj. Saturn V je na primer potreboval približno 20 kilogramov goriva za vsak 1 kilogram koristne obremenitve samo za dosego Lune.
Stvari se slabšajo dlje, ko potujete. Če bi želeli poslati sondo najbližjim zvezdam, bi potrebovali približno 2000 kilogramov goriva za vsak kilogram koristne obremenitve, vaše potovanje pa bi še vedno trajalo 100.000 let. Zato je varno reči, da nas tradicionalne rakete ne bodo pripeljale do zvezd.
Pogon brez reakcije je drugačen. Vašemu raketu bi zagotovili potisk, ne da bi vrgli gorivo na zadnji del, tako da ne potrebujete vse te dodatne teže. Vse, kar potrebujete, je moč, ki jo lahko dobite od sončnih panelov ali fuzijskega reaktorja. Razmerje med gorivom in koristno obremenitvijo bi bilo v bistvu 1 proti 1. Edina slaba stran je, da brez reaktivni pogoni kršijo Newtonov tretji zakon.
Zdaj lahko trdite, da je Einstein dokazal, da Newton ni v redu, kar je res, toda Einsteinova teorija relativnosti se strinja s Newtonovim tretjim zakonom. Tako tudi kvantna teorija. Če brez reakcijski pogoni delujejo, potem tri stoletja fizike ni v redu.
Ljubitelji EM-Drive trdijo ravno to. EM-Drive deluje, pravijo, zato je Newtonov tretji zakon napačen. Obdobje Zaradi tega je nov Helical Engine zanimiv tudi ta, da namesto da bi preprosto kršil tretji zakon Newtona, poskuša Newton igrati proti sebi z uporabo relativistične mase.
Osnovna ideja je premikanje mase naprej in nazaj znotraj rakete, kot je poskakovanje žoge naprej in nazaj. Če bi to storili z normalno maso, bi se raketa nekoliko premaknila naprej in ko bi žoga zadela v hrbet, bi se raketa nekoliko premaknila nazaj. Z drugimi besedami, raketa bi samo vihtela naprej in nazaj, ko žoga odbija naprej in nazaj.
Burns predlaga, da to storite z delci v spiralnem pospeševalniku delcev. Ko se delci dvigajo navzdol in navzdol, se raketa giblje po Newtonovem tretjem zakonu. Toda Burns tudi predlaga, da se delci pospešijo do skoraj svetlobne hitrosti, saj so ti spredaj rakete, in jih upočasnijo na zadnji strani. Relativnost pravi, da imajo delci, ki se gibljejo s hitrostjo svetlobe, večjo maso kot počasnejši delci, zato so težji spredaj rakete kot zadaj.
Če se vrnete nazaj k analogiji s kroglico, bi bilo to, kot da vaša žoga čarobno pridobi maso, preden zadene sprednji del rakete in izgubi maso, preden zadene zadaj. Po Newtonovih zakonih to pomeni, da bi žoga dala raketi večji pritisk naprej kot nazaj, raketa pa bi pospešila naprej.
Če bi lahko uporabili čarobno kroglico za spreminjanje mase, bi ta ideja delovala. Toda relativnost še vedno upošteva Newtonov tretji zakon, zato ideja ne deluje v resničnem svetu. Prav Burns ima prav, da je v njegovem prispevku prišlo do napake, vendar je tanka.
Njegova zasnova samo pospeši krožno gibanje delcev, zato domneva, da bi morala njihova hitrost naprej in nazaj vzdolž osi rakete ostati konstantna. Toda v relativnosti, ko se masa delcev povečuje, bi se njihova hitrost vzdolž osi upočasnila. To je posledica relativističnih učinkov časovne širitve in krčenja dolžine. Kot rezultat, delci dajejo raketi enak pritisk na obeh koncih. Einsteinove teorije ne dovoljujejo, da bi obšli Newton.
Po pravici povedano je Burns vedel, da je njegova ideja dolga leta, zato jo je dal na pregled drugim. To je tisto, kar sploh pomeni znanost. Zato se tudi ob predstavitvi idej, kot je ta, splača biti le malo navdušen. Večina od njih ne bo uspela, toda nekega dne bo morda le šlo. Konec koncev bi lahko prišli do zvezd, vendar le, če bomo pripravljeni še naprej preizkušati nove ideje.
Vir: Vijačni motor David Burns
