Polttoaineeton moottori, Nasalla labrassa, ei kun Kiinassa, tarvitseekin sähköä?

Joka kolmannesta tuutista tulee juttua, että Nasa tutkii ns. Cannae-moottoria. Aiemmin samankaltaiseen teoriaan perustuvaa EmDrive-moottoria testattiin 2012 kiinassa, ja raportin mukaan onnistuttiin luomaan tarpeeksi työntöä kevyen satelliitin ohjaamiseen kiertoradalla. Kiinalaisten koe jäi vähälle huomiolle. Tässä Aviation Week:n -julkaisu.motti

”Cannae on mikroaaltoja käyttävä työntömoottori, joka liikuttaisi avaruusalusta muuntamalla sähkön suoraan työntövoimaksi ilman polttoainetta. ” Näin uutisoi mm. Tekniikka & Talous eilen sähköpostiini,  ilmeisesti lainaten Tiede-lehden keskustelupalstalta jutun jo vuodelta 2014. Tekstit näyti pitkältikin virheineenkin aika samoilta.

Mutta mitä? Siis sähköllä tehdään mikroaaltoja, jotka laitteesta poistuessaan saa aikaan pienen työntövoiman. Ok, mikroaallot on fotoneita, ja kun niitä sieltä suihkuaa, niin tulee pieni työntövoima. Ainakin minun järjen mukaan näin käy. Mikroaallot tehdään magnetronilla, kuten mikroaaltouunissakin, joka taas käyttää sähköä. Sähköä kuluu ja tulee työntövoimaa. Mistäs se sähkö sitten siihen avaruusalukseen tulee? Pieni olkiluoto reaktoreineen mukana? Ja mikä tässä nyt sitten on fysiikan lakien vastaista?

Hiukkasten aiheuttama työntövoima tai paine on vanha juttu, pyöriihän radiometrikin valon fotonivirrasta.radiometri

Radiometrin ropellin siivet ovat toiselta puolelta mustia, ja toiselta kiiltäviä. Mustaan valo/lämpösäteily imeytyy ja kiiltävästä kimpoaa pois. Näin ollen ropelli pyörii auringon paisteessa vinhaa vauhtia. Lasikupu on tyhjiö. Kyseistä laitetta saa muuten ostaa koristeeksi pyörimään ikkunalaudalle netistä tilaten muutamalla kympillä.

Tähän asti päättelin itse. Mutta liikaa kysymyksiä jää avoimeksi.  Kilautan kaverille, Matti Pitkäselle. Selitäppäs Matti, onko tämä koko juttu uutisankka, vai kaatuuko fysiikan lait, vai mistä on oikein kyse?

 

-En usko, että EM ajuri (vapaa suomennos, em drive) on uutisankka. Koe on replikoitu monessa paikassa ja läpäissyt peer reviewn. Teoria ei tietenkään täytä akateemisia kauneuskriteerejä ja teoreetikot ovat närkästyneitä ja päivittelevät miten juttu on voitu edes lähettää peer review:n, sen sijaan että pohtisivat mistä voisi olla kyse.

Yritän parhaani selittää ymmärrettävällä tavalla. Oma kuvanikin tilanteesta kehittyy koko ajan joten osa vastuusta on kuulijalla.

1. On kyse rakettiperiaatteessa. Normaalissa raketissa polttoaineen palamisreaktion paine syöksyy ulos toisesta päästä ja tuottaa rekyylinä rakettiin kohdistuvan voiman. Impulssin säilyslaki sanoo, että raketti saa vastakkaisen impulssin. Voi kuvitella epäkäytännöllisempääkin vaihtoehtoa, jossa molemmista raketin päistä syöksyy paine ulos, mutta toisesta enemmän kuin toisesta. EM drive vastaa tätä vaihtoehtoa karkeasti ottaen, mutta nyt lisäksi raketin sivuiltakin saattaa kadota energiaa ja impulssia heijastumisessa, koska geometria on katkaistun kartion geometria.

2. Polttoaineen korvaa nyt mikroaaltosäteily, jota tuottaa magnetroni syklotronisäteilyn resonanssissa, ts. aallonpituudet syklotronifotoneille ovat samoja kuin onkaloon suljettujen fotonien. Tämä karkeasti, koska nyt onkalo ei ole sylinteri vaan katkaistu kartio, ja mallissa sen oletetaan olevan olennaista efektille.

3. Se mikä merkitsee on impulssi ja energia, joten on vain kyettävä selittämään miksi ulos menee netto-impulssi. Onkalon epäsymmetria voisi selittää sen. Kysymys on mitä tapahtuu onkalon seinistä heijastuvien fotonien energialle ja impulssille. Absorboiko onkalo kokonaan energia- ja impulssierotuksen tulevalle ja heijastuneelle fotonille vai karkaako osa ulos fotoneina ja tapahtuuko tämä epäsymmetrisesti niin, että saadaan netto virtaus impulssille ulos. Voi hyvin kuvitella että näin tapahtuu. Oma ehdotukseni on, että osa impulssista jolla on  syklotronienergia, todella karkaa ulos fotoneina, magnetronin magneettisen kentä vuoputkille ja että sieltä ainakin osa päätyy magnetroniin. Saadaanko todella toivottu epäsymmetria on vielä epäselvää.

4. Mikroaaltofotoneista on kyse. Samoista jotka lämmittävät ruoan mikroaaltouunissa. Mikroaaltofotonien energiat ovat äärimmäisen pieniä, noin .0000…1  osaa näkyvän valon energiasta, ja voi ihmetellä miten lämmitys tapahtuu. Tietysti uskotaan että mikroaaltouuni ymmärretään koska se toimii, mutta ymmäretäänkö miksi se toimii? Mikroaaltoihin liittyy monia anomalioita ja oma ehdotukseni on, että fotoneihin liittyy ei-standardi Planckin vakio. h: iso monikerta tavallisesta: h_eff= n*h. Energia on tällöin E= n*h*f ja n-kertainen normaaliin verrattuna. Malli biofotoneille tavallisina fotoneina, jotka syntyvät mikroaaltofotoneista johtaa hypoteesin, että energia on näkyvällä ja UV alueella. Tämä merkitsisi sitä että fotonit indusoivat molekulaarisia transitioita ja ruoka valmistuu nopeasti ;-).

5. Nyt olisi kyse samasta. Nyt vain lämmitettäisiin magnetronia. Ei lainkaan toivottu efekti ja johtaa sen brakaamiseen: näin on havaittu tapahtuvan muutamien kymmenien sekuntien sisällä. Karkaavat fotonit olisivat valaisemattomia mikroaaltofotoneja ja osan magnetroniin palanneista muuntuessaan tavallisiksi ne lämmittäisi tehokkaasti magnetronia. Tämä voi olla kohtalokas ongelma: kuunmatkoista ei kannata vielä haaveilla.

6. On sekin ongelma, että jos valaisemattomat fotonit päätyvät magnetronin magneettiselle keholle niin kokonaisuutenaan systeemi + magneettinen keho ei liiku minnekään vaikka systeemin ja magneettinen keho voivat liikkua eri suuntiin, mutta tuskin kovin pitkälle: magneettinen keho voisi ”venyä”. Pitäisi kyetä siirtämään impulssi magneettiselta keholta jollekin isommalle magneettiselle keholle.

Asia ei siis ole mitenkään selkeä. Lisää informaatiota löytyy googlaamalla.

Teksti: Samuli Penttinen

Kuvat: Internet:Wikipedia

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *