Apabila a NASA jurutera mengumumkan enjin baru dan revolusioner yang dapat membawa kita ke bintang, senang untuk bersemangat. Tetapi syaitan ada dalam perinciannya, dan apabila anda melihat artikel sebenarnya perkara-perkara kelihatan kurang menjanjikan.
Sebagai permulaan, artikel itu adalah garis besar idea, bukan karya yang dikaji oleh rakan sebaya. Seperti yang ditunjukkan oleh penulis David Burns di halaman terakhir, konsep asasnya belum terbukti, belum dikaji oleh pakar, dan kesalahan matematik mungkin ada. "Helical engine" yang diusulkan Burns juga akan menjadi drive tanpa reaksi yang serupa dengan EM-Drive, dan juga akan melanggar undang-undang gerakan ketiga Newton. Adalah mudah untuk membuang kerja dan meneruskannya, tetapi saya ingin melihat perinciannya kerana ini adalah idea yang menarik (walaupun cacat).
Mari kita mulakan dengan pemacu tanpa reaksi secara umum. Kedua-dua Helical Engine dan EM-Drive sebelum ini "tidak bereaksi", kerana tidak seperti roket tradisional dan alat pendorong mereka tidak mengusir bahan bakar. Pada intinya, semua roket berdasarkan undang-undang gerakan ketiga Newton, yang mengatakan bahawa untuk kekuatan apa pun yang anda gunakan pada roket anda, mesti ada kekuatan balas yang sama yang berlaku pada sesuatu yang lain. Untuk roket, itu adalah sejenis bahan bakar. Buangkan gas panas ke hujung belakang roket anda dengan kelajuan tinggi, dan oleh Undang-undang Ketiga Newton roket bergerak ke hadapan. Senang kacang.
Masalahnya adalah bahawa untuk mendapatkan roket anda dengan pantas, anda harus membawa banyak bahan bakar dengan anda. Saturn V, misalnya, perlu membakar sekitar 20 kilogram bahan bakar untuk setiap 1 kilogram muatan hanya untuk mencapai Bulan.
Keadaan menjadi lebih teruk semakin jauh perjalanan anda. Sekiranya anda ingin menghantar siasatan kepada bintang terdekat, anda memerlukan kira-kira 2.000 kilogram bahan bakar untuk setiap kilogram muatan, dan perjalanan anda masih memerlukan masa 100,000 tahun. Oleh itu, selamat untuk mengatakan bahawa roket tradisional tidak akan membawa kita ke bintang.
Pemacu tanpa reaksi berbeza. Ini akan memberikan daya tuju ke roket anda tanpa membuang bahan bakar di bahagian belakang, jadi anda tidak memerlukan berat tambahan itu. Yang anda perlukan hanyalah kuasa, yang anda dapat dari panel suria atau reaktor pelakuran. Nisbah bahan bakar dan muatan pada dasarnya adalah 1 hingga 1. Satu-satunya kelemahan adalah bahawa pemacu tanpa reaksi melanggar undang-undang ketiga Newton.
Sekarang, anda mungkin berpendapat bahawa Einstein membuktikan Newton salah, yang benar, tetapi teori relativiti Einstein bersetuju dengan undang-undang ketiga Newton. Begitu juga teori kuantum. Sekiranya pemacu tanpa reaksi berfungsi, maka tiga abad fizik salah.
Peminat EM-Drive berpendapat betul-betul. EM-Drive berfungsi, kata mereka, jadi Undang-undang Ketiga Newton salah. Tempoh. Apa yang membuat Helical Engine baru ini menarik adalah bahawa daripada hanya melanggar undang-undang ketiga Newton, ia berusaha mempermainkan Newton melawan dirinya dengan menggunakan massa relativistik.
Idea asasnya ialah menggerakkan massa ke sana ke mari dalam roket, seperti melambung bola ke sana ke mari. Sekiranya anda melakukannya dengan jisim normal, ketika bola memukul depan roket, roket akan bergerak sedikit ke depan, dan ketika bola memukul belakang roket akan bergerak sedikit ke belakang. Dengan kata lain, roket itu akan bergoyang-goyang ke depan dan ke belakang ketika bola melambung ke belakang dan ke belakang.
Burns mencadangkan melakukan ini dengan zarah dalam pemecut zarah heliks. Oleh kerana zarah-zarah itu naik dan turun heliks, roket itu bergerak berdasarkan Undang-undang Ketiga Newton. Tetapi Burns juga mengusulkan untuk mempercepat zarah ke kelajuan cahaya hampir ketika mereka berada di bahagian depan roket dan memperlahankannya di bahagian belakang. Relativiti mengatakan bahawa zarah yang bergerak mendekati kelajuan cahaya mempunyai jisim yang lebih besar daripada zarah yang lebih perlahan, jadi ia lebih berat di bahagian depan roket daripada di belakang.
Kembali ke analogi bola, ini seolah-olah bola anda secara ajaib memperoleh jisim sebelum memukul bahagian depan roket, dan kehilangan jisim sebelum memukul belakang. Berdasarkan undang-undang Newton, ini berarti bola akan memberikan roket lebih besar ke depan daripada ke belakang, dan roket akan memecut ke depan.
Sekiranya anda dapat menggunakan bola perubahan massa yang ajaib, idea ini akan berjaya. Tetapi relativiti masih mematuhi undang-undang ketiga Newton, jadi ideanya tidak berfungsi di dunia nyata. Burns betul bahawa terdapat ralat dalam makalahnya, tetapi itu salah.
Reka bentuknya hanya mempercepat pergerakan bulatan partikel, jadi dia menganggap kelajuan mereka ke depan dan ke belakang sepanjang paksi roket harus tetap stabil. Tetapi dalam relativiti, apabila jisim zarah meningkat, kelajuannya di sepanjang paksi akan menjadi perlahan. Ini disebabkan oleh kesan relativistik pelebaran masa dan pengecutan panjang. Akibatnya, zarah memberi roket tolakan yang sama di kedua hujungnya. Teori Einstein tidak membiarkan anda menjelajahi Newton.
Secara adil, Burns tahu bahawa idenya adalah jangka panjang, itulah sebabnya dia meletakkannya di luar sana untuk dikaji oleh orang lain. Itulah pengetahuan sains. Itulah sebabnya mengapa hanya perlu sedikit bersemangat apabila idea seperti ini dikemukakan. Sebilangan besar dari mereka akan gagal, tetapi suatu hari nanti seseorang akan berjaya. Lagipun kita dapat mencapai bintang, tetapi hanya jika kita bersedia terus menguji idea baru.
Sumber: Helical Engine oleh David Burns
