Концепции вакуумного двигателя

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция». Вы можете дополнить или исправить его.
Перейти к навигации Перейти к поиску

Концепции вакуумного двигателя представляют собой концепции, объясняющие работу двигательной установки, в которой импульсы частиц вакуума преобразуются в силу тяги двигателя. Удобным способом управления частицами вакуума является электромагнитное поле, с помощью которого заряженные частицы вакуума меняют направление своего движения в нужном направлении и затем передают свой импульс двигателю. Вакуумный двигатель рассматривается как перспективный двигатель для космических кораблей. Это связано с тем, что плотность массы космического пространства крайне мала и не позволяет реализовать принцип движения за счёт отталкивания от внешней среды, как это происходит в колёсах автомобилей, в пропеллерах самолётов и вертолётов, в гребных винтах речных и морских судов. Недостатком другого, реактивного принципа движения, является необходимость постоянного пополнения топлива, действие которого создаёт реактивную тягу. В отличие от этого, вакуумный двигатель не требует опоры на какую-либо внешнюю плотную среду и не требует топлива для создания реактивной тяги путём выброса вещества. Имеется несколько концепций для объяснения работы двигателя EmDrive и квантового двигателя Леонова. [1]

EmDrive[править | править код]

Первый вариант двигателя EmDrive был разработан британским инженером Роджером Шойером в 1999 году, а в 2015 г. был описан второй вариант двигателя. [2] Двигатель представляет собой конусный микроволновый резонатор, внутрь которого подаётся электромагнитное излучение от магнетрона. По предположению автора, тяга в двигателе возникает потому, что электромагнитное излучение в направлении оси конуса каким-то образом создаёт силу давления на одну сторону резонатора больше, чем на противоположную сторону.

Известны различные модификации двигателя EmDrive, разрабатываемые в различных странах. Так, в 2006 г. Guido Fetta представил Cannae Drive в США,[3], а в Китае две группы исследователей под руководством Yang [4] и Yue Chen [5] разработали свои модели.

Статус предложенных вариантов двигателя EmDrive остаётся противоречивым, поскольку проведённые проверки в лаборатории указывают на отсутствие какой-либо существенной тяги, [6] а результаты заявленных тестов двигателей в космосе не опубликованы. Если исходить из стандартных положений классической физики, двигатель EmDrive не должен работать, так как это противоречит закону сохранения импульса. [7]

Квантовый двигатель[править | править код]

Квантовый двигатель, разработанный группой исследователей под руководством В.С. Леонова, по своей форме похож на двигатель EmDrive и представляет собой усечённый с двух сторон конус. В отличие от EmDrive, в котором используется импульсный магнетрон и возникают стоячие электромагнитные волны со сложным распределением электрического и магнитного полей, в квантовом двигателе электрическое и магнитное поля в рабочей камере генерируются отдельными устройствами и направлены перпендикулярно друг другу. [8]

Описанный квантовый двигатель работает в импульсном режиме, создавая удельную силу тяги величиной порядка 115 Н/кВт, что оказывается на два порядка более эффективным, чем жидкостные реактивные двигатели. Двигатель создает импульс силы тяги без выброса реактивной массы, не используя химическое топливо. Питание квантового двигателя производится электрической энергией, исключая электрореактивный эффект. Вектор тяги квантового двигателя может изменяться в пространстве в любом направлении.

С целью обоснования принципа работы квантового двигателя его авторы рассматривают космический вакуум в виде квантованной структуры из квантонов, от которой можно отталкиваться с помощью скрещенных электрических и магнитных полей в рабочей камере двигателя. Предполагается, что благодаря квантонам в вакууме существует сверхсильное электромагнитное взаимодействие, с которым могут взаимодействовать электрическое и магнитное поля двигателя.

Электрогравитационный вакуум[править | править код]

Модель электрогравитационного вакуума является следствием теории бесконечной вложенности материи и одной из моделей вакуума, в которой вакуум содержит многочисленные заряженные и незаряженные частицы с малой массой и зарядом. Часть этих частиц имеет скорости вплоть до скорости света и обладает высокой энергией и проникающей способностью. [9] При таких предположениях модель позволяет вывести закон Ньютона для гравитации и закон Кулона для взаимодействия электрических зарядов, а также выразить гравитационную постоянную GG и электрическую постоянную ε0\varepsilon_0 через плотность энергии вакуума и сечение взаимодействия частиц вакуума с веществом. [10] [11] Свойства частиц вакуума таковы, что когда они проходят через возбуждённый атом, электромагнитное поле атома может сформировать из этих частиц фотон как долговременное устойчивое образование. [12]

Fig.1. Двигатель космического корабля (Spacecraft thruster), использующий энергию электрогравитационного вакуума. На рисунке представлено сечение рабочей камеры двигателя в виде усечённого конуса. Величина dd есть толщина стенок конуса, угол β\beta обозначает угол раскрытия конуса, электрическое поле E\mathbf{E } направлено вдоль оси OZ, магнитное поле B\mathbf{B} направлено против оси OX, сила тяги F\mathbf{F } ускоряет двигатель вдоль оси OY системы координат. Штриховая линия показывает траекторию движения положительно заряженной частицы вакуума, ss задаёт длину пути частицы в стенке конуса.

Модель электрогравитационного вакуума даёт возможность описать принцип действия квантового двигателя, в котором используются импульсные скрещенные электрические и магнитные поля. [13] Пусть заряженные частицы вакуума движутся вдоль оси OY, являющейся осью усечённого конуса согласно Fig.1. Если положительно заряженные частицы вакуума движутся справа налево против оси OY, электрическое поле E\mathbf{E } будет отклонять эти частицы вверх вдоль оси OZ, а магнитное поле B\mathbf{B} за счёт силы Лоренца будет отклонять частицы вниз против оси OZ. Соотношение амплитуд полей E\mathbf{E } и B\mathbf{B} можно подобрать таким образом, чтобы полная электромагнитная сила стала равной нулю. В этом случае частицы пролетят вдоль оси конуса насквозь без взаимодействия с веществом конуса. То же самое будет и для отрицательно заряженных частиц, которые движутся справа налево против оси OY.

Для частиц вакуума, которые движутся слева направо вдоль оси OY, ситуация будет иная. Под действием полей траектория положительно заряженной частицы, показанная штриховой линией на Fig.1, отклоняется вверх в сторону оси OZ так, что частица имеет возможность пройти сквозь вещество стенки конуса. Путём выбора угла раскрытия конуса β\beta и амплитуды полей можно добиться того, что частица пройдёт в веществе наибольший путь ss, что увеличивает вероятность взаимодействия частицы с электрическими зарядами в веществе стенки конуса. Для отрицательно заряженной частицы, движущейся слева направо вдоль оси OY, траектория будет отклоняться вниз, против оси OZ. Таким образом, положительно и отрицательно заряженные частицы вакуума, движущиеся слева направо вдоль оси OY, могут взаимодействовать с зарядами в стенках конуса и передавать им свой импульс. Это приводит к силе тяги F\mathbf{F } двигателя, направленной вдоль оси OY.

Благодаря высокой частоте импульсов электрического и магнитного полей процессы зарядки и перезарядки в верхней и в нижней частях конуса могут не успевать завершиться полной локальной электронейтральностью. Это приводит к некоторому распределению плотности зарядов в веществе. Расчёты, основанные на параметрах частиц вакуума, для случая их взаимодействия с одним элементарным зарядом в веществе, предсказывают минимальную силу тяги, равную 724 Н. Данное значение следует удвоить до величины 1448 Н, поскольку при переносе электрона из нижней части конуса в верхнюю часть конуса, в нижней части конуса появляется положительный заряд, с которым могут также взаимодействовать частицы вакуума. Для сравнения, в квантовом двигателе минимальная сила тяги, усреднённая по нескольким измерениям, получилась равной 1390 Н. [8]

Ссылки[править | править код]

  1. ↑ Патент РФ №2185526. Способ создания тяги в вакууме и полевой двигатель для космического корабля (варианты) / Леонов В.С.; опубл. 20.07.2002, Бюл. № 20.
  2. ↑ Shawyer R.J. Second generation EmDrive propulsion applied to SSTO launcher and interstellar probe. Acta Astronautica, Vol. 116, pp. 166-174 (2015). https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.07.002.
  3. ↑ Fetta, Guido P. (30 August 2014). Numerical and Experimental Results for a Novel Propulsion Technology Requiring no On-Board Propellant. 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. American Institute of Aeronautics and Astronautics. https://dx.doi.org/10.2514/6.2014-3853.
  4. ↑ Yang J., Wang Y.-Q., Ma Y-J., Li P.-F., Yang L., Wang Y., and He G.-Q. Prediction and Experimental Measurement of the Electromagnetic Thrust Generated by Microwave Thruster System. Chinese Physics B, Vol. 22, Issue 5, article id. 050301 (2013). http://dx.doi.org/10.1088/1674-1056/22/5/050301.
  5. ↑ Chen Yue, Peng Weifeng, Bai Guangming, Cai Yaxing, Liu Yang, Yin Jiacong and Zhang Zhen. "Electromagnetic thruster cavity based on periodic structure", CN application 105781921A, published 2016-07-20, assigned to China Academy of Space Technology. https://patents.google.com/patent/CN105781921A/en.
  6. ↑ Tajmar M., Neunzig O. and Weiker M. High-Accuracy Thrust Measurements of the EMDrive and Elimination of False-Positive Effects. CEAS Space Journal, Vol. 14, pp. 31-44 (2022). https://doi.org/10.1007/s12567-021-00385-1.
  7. ↑ C.-W. Wu. Comments on theoretical foundation of “EM Drive” // Acta Astronautica. Vol. 144, pp. 214-215 (2018). https://dx.doi.org/10.1016%2Fj.actaastro.2018.01.006.
  8. ↑ Перейти обратно: а б Леонов В.С., Бакланов О.Д., Саутин М.В., Костин Г.В., Кубасов А.А., Алтунин С.Е., Кулаковский О.М. Неракетный нереактивный квантовый двигатель: идея, технология, результаты, перспективы. Воздушно-космическая сфера, No 1 (98). С. 68-75 (2019). http://dx.doi.org/10.30981/2587-7992-2019-98-1-68-75; Leonov V.S., Baklanov O.D., Sautin M.V., Kostin G.V., Kubasov A.A., Altunin S.Y., Kulakovsky O.M. Non-rocket non-reactive quantum engine: idea, technology, results, prospects. Aerospace Sphere Journal, No 1 (98). pp. 68-75 (2019).
  9. ↑ Fedosin S.G. On the structure of the force field in electro gravitational vacuum. Canadian Journal of Pure and Applied Sciences, Vol. 15, No. 1, pp. 5125-5131 (2021). http://doi.org/10.5281/zenodo.4515206.
  10. ↑ Fedosin S.G. The graviton field as the source of mass and gravitational force in the modernized Le Sage’s model. Physical Science International Journal, Vol. 8, Issue 4, pp. 1-18 (2015). http://dx.doi.org/10.9734/PSIJ/2015/22197.
  11. ↑ Fedosin S.G. The charged component of the vacuum field as the source of electric force in the modernized Le Sage’s model. Journal of Fundamental and Applied Sciences, Vol. 8, No. 3, pp. 971-1020 (2016). http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v8i3.18, https://dx.doi.org/10.5281/zenodo.845357.
  12. ↑ Fedosin S.G. The substantial model of the photon. Journal of Fundamental and Applied Sciences, Vol. 9, No. 1, pp. 411-467 (2017). http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v9i1.25
  13. ↑ Fedosin S.G. The Principle of Operation of an Engine That Draws Energy from the Electrogravitational Vacuum. Jordan Journal of Physics, Vol. 17, No. 1, pp. 87-95 (2024). https://doi.org/10.47011/17.1.8.

См. также[править | править код]

Внешние ссылки[править | править код]

Источник — https://traditio.wiki/w/index.php?title=Концепции_вакуумного_двигателя&oldid=886284