Posted by რა არის ემ-ძრავა (რეზონანსულ ღრუიანი რადიოსიხშირული ძრავა)?
ემ-ძრავა არის 1999 წელს როჯერ შოუერის (Roger Shawyer) მიერ შემოთავაზებული და 2001 წელს აგებული ურეაქციო ძრავა. ურეაქციო გადაადგილების, იგივე ინერციული გადაადგილების ძრავა არის მოწყობილობა, რომელიც რაიმე გარე გადამაადგილებელი ძალის გარეშე მოძრაობს (ანუ საწვავი არ სჭირდება), სავარაუდოდ ნიუტონის იმპულსის შენახვის კანონის დარღვევით (რომელიც გვეუბნება, რომ ჩაკეტილ სისტემაში წრფივი და კუთხური იმპულსი უცვლელია მიუხედავად სისტემაში განხორციელებული ცვლილებისა. მარტივად, გარედან თუ ძალა არ იმოქმედებს, საგანი უძრავი დარჩება). ძრავას ურეაქციო ეწოდება, რადგან მასში ნიუტონის 3-ე კანონით განსაზღვრული რეაქციის ნაკლებობაა – „ყოველი მოქმედებისთვის არსებობს იგივე ძალის და საპირისპირო მიმართულების მოქმედება“. თუ ემ ძრავა რეალობას შეესაბამება, ეს ნიშნავს, რომ კოსმოსური ხომალდი შეიძლება ბევრად შემსუბუქდეს საწვავის ავზის საჭიროების მოხსნით და მნიშვნელოვნად გაიზარდოს მიღწევადი სიჩქარე, რაც მარსამდე 10 კვირაში მისვლას გახდის შესაძლებელს. მნიშვნელოვანი ფაქტორი არის ის, რომ თუ ის მუშაობს, ეს ნიშნავს, რომ რამდენიმე თითქოს კარგად გააზრებული და მიღებული ფიზიკის პრინციპის ფანჯრიდან გადაგდება მოგვიწევს(პერპეტუუმ მობილე).
თითქოს ეფექტის მაგნიტუდის განსაზღვრა მარტივი უნდა იყოს, რადგან კავენდიშის მიერ 200 წლის წინ ექსპერიმენტულად განსაზღვრულ გრავიტაციულ ძალებს ბევრად აღემატება, თუმცა დღემდე ჩატარებული ექსპერიმენტები ტექნიკურად და მეთოდურად არასრულყოფილია. დღემდე არავის შეუმოწმებია მოწყობილობა ჩაკეტილ სისტემაში, მიუხედავად იმისა, რომ ამას თითქოს არანაირი პირობა არ უშლიდა ხელს. ასევე პრობლემებია გამოქვეყნებულ გაზომვით მაჩვენებლებთან და შეუსაბამო შედეგებთან. ამიტომაც მეცნიერები ძირითადად სკეპტიციზმით ხვდებიან ამ იდეას.
ემ-ძრავის იდეამ მოიცვა ფართო მასშტაბის აუდიტორია 2015 წელს, როცა ნასას „ეს იდეა თითქმის შეუძლებელია რეალისტური იყოს, მაგრამ რა იცი რა ხდება“ ტიპის განყოფილების წარმომადგენელმა ემ ძრავის განხილვა გადაწყვიტა და პრესამ ეს აიტაცა და წარმოადგინა, როგორც „ნასა ადასტურებს ამ იდეის რეალისტურობას“. მას შემდეგ არ წყდება ენთუზიასტების მიერ მისი აღტაცებული განხილვა.
ემ-ძრავის დამკვიდრებულ ფიზიკის კანონებთან წინააღმდეგობა საკმარისი მიზეზი იყო იმისთვის, რომ მეცნიერებს სერიოზულად არ მიეღოთ იდეა. როგორც დიდი კოსმოლოგი და ასტროფიზიკოსი კარლ საგანი ამბობს, „ექსტრაორდინარულ იდეას სჭირდება ექსტრაორდინარული მტკიცებულება“. ამიტომ, საჭიროა განვსაზღვროთ, თუ რა ვიცით ენიგმატური ემ ძრავის შესახებ და არის თუ არა ის ვარსკვლავების შესწავლის მომავალი.
ემ-ძრავის სტატია დასაბეჭდად მიიღეს
აქამდე არც ერთ ემ-ძრავის სტატიას არ გაუვლია განხილვის ეტაპი. ცოტა ხნის წინ მედია მოიცვა სიახლემ, რომ ემ ძრავის სტატიამ განხილვის ეტაპი წარმატებით გაიარა და ცოტა ხანში დაიბეჭდება აღიარებულ ჟურნალში. ეს მნიშვნელოვანი მომენტია ემ ძრავისთვის იმიტომ, რომ სტატიის დაბეჭდვა ნიშნავს, რომ იდეა დაიტესტა და საკმარისი მონაცემები არსებობს მასზე დამატებითი მუშაობის გასაგრძელებლად. სტატიის დაბეჭდვის შემდეგ სხვა ასტროფიზიკოსებსაც შეეძლებათ ექსპერიმენტის გამეორება და ემ ძრავის დახვეწაზე მუშაობა, რამაც შეიძლება გზა გაუხსნას იდეის სწრაფ განვითარებას.
როგორ მუშაობს ემ-ძრავა?
ცოტა ხნით გვერდზე გადავდოთ ტექნოლოგიის ფიზიკის კანონების საწინააღმდეგო და ნაკლებალბათური ბუნება და ვნახოთ, როგორ მოქმედებს ეს ძრავა. ემ-ძრავა არის ერთგვარი რადიო სიხშირის რეზონანსული ღრუს ძრავა და არის ამ მოდელის ჰიპოთეტურ ძრავებს შორის ერთ-ერთი. ეს მოდელები მოქმედებენ მაგნეტრონზე დაყრდნობით, რომელიც უშვებს მიკროტალღებს დახურულ წაკვეთილ კონუსში და შემდეგ უბიძგებს კონუსის ვიწრო ნაწილს, რაც მას წინ გადაადგილებს. მაგნეტრონი არის ელექტრონების მილი, რომელიც აძლიერებს ან წარმოქმნის მიკროტალღებს და მაგნიტური ველის საშუალებით აკონტროლებს ელექტრონების დინებას.
ეს მეთოდი ძლიერ განსხვავდება იმ მეთოდისგან, რაც დღეს გამოიყენება ასტრონომიაში. დღევანდელი რაკეტები წვავენ უზარმაზარი რაოდენობის საწვავს, რომ ისინი ასწიონ ჰაერში და გადააადგილონ. ემ ძრავის სტატია დამტკიცებულია განსახილველად, თუმცა ეს ერთადერთი სტატიაა ამ მიმართულებით, რომელიც მიღებულ იქნა დასაბეჭდად. რამდენიმე ექსპერიმენტიც ჩატარდა, თუმცა დაბალი ენერგიის პირობებში, რამაც რამდენიმე მიკრონიუტონის გაწევა წარმოქმნა (ეს შეესაბამება მხოლოდ ერთი მონეტის წონას). ჯერ ადრეა რამის გადაჭრით მტკიცება, შესაძლებელია გაზომვის შეცდომები იყოს გაპარული. თუმცა, ნასას Eagleworks-ის მიერ დასაბეჭდად გაშვება ლეგიტიმურობას მატებს ძრავის იდეას.
ემ-ძრავის ადრეული ტესტირებები
– 2001 წელს შოუერი დააფინანსა ბრიტანეთის მთავრობამ 45 000 ფუნტი სტერლინგით, რომ ემ ძრავა დაეტესტა. მისმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა 0.016 ნიუტონი გაწევის გამომუშავების შედეგი და საჭიროებდა 850 ვატ ძალას ამის მისაღწევად. თუმცა ეს შედეგი არ არის ჯგუფური განხილვით დადასტურებული და მიღებული რიცხვი შესაძლო ექსპერიმენტული შეცდომის ფარგლებში იყო.
– 2008 წელს იენგ უანმა (Yang Juan) და ჩინელი მკვლევარების ჯგუფმა ჩრდილო-დასავლეთის პოლიტექნიკური უნივერსიტეტიდან თითქოს დაადასტურეს რადიო სიხშირის რეზონანსული ღრუს ძრავის თეორია და შემდეგ წარმოადგინეს საკუთარი ძრავა 2010 წელს. მათ მიერ 2012 და 2014 წელს განხორციელებული ექსპერიმენტების შედეგი იყო გამომუშავებული 750 მილინიუტონის გაწევა 2 500 ვატი ძალის გამოყენებით.
– 2014 წელს ნასას მკვლევარებმა ემ ძრავის საკუთარი ვერსია დატესტეს. ექსპერიმენტი განხორციელდა ძლიერ ვაკუუმში გარე ეფექტების თავიდან ასაცილებლად. მკვლევართა ჯგუფმა შოუერის შედეგის მეათასედი გაწევა მიიღო და შედეგის მტკიცების ნაცვლად დამატებითი კვლევის საჭიროება აღნიშნეს. მიუხედავად ამისა, სტატია მაინც არ გამოქვეყნებულა ჯგუფურად განხილული სტატიების ჟურნალში და ნასას დანარჩენი მკვლევარები მაინც სკეპტიკურად შეხვდნენ კვლევას.
– 2015 წელს ნასას იგივე ჯგუფმა განახორციელა ექსპერიმენტი ქიმიური ინჟინერი გვიდო ფეტას (Guido Fetta) კენის ძრავაზე (Cannae Drive, née Q Drive) და შედეგად დადებითი წმინდა გაწევა მიიღეს. ანალოგიურად, დრეზდენის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მეცნიერებმაც ჩაატარეს კვლევა იგივე ძრავაზე და მიიღეს როგორც მოსალოდნელი, ასევე მოულოდნელი დადებითი გაწევა.
– 2015 ნასას Eagleworks-ის მკვლევარებმა კვლავ განახორციელეს ექსპერიმენტი, სადაც წინა ექსპერიმენტების შეცდომები გაასწორეს და, როგორც აღმოჩნდა, მათაც მიიღეს გაწევა. თუმცა ეს სტატია ჯერ არ არის გადაცემული ჯგუფური განხილვისთვის. მკვლევარებს ჯერ სურთ დარწმუნდნენ, რომ არანაირი შეცდომა არ გაეპარათ (მაგალითად, არასრული ვაკუუმი, რასაც შეეძლო გამოეწვია ძრავაში გარედან სითბოს შეღწევა და ამის შედეგად ძრავის ამოქმედება). ამ ეტაპზე დამატებითი ტესტების ჩატარებაა საჭირო. სწორედ ამას გეგმავს გლენის კვლევითი ცენტრი კლივლენდში, აშშ-ში.
2016 წლის შუა პერიოდში ფიზიკოსმა მაიკლ მაკკულოქმა (Michael McCulloch) Plymouth University-დან ბრიტანეთში წარმოადგინა თეორია, რომელმაც შეიძლება ახსნას ტესტებში მიღებული გაწევის არსებობა. მაკკულოქის თეორია ემყარება ინერციას და უნრუს ეფექტს (Unruh effect) – კონცეფციას, რაც ფარდობითობით არის ნაწინასწარმეტყველები, რომელიც წარმოაჩენს სამყაროს უფრო თბილად რაც უფრო მეტია აჩქარება, იმ სითბოსთან შედარებით, რომელიც აჩქარებამდე შეინიშნება.
მაკკულოქის ახალი თეორია ეყრდნობა დაუდასტურებელ უნრუს რადიაციის თეორიას, რომელიც ამბობს, რომ სივრცის ვაკუუმში წარმოიშობა ნაწილაკები, როგორც პირდაპირი შედეგი სამყაროს გათბობისა, რაც გამოწვეულია აჩქარებით. ეს თეორიული მოდელი კარგად ჯდება სამყაროს დღევანდელ გაგებაში და ხსნის ინერციულ მოძრაობას, რაც ექსპერიმენტებში შეინიშნება, თუმცა ერთი აღსანიშნავი გამონაკლისით: მცირე აჩქარებები, დაახლოებით იმ მასშტაბის, რაც შეინიშნება ემ ძრავების ტესტირებისას.
აჩქარება უნრუს რადიაციის ნაწილაკების შედეგია. მათი ტალღური სიგრძე იზრდება აჩქარების კლებასთან ერთად. უნრუს ნაწილაკები სხვადასხვა ტალღური სიგრძით მიექცევიან ემ ძრავის კონუსის სხვადასხვა ბოლოებში და მათმა მოძრაობამ კონუსის შიგნით უნდა გამოიწვიოს ინერციის ცვლილება, რამაც გაწევა უნდა წარმოქმნას. მაკკულოქის თეორიის ყოველდღიურ ენაზე გადმოცემა ადვილი არაა. თეორიის უკეთ გასაგებად შეგიძლიათ ამ სტატიაზე გადახვიდეთ. მნიშვნელოვანი ფაქტი არის ის, რომ თუ უნრუს რადიაცია და უნრუს ეფექტი დადასტურდება, ეს ემ ძრავის მექანიზმის აქამდე შეუძლებლად მიჩნეული მოქმედების ერთგვარად ახსნა იქნება შესაძლებელი.
მუშა ემ-ძრავის შედეგები
ემ-ძრავამ და ზოგადად რს რეზონანსული ღრუს ძრავებმა ძალიან დიდი ინტერესი გამოიწვია მეცნიერთა საზოგადოებაში და ბევრს სურს მისი დატესტვა. ემ ძრავის პოტენციური გამოყენება უკავშირდება როგორც ტემპერატურის კონტროლის სატელიტებს, უსაფრთხო და უფრო ეფექტურ ავტომობილებს, ასევე ამ ტექნოლოგიის ყველაზე მთავარ იმპულსს – კოსმოსურ მოგზაურობას.
კოსმოსურ ხომალდს, რომელიც ურეაქციო ძრავითაა აღჭურვილი, შეუძლია მთვარემდე მანძილი დაფაროს რამდენიმე საათში, მარსამდე მანძილი – 2-3 თვეში, პლუტომდე კი – 2 წელიწადში. შედარებისთვის, დღევანდელი კოსმოსური მოგზაურობის ტექნოლოგიები პლუტომდე 10 წელიწადში მიღწევის საშუალებას იძლევა. გარდა ამისა, საჭირო არ იქნება რამდენიმე ტონა საწვავის წაღება, კოსმოსური მოგზაურობა გახდება ბევრად უფრო იაფი და მსუბუქი. მეცნიერები იმის შესაძლებლობასაც განიხილავენ, რომ ალფა კენტავრამდე მისვლა შეიძლება მხოლოდ 92 წელიწადში გახდეს შესაძლებელი.
თუმცა შაუერი უფრო დედამიწასთან ახლო მიზნებს განიხილავს. მას იმედი აქვს, რომ მზის ენერგიის შემგროვებელი იაფი თანამგზავრების შექმნა იქნება შესაძლებელი, რომლებიც ენერგიას დედამიწაზე გამოუშვებენ.
„ჩვენ წავალთ მარსზე, მაგრამ მთავარი არის მისი ეფექტი დანარჩენ მსოფლიოზე. ეს იქნება მზის ენერგიის სადგურები. ქალაქიდან ქალაქამდე მოგზაურობა წყალბადის გამოყენებით. იქნება გარემოსთვის არასაზიანო და მოსახერხებელი და შეცვლის ჩვენს სამყაროს რამდენიმე დეკადაში.“
შოუერი მიიჩნევს, რომ მისი ემ ძრავის ასახსნელად არ არის საჭირო კვანტური ფიზიკის თეორიები და ნიუტონის ფიზიკის კანონები საკმარისია მის ასახსნელად. მას აქვს სტატიები ამის თაობაზე, რომელთაგან ერთ-ერთი გადაცემულია ჯგუფური განხილვისთვის და იმედი აქვს, რომ წლის ბოლომდე გამოქვეყნდება. შოუერის ნაშრომებით ბევრი არ არის აღფრთოვანებული და მიიჩნევს, რომ შეუსაბამო მეცნიერულ დასკვნებს აკეთებს. თუმცა ამას შოუერი არ შეუჩერებია შემოეთავაზებინა, რომ ემ ძრავა შესაძლოა ეგრეთწოდებული გამრუდების ბუშტებს წარმოქმნის (warp bubbles) რაც ძრავის გადაადგილებას ხდის შესაძლებელს და სავარაუდოდ ეს იყოს ნასას მკვლევარების შედეგის მიზეზი. ასეთმა მოსაზრებამ დიდი ინტერესი გამოიწვია ინტერნეტში, თუმცა მისი არანაირი მტკიცებულება არ არსებობს და დამატებით კვლევას საჭიროებს.
საიდან გამრუდების ძრავის (warp drive) იდეა? ნასას ინჟინერებმა ფორუმებზე განაცხადეს, რომ მათ ლაზერები გამოიყენეს ემ ძრავის რეზონანსულ კამერაში და ზოგიერთი ლაზერის სხივმა სინათლის სიჩქარეზე მცირედ უფრო სწრაფად იმოგზაურა დაახლოებით 300 00 კმ/წმ სიჩქარით… ეს ბადებს ეჭვს, რომ ემ ძრავაში წარმოიქმნება გამრუდების ბუშტები და შესაძლებელს ხდის სინათლის სისწრაფეზე ჩქარა გადაადგილებას, როგორც „სთარ ტრეკში“.
რეალურად გამრუდების ძრავაზე მოქმედი სხეული სინათლის სისწრაფეზე ჩქარა არ მოძრაობს. ის წარმოქმნის ბუშტს, რომელიც ამრუდებს დროს და სივრცეს მის ირგვლივ და ამცირებს მანძილს რაც უდნა დაფაროს სხეულმა. ნასას ინჟინერებმა უკვე დაიწყეს ხომალდის დიზაინზე ფიქრი, რომელიც ემ ძრავაზე იმუშავებს.
კოლინ ჯონსტონმა (Colin Johnston) დაწერა ვრცელი კრიტიკა ემ ძრავის შესახებ და ტესტირებების არასრულყოფილი შედეგების შესახებ. ასევე არსებობს სხვა მკვლევარების კრიტიკა, რომლებიც მეტ სიზუსტე მოითხოვენ ექსპერიმენტების და მოდელის დახასიათებაში და სკეპტიკურად უყურებენ იდეას. თუმცა სხვაგან ამ იდეას ენთუზიაზმით შეხვდნენ – ნასას Eagleworks-ის მკვლევარებმა გადაწყვიტეს სერიოზულად განეხილათ ემ ძრავა და პოპულარულ ჟურნალშიც გამოაქვეყნეს მათი შედეგები. მათი სტატია ასე ვთქვათ კარს უხსნის ტექნოლოგიის უკეთ გაგებას. თუ ძრავა მუშა და გამოსადეგი აღმოჩნდება, ეს მთელ რიგ საინტერესო შესაძლებლობებს შექმნის როგორც სახმელეთო, ასევე კოსმოსური მოგზაურობისთვის, რომ არაფერი ვთქვათ ფიზიკის დღევანდელ გაგებაზე, რაც ეჭვქვეშ დადგება(rationalwiki.org; digitaltrends.com; sciencealert.com).
ავტორი: ქუჯი ბიჭია(ასტრომოყვარული).