Nova experiência testará o EmDrive, o motor que vai contra as leis da física
Máquina dos sonhos:
Por quase 20 anos, os cientistas debateram a viabilidade de um EmDrive, um tipo hipotético de motor que poderia impulsionar uma espaçonave sem a necessidade de qualquer combustível.
Se isso parece bom demais para ser verdade, é porque provavelmente é – um EmDrive em funcionamento iria literalmente quebrar uma das leis fundamentais da física – mas isso não impediu cientistas de importantes organizações de pesquisa, incluindo a NASA ea DARPA, de buscar a tecnologia, porque a recompensa seria tão extraordinária.
Agora, uma equipe de físicos alemães está conduzindo um novo experimento do EmDrive – e este pode acabar com o debate em torno do conceito controverso de uma vez por todas.
Busto de Impulso:
Em 2001, o cientista britânico Roger Shawyer propôs a idéia de gerar impulso bombeando microondas para uma câmara cônica. Eles então ricocheteariam pelas paredes do cone, exercendo força suficiente para impulsionar naves espaciais. ”
O problema é que isso essencialmente criaria força a partir do nada, o que não é possível de acordo com a lei de conservação do momento.
Ainda assim, um punhado de pesquisadores afirma que eles conseguiram gerar algum impulso em seus experimentos EmDrive – embora a quantidade seja tão baixa que até agora tem sido difícil dizer se o dispositivo estava de fato gerando o empuxo ou se foi causado por algum influência externa, como o magnetismo da Terra ou vibrações sísmicas.
Treinamento de Sensibilidade
Para esclarecer a controvérsia, a equipe da Technische Universität Dresden construiu um instrumento super-sensível para medir o impulso que eles acreditam ser imune à interferência externa que aflige outros estudos.
Eles planejam publicar os últimos resultados de seus experimentos EmDrive na revista Acta Astronautica em agosto, de acordo com um novo perfil da Wired sobre seu trabalho, e a principal pesquisadora Martin Tajmar disse à publicação que acha que estamos a apenas alguns meses de finalmente o debate do EmDrive de volta para a cena.
Uma forma mítica de propulsão espacial em um teste prático real:
DESDE O NASCIMENTO da era espacial, o sonho de pegar carona para outro sistema solar foi prejudicado pela “tirania da equação do foguete”, que impõe limites rígidos à velocidade e ao tamanho da espaçonave que lançamos no cosmos. Mesmo com os motores de foguete mais potentes da atualidade, os cientistas estimam que levaria 50 mil anos para chegar ao nosso vizinho interestelar mais próximo, o Alpha Centauri. Se os humanos esperarem ver um nascer do sol alienígena, os tempos de trânsito terão que cair significativamente.
Dos conceitos avançados de propulsão que teoricamente poderiam extrair isso, poucos geraram tanto entusiasmo – e controvérsia – quanto o EmDrive. Descrito pela primeira vez há quase duas décadas, o EmDrive funciona convertendo eletricidade em microondas e canalizando essa radiação eletromagnética através de uma câmara cônica. Em teoria, as microondas podem exercer força contra as paredes da câmara para produzir impulso suficiente para impulsionar uma espaçonave uma vez no espaço. Neste ponto, no entanto, o EmDrive existe apenas como um protótipo de laboratório, e ainda não está claro se é capaz de produzir empuxo. Em caso afirmativo, as forças que gera não são fortes o suficiente para serem registradas a olho nu, muito menos propelir uma espaçonave.
Nos últimos anos, no entanto, um punhado de equipes de pesquisa, incluindo uma da NASA, afirma ter produzido sucesso com um EmDrive. Se for verdade, isso equivaleria a um dos maiores avanços na história da exploração espacial. O problema é que o impulso observado nesses experimentos é tão pequeno que é difícil dizer se é real.
Nos últimos anos, no entanto, um punhado de equipes de pesquisa, incluindo uma da NASA, afirma ter produzido sucesso com um EmDrive. Se for verdade, isso equivaleria a um dos maiores avanços na história da exploração espacial. O problema é que o impulso observado nesses experimentos é tão pequeno que é difícil dizer se é real.
A resolução está em projetar uma ferramenta que possa medir essas quantidades minúsculas de empuxo. Assim, uma equipe de físicos da Technische Universität Dresden da Alemanha decidiu criar um dispositivo que preenchesse essa necessidade. Liderado pelo físico Martin Tajmar, o projeto SpaceDrive visa criar um instrumento tão sensível e imune à interferência que acabaria com o debate de uma vez por todas. Em outubro, Tajmar e sua equipe apresentaram seu segundo conjunto de medidas experimentais do EmDrive no Congresso Internacional de Astronáutica, e seus resultados serão publicados na Acta Astronautica em agosto. Com base nos resultados desses experimentos, Tajmar diz que uma resolução para a saga EmDrive pode estar a apenas alguns meses de distância.
Muitos cientistas e engenheiros descartam o EmDrive porque parece violar as leis da física. Microondas empurrando as paredes de uma câmara EmDrive parecem gerar impulso ex nihilo, que entra em conflito com a conservação do momento – é tudo ação e nenhuma reação. Os proponentes do EmDrive, por sua vez, recorreram a interpretações marginais da mecânica quântica para explicar como o EmDrive poderia funcionar sem violar a física newtoniana. “Do ponto de vista da teoria, ninguém leva isso a sério”, diz Tajmar. Se o EmDrive é capaz de produzir impulso, como alguns grupos afirmaram, ele diz que não tem “nenhuma pista de onde este impulso está vindo”. Quando há uma falha teórica dessa magnitude na ciência, Tajmar vê apenas uma maneira de fechá-lo: experimentação.
No final de 2016, Tajmar e outros 25 físicos se reuniram em Estes Park, Colorado, para a primeira conferência dedicada ao EmDrive e sistemas de propulsão exóticos relacionados. Uma das apresentações mais empolgantes foi dada por Paul March, físico do Laboratório Eagleworks da NASA, onde ele e seu colega Harold White estavam testando vários protótipos do EmDrive. De acordo com a apresentação de março e um artigo subsequente publicado no Journal of Propulsion and Power, ele e White observaram várias dúzias de micro-newtons de empuxo em seu protótipo do EmDrive. (A título de comparação, um único motor Merlin da SpaceX produz cerca de 845.000 Newtons de empuxo no nível do mar.) O problema para Harold e White, no entanto, era que sua configuração experimental permitia várias fontes de interferência; com certeza se o que eles observaram foi impulso.
Tajmar e o grupo de Dresden usaram uma réplica do protótipo EmDrive usado por Harold e White em seus testes na NASA. Consiste em um tronco de cobre – um cone com a parte de cima cortada – que tem pouco menos de trinta centímetros de comprimento. Este projeto pode ser rastreado até o engenheiro Roger Shawyer, que descreveu pela primeira vez o EmDrive em 2001. Durante os testes, o cone EmDrive é colocado em uma câmara de vácuo. Fora da câmara, um dispositivo gera um sinal de microondas que é retransmitido, usando cabos coaxiais, para antenas dentro do cone.
Esta não é a primeira vez que a equipe de Dresden procura medir quantidades de força quase imperceptíveis. Eles construíram engenhocas semelhantes para seu trabalho em propulsores de íons, que são usados ??para posicionar precisamente os satélites no espaço. Esses propulsores micro-newton são do tipo que foram usados ??pela missão LISA Pathfinder, que precisa de uma capacidade de posicionamento extremamente precisa para detectar fenômenos fracos como ondas gravitacionais. Mas, para estudar o EmDrive e sistemas similares de propulsão sem propulsão, diz Tajmar, era necessária uma resolução nano-newton.
A abordagem deles era usar uma balança de torção, um equilíbrio do tipo pêndulo que mede a quantidade de torque aplicada ao eixo do pêndulo. Uma versão menos sensível desse equilíbrio também foi usada pela equipe da NASA quando eles pensaram que seu EmDrive produzia empuxo. Para medir com precisão a pequena quantidade de força, a equipe de Dresden usou um interferômetro a laser para medir o deslocamento físico das escalas de equilíbrio produzidas pelo EmDrive. De acordo com Tajmar, sua escala de torção tem uma resolução nano-newton e suporta propulsores pesando vários quilos, tornando-se o equilíbrio mais sensível que existe.
Mas um equilíbrio de empuxo realmente sensível não é muito útil, a menos que você também possa determinar se a força detectada é de fato impulsionada e não um artefato de interferência externa. E há muitas explicações alternativas para as observações de Harold e White. Para determinar se um EmDrive realmente produz impulso, os pesquisadores devem ser capazes de proteger o dispositivo de interferências causadas pelos pólos magnéticos da Terra, vibrações sísmicas do ambiente e a expansão térmica do EmDrive devido ao aquecimento das microondas.
Os ajustes no design do balanço de torção – para controlar melhor a fonte de alimentação do EmDrive e protegê-lo de campos magnéticos – resolveram alguns dos problemas de interferência, diz Tajmar. Um problema mais difícil foi como abordar o “desvio térmico”. Quando a energia flui para o EmDrive, o cone de cobre aquece e se expande, o que desloca seu centro de gravidade o suficiente para fazer com que a balança de torção se registre, o que pode ser confundido como impulso. Tajmar e sua equipe esperavam que mudar a orientação do propulsor ajudasse a resolver esse problema.
Ao longo de 55 experimentos, Tajmar e seus colegas registraram uma média de 3,4 micro-newtons de força do EmDrive, que foi muito semelhante ao que a equipe da NASA encontrou. Infelizmente, essas forças não parecem passar no teste de deriva térmica. As forças vistas nos dados foram mais indicativas de expansão térmica do que o empuxo.
Toda a esperança não está perdida para o EmDrive, no entanto. Tajmar e seus colegas também estão desenvolvendo dois tipos adicionais de balanças de empuxo, incluindo um equilíbrio supercondutor que, entre outras coisas, ajudará a eliminar falsos positivos produzidos por deriva térmica. Se eles detectarem a força de um EmDrive nesses saldos, há uma grande probabilidade de que seja realmente impulsionado. Mas, se nenhuma força for registrada nesses saldos, isso provavelmente significa que todas as observações anteriores do EmDrive foram falsos positivos. Tajmar diz que espera ter um veredicto final até o final do ano.
Mas mesmo um resultado negativo desse trabalho pode não matar o EmDrive para sempre. Existem muitos outros projetos de propulsão sem propulsão a seguir. E se os cientistas alguma vez desenvolverem novas formas de propulsão fraca, os equilíbrios de empuxo hipersensíveis desenvolvidos por Tajmar e pela equipe de Dresden certamente desempenharão um papel na classificação dos fatos científicos da ficção científica.
Publicado em 07/06/2019
Artigos originais: https://www.wired.com/story/a-mythical-form-of-space-propulsion-finally-gets-a-real-test/ e https://futurism.com/test-emdrive-breaks-laws-physics