سري للغاية: ناسا تطور محرك الاعوجاج. محرك الاعوجاج - رفاهية بعيد المنال أم وسيلة نقل حقيقية؟ فشلت تجربة محرك الاعوجاج

في سبتمبر الماضي ، اجتمع عدة مئات من العلماء والمهندسين وعشاق الفضاء تحت سقف واحد في فندق حياة بوسط مدينة هيوستن. سبب الاجتماع هو الاجتماع المفتوح الثاني 100 سنة المركبة الفضائية. الوكالة نفسها تمول هذا الاجتماع عالي التقنية دارباويقودها رائد فضاء سابق ماي جيمسون. الهدف بسيط: "جعل رحلة الإنسان خارج نظامنا الشمسي إلى نجم آخر حقيقة واقعة في المائة عام القادمة." مثيرة للاهتمام؟ قصة مثيرة في انتظاركم.

يتفق معظم الحاضرين في المؤتمر على أن تطوير الملاحة الفضائية المأهولة بطيء بشكل محبط. على الرغم من مليارات الدولارات التي تم إنفاقها على مدار العشرين إلى 30 عامًا الماضية ، إلا أن وكالات الفضاء لم تتحرك كثيرًا من النقطة التي كانت موجودة في الستينيات. بالمناسبة ، قام Elon Musk بتأسيس وكالة الفضاء الخاصة به SpaceX. 100 Year Starship تخطط لتسريع عملية الطيران إلى نجم آخر ، مما يجبر على تطوير تقنيات واعدة. حسنًا ، دعنا نربط حزام الأمان.

من بين العروض التقديمية الأكثر توقعًا في المؤتمر كان هذا: "Warp Field Mechanics 102" ("Warp Field Mechanics 102") ، قدمه Harold "Son" White من ناسا. مخضرم في وكالة الفضاء يعمل على برنامج دفع خاص في مركز جونسون للفضاء (JSC) بالقرب من فندق حياة. مع فريق مكون من ستة أفراد ، انطلق وايت مؤخرًا في المستقبل السفر إلى الفضاء. كان هناك الكثير في العرض الجديد: من جميع أنواع مشاريع الطيران وتحسين الصواريخ الكيميائية إلى المحركات القوية القائمة على المادة المضادة والطاقة النووية. ومع ذلك ، كان الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو هذا: أو محرك الاعوجاج. سمها ما شئت ، لكن الاعوجاج لا يزال يمثل الاعوجاج بالنسبة للكثيرين ، من عشاق Star Trek إلى عشاق Star Craft.

دعونا نلقي بعض الضوء: محرك الاعوجاج يمكن أن يجعل السفر أسرع من الضوء ممكنًا. طبعا ستقول ان هذا مستحيل لانه مناقض النظرية العامةنسبية أينشتاين. لا يعتقد وايت. في نصف الساعة المخصص له في الندوة ، تحدث عن فيزياء حركة الالتواء المحتملة ، باستخدام مفاهيم مثل فقاعات الكوبييرو تقلبات المسافات الزائدة. كما أشار إلى أن حساباته النظرية قد مهدت الطريق للدفع الاعوجاجي ، وبدأ الاختبارات الفيزيائية في مختبره التابع لناسا ، والذي أسماه إيجل وركس.

كما بدأت بالشك ، فإن محرك الاعوجاج العامل سيكون الكلمة الأولى في تاريخ السفر إلى الفضاء. لن نتمكن فقط من الطيران إلى المريخ أسرع من عام ونصف ، مثل ، بل أيضًا تجاوز النظام الشمسي ، وربما حتى استبدال مصدر الطاقة بـ "". تستغرق الرحلة على متن مركبة فضائية حديثة إلى أقرب نجم لنا ، Alpha Centauri ، 75000 سنة. ولكن إذا كانت السفينة مدفوعة بالالتفاف ، فسيستغرق الأمر أسبوعين لإنجاز كل شيء ، وفقًا لما ذكره وايت.

مع إغلاق المكوكات والنشاط المتزايد للقطاعات الخاصة في مجال الطيران القريب من الأرض ، تقول ناسا إنها ستركز على غزوات جريئة أبعد في الفضاء ، أبعد بكثير من الحفر الممل للقمر. لكن بدون محركات جديدة بشكل أساسي ، لن تكون مثل هذه الطلعات الجوية ذات فائدة تذكر. بعد يومين من اجتماع المركبة الفضائية المائة عام ، ردد رئيس ناسا تشارلز بولدن كلمات وايت:

"في يوم من الأيام نريد أن نصل إلى سرعة الالتواء. نريد أن نتحرك أسرع من سرعة الضوء وألا نتوقف عند المريخ ".

طور الفيزيائي ميغيل ألكوبيير نموذج محرك الاعوجاج بعد مشاهدة إحدى حلقات برنامج ستار تريك.

يعود أول استخدام لمصطلح "دفع الاعوجاج" إلى عام 1966 ، عندما أطلق جين رودنبيري Star Trek. على مدى الثلاثين عامًا التالية ، كان الالتواء موجودًا فقط كواحد من أكثر المفاهيم ثباتًا. الخيال العلمي. لكن ذات يوم لفتت الحلقة أنظار عالم فيزيائي يُدعى ميغيل ألكوبيير. ثم عمل في مجال النسبية العامة وسأل نفسه: ما يلزم لبناء محرك الاعوجاج؟ نشر عمله عام 1994.

تخيل الكوبيير فقاعة في الفضاء. في مقدمة الفقاعة ، يتقلص الزمكان ، بينما يتوسع في الجزء الخلفي من الفقاعة (كما هو الحال في الوقت المناسب). سيكون للالتواء تأثير ضئيل على السفينة ، مثل الموجة العادية ، على الرغم من الاضطرابات خارج الفقاعة. من حيث المبدأ ، يمكن لفقاعة الالتواء أن تتحرك بسرعة اعتباطية: الحد الأقصى للسرعة الذي تنبأت به نظرية أينشتاين يعمل فقط مع الزمكان ، وليس تشوهات الزمكان نفسه. في الفقاعة ، كما تنبأ Alcubierre ، سيبقى الزمكان دون تغيير ، وسيكون المسافرون في الفضاء أنفسهم آمنين وسليمين.

سيكون محرك الالتواء قادرًا على إرسال المسافرين ليس فقط إلى ما وراء مدار الأرض ، ولكن أيضًا النظام الشمسي بأكمله. معادلات أينشتاين للنسبية العامة معقدة للغاية في حل أحادي الاتجاه - حساب كيفية انحناء المادة للزمكان - ولكنها بسيطة جدًا في الاتجاه المعاكس. باستخدامهم ، اكتشف Alcubierre توزيع المادة المطلوب لإنشاء فقاعة الاعوجاج. لكن المشكلة أن الحل كشف شكلاً غريبًا من المادة - الطاقة السلبية.

في تفسير بدائي ، الجاذبية هي قوة الجذب بين جسمين. كل كائن ، بغض النظر عن حجمه ، يجذب المادة من حوله. في فهم أينشتاين ، هذه القوة هي انحناء الزمكان. ومع ذلك ، فإن الطاقة السالبة هي الجاذبية البغيضة. بدلًا من تجميع الزمكان معًا ، ستدفعه الطاقة السلبية بعيدًا. بعبارة صريحة ، يحتاج محرك Alcubierre إلى طاقة سالبة لتشغيل الزمكان خلف السفينة للتوسع.

وعلى الرغم من أنه لم يقم أحد بقياس الطاقة السلبية ، ميكانيكا الكم(دعنا نضيف إلى قائمة المفارقات) يتنبأ بوجودها ، مما يعني أن العلماء قد يصنعونها في المختبر. طريقة واحدة لإنشائه ستكون تأثير كازيمير: لوحان موصلين متوازيين قريبان بدرجة كافية من بعضهما البعض يجب أن ينتجوا كمية صغيرة من الطاقة السلبية. انهار نموذج Alcubierre في اللحظة التي دعت الحاجة إليها كمية كبيرةالطاقة السلبية ، أكثر بكثير مما يمكنك أن تخلقه - وفقًا للعلماء.

يقول وايت إنه وجد طريقة للتغلب على هذا القيد. في محاكاة الكمبيوتر ، كان وايت يغير قوة وهندسة مجال الالتواء. اتضح أنه من الناحية النظرية ، من الممكن إنشاء فقاعة انفتال باستخدام طاقة سلبية أقل بمليون مرة مما كان يتخيله ألكوبيير ، وهو ما يكفي سفينة فضائيةيمكن أن يصنعها بنفسه.

"من المستحيل ، أصبح كل شيء معقولاً."

"ابن"

هارولد "سوني" وايت ، مهندسناساتطوير محرك الاعوجاج في المختبرإيجل وركس.

مزيد من السرد - نيابة عن قسطنطين Kakaes معPopSci.

يقع مركز جونسون للفضاء بجوار البحيرات الضحلة حيث تفسح مدينة هيوستن الطريق إلى ميناء جالفستون. رائحة الحرم الجامعي حيث يتدرب رواد الفضاء المستقبليون في الهواء. في يوم زيارتي ، قابلني وايت في المبنى الخامس عشر ، وهو مبنى منخفض الارتفاع به متاهة من الممرات والمكاتب والمختبرات التي تصنع معًا Eagleworks. كان يرتدي قميص بولو مطرزًا بشعار Eagleworks: نسر يفرد جناحيه فوق مركبة فضائية مستقبلية.

لم يبدأ وايت حياته المهنية في معمل الحركة. درس الهندسة الميكانيكية والتحق بالوكالة عام 2004 كمقاول في مجموعة الروبوتات حيث عمل منذ عام 2000. انتهى به الأمر بالسيطرة على المناور في محطة الفضاء الدولية أثناء عمله على درجة الدكتوراه في فيزياء البلازما. لم يكن حتى عام 2009 عندما بدأ وايت في دراسة المحركات ، والتي كان مهتمًا بها لفترة طويلة ، وذهبت الوظيفة في وكالة ناسا.

قال رئيسه ، جون أبلوايت ، الذي يرأس قسم أنظمة الدفع في مركز جونسون: "الابن فرد فريد". "إنه حالم بالتأكيد ، لكنه مهندس أيضًا. يمكنه تحويل خياله إلى منتج تقني مفيد ".

بعد الانضمام إلى مجموعة Applewhite ، طلب White الإذن لفتح مختبره الخاص المخصص للمحركات المتقدمة. اخترت الشعار الخاص بي وبدأت العمل.

أخذني وايت إلى مكتبه ، الذي يتقاسمه مع زميل يبحث عن الماء على القمر () ، ثم أخذني إلى إيجل وركس. وأثناء سيرنا ، أخبرني عن الصعوبات التي تواجه فتح المختبر ، والتي وصفها بأنها "عملية طويلة ومرهقة لإيجاد محركات متقدمة تساعد الناس على استكشاف الفضاء". يتحدث بلهجة طفيفة ، نتيجة سنوات عديدة قضاها في الجنوب ، أولاً في كلية ألاباما ثم 13 عامًا في تكساس.

يظهر لي الأبيض الجهاز ويلفت انتباهي إلى عنصره المركزي ، جهاز دفع البلازما الفراغي الكمومي (QVPD). يبدو الجهاز وكأنه كعكة مخملية حمراء كبيرة مع أسلاك ملفوفة بإحكام حول القلب. إنه أحد التطويرين الرئيسيين في Eagleworks ، جنبًا إلى جنب مع محرك الاعوجاج. بالطبع ، إنها سرية. عندما سألت عن هذا الجهاز ، قال وايت إنه لا يستطيع الكشف عن التفاصيل ، باستثناء أن تطوير هذه التكنولوجيا سيستغرق وقتًا أطول من إنشاء محرك الاعوجاج. ذكر تقرير نشرته وكالة ناسا في عام 2011 أنه يستخدم التقلبات الكمية للفضاء الفارغ كمصدر للوقود (والذي تحدث عنه تسلا على ما يبدو) ، وبالتالي فإن المركبة الفضائية التي تعتمد على KVPD لن تحتاج إلى "بنزين".

تركزت تجارب وايت مع الاعوجاج في زاوية من الغرفة. يتم تثبيت ليزر الهيليوم-نيون على طاولة صغيرة خلف شواية مثقبة ، جنبًا إلى جنب مع فاصل شعاع وكاميرا CCD بالأبيض والأسود. هذا مقياس التداخل في مجال الاعوجاج White-Judy ، سمي على اسم White نفسه وريتشارد جودي ، موظف متقاعد في مركز جونسون ساعد White في تحليل البيانات من CCD. يمر نصف ضوء الليزر عبر الحلقة ، وهي أداة وايت التجريبية. النصف الآخر ليس كذلك. إذا لم تتغير الحلقة بأي شكل من الأشكال ، فسوف يلاحظ White ذلك في البيانات الواردة من CCD. إذا كانت المساحة مشوهة ، فإن "صورة التداخل ستكون مختلفة تمامًا".

عند تنشيط الجهاز ، يعمل إعداد White كما في الفيلم: يضيء الليزر باللون الأحمر ويتقاطع الشعاعتان مثل سيوف الليزر. يوجد داخل الحلقة أربعة مكثفات سيراميك تيتانات الباريوم ، والتي يشحنها الأبيض حتى 23000 فولت. على مدار العام ونصف العام الماضيين ، كان يصمم هذه التجربة ، ووفقًا للمهندس ، "تكتسب المكثفات إمكانات طاقة قوية".

ومع ذلك ، عندما سألت كيف سيولد كل هذا الطاقة السلبية اللازمة لتشوه الزمكان ، أصبح رد وايت مراوغًا: "إنه يعمل بهذه الطريقة ... يمكنني أن أخبرك بما يمكنني قوله. لا أستطيع أن أخبرك بما لا أستطيع ". وأشار إلى اتفاق عدم إفشاء ، فظلت التفاصيل تحت ستار السرية. سألت مع من وقع مثل هذه الاتفاقية ، فكان الجواب:

"يأتي الناس ويسألون عن كل أنواع الأشياء. لا يمكنني الخوض في تفاصيل أكثر مما أفعل الآن ".

محرك الاعوجاج

يعمل White في ظل صاروخ Saturn V في مركز جونسون للفضاء (JSC).

تعتبر نظرية السفر الملتوي بديهية - قم بتشويش الزمكان وإنشاء فقاعة متحركة. لكن في الممارسة العملية ، لديها العديد من العقبات الهامة. حتى إذا تمكن وايت من تقليل الكمية المطلوبة من الطاقة السلبية بشكل كبير مما يحتاجه Alcubierra ، فسيظل هناك الكثير منها أكثر مما يمكن للعلماء إنشاؤه. يقول لورنس فورد ، عالم الفيزياء النظرية بجامعة تافتس ، والذي كتب عشرات الأوراق حول الطاقة السلبية على مدى الثلاثين عامًا الماضية. يقول فورد وغيره من الفيزيائيين إن هناك حدودًا فيزيائية أساسية - ليس فقط المشكلات الهندسية - فيما يتعلق بكمية الطاقة السلبية التي يمكن تركيزها في مكان واحد لفترة طويلة.

مشكلة أخرى هي أنه من أجل إنشاء فقاعة انفتال تنتقل أسرع من سرعة الضوء ، سيتعين على العلماء نشر الطاقة السلبية حول السفينة ، بما في ذلك أمامها. لا يرى وايت أن هذا يمثل مشكلة. عندما سألته ، أجاب بشكل غامض إلى حد ما ، قائلاً إن محرك الالتواء سيعمل ، لأن "كل ما هو مطلوب هو جهاز سيخلق كل الظروف اللازمة". لكن خلق هذه الظروف أمام السفينة يعني توزيع الطاقة السلبية التي تنتقل أسرع من الضوء ، منتهكة بذلك النسبية العامة.

أخيرًا ، محرك الاعوجاج هو قضية مفاهيمية. في النسبية العامة ، السفر أسرع من سرعة الضوء يعادل السفر عبر الزمن. نحن بالفعل في موضوع ما إذا كان هذا السفر ممكنًا من حيث المبدأ. بالقول إن محرك الاعوجاج ممكن ، يدعي وايت في الواقع أنه يستطيع إنشاء آلة الزمن.

الشك يزحف مثل الليل على الأرض.

يقول كين أولوم ، الفيزيائي في جامعة تافتس الذي حضر اجتماع ستارشيب لعام 2011: "لا أعتقد أن أيًا من المفاهيم المعتادة للفيزياء تشير إلى ما يريد رؤيته في تجاربه". رد نوح جراهام ، الفيزيائي في كلية ميدلبري الذي قرأ ورقتين من أوراق وايت بناءً على طلبي ، بالملاحظة التالية:
"لا أرى أي شيء علمي في هذه الأوراق سوى تلخيص الأوراق القديمة".
يشك ألكوبيير نفسه ، وهو الآن فيزيائي في الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك:
قال عبر الهاتف: "حتى لو كنت جالسًا في سفينة ولدي طاقة سلبية ، لا توجد طريقة للحصول عليها حيث أحتاجها". - "انها فكرة عظيمة. أنا أحب ذلك لأنني كتبته بنفسي. لكن لديها عددًا من القيود التي واجهتها على مر السنين ، ولا أعرف كيف أتغلب عليها.

على يسار البوابة الرئيسية لمركز جونسون يوجد صاروخ ساتورن 5 على جانبه. جميع المراحل مفصولة بحيث يمكنك الاستمتاع بأمعاء الصاروخ. واحد فقط من العديد من المحركات الحاملة هو بحجم سيارة صغيرة ، والصاروخ الجانبي أطول ببضعة أمتار من ملعب كرة القدم. هذا يتحدث عن الكثير من التعقيد في السفر إلى الفضاء. يبلغ عمر الصاروخ أربعين عامًا ، وقد انتهى وقت تقديمه - وعندما كانت ناسا جزءًا من الحلم الأمريكي الكبير بوضع رجل على سطح القمر - انتهى. اليوم ، يشبه مركز جونسون للفضاء مكانًا تجولت فيه العظمة مرة ولكنها اختفت.

يمكن أن يكون الاختراق في تطوير المحرك علامة عهد جديدفي JSC و NASA ، والتي ستستمر لسنوات عديدة ولن نرى نهايتها. يستكشف مسبار Rassvet ، الذي تم إطلاقه في عام 2007 ، حزام الكويكبات على الدافعات الأيونية. في عام 2010 ، قدم اليابانيون إيكاروس ، أول مشروع إبحار شمسي بين الكواكب ، وهو نوع آخر من المحركات التجريبية. في عام 2016 ، ستبدأ محطة الفضاء الدولية تجربة VASIMR ، وهو نظام بلازما عالي الدفع. وعلى الرغم من أن هذه الأنظمة يمكن أن تنقل رواد الفضاء يومًا ما إلى المريخ ، فإنها بالتأكيد لن تخرج من النظام الشمسي. لهذا السبب ، وفقًا لوايت ، تحتاج ناسا إلى القيام بمشاريع محفوفة بالمخاطر.

ربما يكون محرك الاعوجاج هو أكثر مشروع دفع لا يصدق لوكالة ناسا. تدعي ألمع العقول في المجتمع العلمي أن الأبيض لا يستطيع بنائه. يقول الخبراء إنه يعمل ضد قوانين الطبيعة والفيزياء. على الرغم من كل هذا ، تدعم وكالة ناسا هذا التطور.

يقول أبلوايت: "ما يحاول فعله لا يحتاج إلى الكثير من التمويل". - "أعتقد أن السلطات مهتمة جدًا بمواصلة عمله. حتى الآن هي مجرد نظرية ، ولكن إذا تحولت إلى حقيقة ، فإن قواعد اللعبة ستتغير بشكل كبير ".

في يناير ، قام وايت بتجميع مقياس التداخل السدى الخاص به ونقله إلى موقع جديد. انتقلت إيجل وركس إلى منزل جديد أكبر و "منعزل بشكل زلزالي" ، كما يقول وايت. أي أنه محمي من الاهتزازات. لكن أفضل شيء في المختبر الجديد هو أن ناسا أعطت وايت المساحة اللازمة لتطوير برنامج أبولو ، وهو نفس البرنامج الذي أخذ نيل أرمسترونج وباز ألدرين إلى القمر.

وأصبح إنجازًا مذهلاً لدرجة أن الكثيرين ما زالوا يعتقدون أن الأمريكيين هبطوا على سطح القمر.

في سبتمبر الماضي ، اجتمع عدة مئات من العلماء والمهندسين وعشاق الفضاء تحت سقف واحد في فندق حياة بوسط مدينة هيوستن. سبب الاجتماع هو الاجتماع العام الثاني لـ 100 Year Starship. يتم تمويل هذا الاجتماع عالي التقنية من قبل وكالة DARPA نفسها ، ورائد الفضاء السابق ماي جيميسون هو المسؤول. الهدف بسيط: "جعل رحلة الإنسان خارج نظامنا الشمسي إلى نجم آخر حقيقة واقعة في المائة عام القادمة." مثيرة للاهتمام؟ قصة مثيرة في انتظاركم.

يتفق معظم الحاضرين في المؤتمر على أن تطوير الملاحة الفضائية المأهولة بطيء بشكل محبط. على الرغم من مليارات الدولارات التي تم إنفاقها على مدار العشرين إلى 30 عامًا الماضية ، إلا أن وكالات الفضاء لم تتحرك كثيرًا من النقطة التي كانت موجودة في الستينيات. من ، بالمناسبة ، بتأسيس وكالة الفضاء الخاصة به سبيس إكس. 100 Year Starship تخطط لتسريع عملية الطيران إلى نجم آخر ، مما يجبر على تطوير تقنيات واعدة. حسنًا ، دعنا نربط حزام الأمان.

من بين العروض التقديمية الأكثر توقعًا في المؤتمر كان هذا: "Warp Field Mechanics 102" ("Warp Field Mechanics 102") ، قدمه Harold "Son" White من ناسا. مخضرم في وكالة الفضاء يعمل على برنامج دفع خاص في مركز جونسون للفضاء (JSC) بالقرب من فندق حياة. مع فريق من ستة أشخاص ، وضع وايت مؤخرًا أهداف ناسا لمستقبل السفر إلى الفضاء. كان هناك الكثير في العرض الجديد: من جميع أنواع مشاريع الطيران وتحسين الصواريخ الكيميائية إلى المحركات القوية القائمة على المادة المضادة والطاقة النووية. ومع ذلك ، فإن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو: محرك الاعوجاج. أو محرك الاعوجاج. سمها ما شئت ، لكن الاعوجاج لا يزال يمثل الاعوجاج بالنسبة للكثيرين ، من عشاق Star Trek إلى عشاق Star Craft.

دعونا نلقي بعض الضوء: محرك الاعوجاج يمكن أن يجعل السفر أسرع من الضوء ممكنًا. بالطبع ، ستقول أن هذا مستحيل ، لأنه يتعارض مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين. لا يعتقد وايت. في نصف ساعة مخصصة له في الندوة ، تحدث عن فيزياء الحركة الالتفافية المحتملة ، باستخدام مفاهيم مثل فقاعات Alcubierre وتذبذبات الفضاء الفائق. كما أشار إلى أن حساباته النظرية مهدت الطريق للدفع الاعوجاجي ، وبدأ الاختبارات الفيزيائية في مختبره التابع لناسا ، والذي أطلق عليه اسم Eagleworks.

كما بدأت بالشك ، فإن محرك الاعوجاج العامل سيكون الكلمة الأولى في تاريخ السفر إلى الفضاء. لن نكون قادرين فقط على الطيران إلى المريخ في أقل من عام ونصف ، كما هو مخطط له ، ولكن أيضًا سوف نتجاوز النظام الشمسي ، وربما حتى استبدال مصدر الطاقة على فوييجر. تستغرق الرحلة على متن مركبة فضائية حديثة إلى أقرب نجم لنا ، Alpha Centauri ، 75000 سنة. ولكن إذا كانت السفينة مدفوعة بالالتفاف ، فسيستغرق الأمر أسبوعين لإنجاز كل شيء ، وفقًا لما ذكره وايت.

"في يوم من الأيام نريد أن نصل إلى سرعة الالتواء. نريد أن نتحرك أسرع من سرعة الضوء وألا نتوقف عند المريخ ".

ستار تريك

يعود أول استخدام لمصطلح "دفع الاعوجاج" إلى عام 1966 ، عندما أطلق جين رودنبيري Star Trek. على مدى الثلاثين عامًا التالية ، كان الالتفاف موجودًا فقط كواحد من أكثر مفاهيم الخيال العلمي ديمومة. لكن ذات يوم لفتت الحلقة أنظار عالم فيزيائي يُدعى ميغيل ألكوبيير. ثم عمل في مجال النسبية العامة وسأل نفسه السؤال: ما المطلوب لإنشاء محرك الاعوجاج؟ نشر عمله عام 1994.

تخيل الكوبيير فقاعة في الفضاء. في مقدمة الفقاعة ، يتقلص الزمكان ، بينما يتوسع في الجزء الخلفي من الفقاعة (كما في الانفجار العظيم). سيكون للالتواء تأثير ضئيل على السفينة ، مثل الموجة العادية ، على الرغم من الاضطرابات خارج الفقاعة. من حيث المبدأ ، يمكن لفقاعة الالتواء أن تتحرك بسرعة اعتباطية: الحد الأقصى للسرعة الذي تنبأت به نظرية أينشتاين يعمل فقط مع الزمكان ، وليس تشوهات الزمكان نفسه. في الفقاعة ، كما تنبأ Alcubierre ، سيبقى الزمكان دون تغيير ، وسيكون المسافرون في الفضاء أنفسهم آمنين وسليمين.

سيكون محرك الالتواء قادرًا على إرسال المسافرين ليس فقط إلى ما وراء مدار الأرض ، ولكن أيضًا النظام الشمسي بأكمله. معادلات أينشتاين للنسبية العامة معقدة للغاية في حل أحادي الاتجاه - حساب كيفية انحناء المادة للزمكان - ولكنها بسيطة جدًا في الاتجاه المعاكس. باستخدامهم ، اكتشف Alcubierre توزيع المادة المطلوب لإنشاء فقاعة الاعوجاج. لكن المشكلة هي أن الحل كشف عن شكل غريب من المادة - الطاقة السلبية.

وعلى الرغم من عدم قيام أي شخص بقياس الطاقة السلبية على الإطلاق ، إلا أن ميكانيكا الكم (لإضافتها إلى قائمة المفارقات) تتنبأ بوجودها ، مما يعني أنه يمكن للعلماء إنشاءها بشكل جيد في المختبر. طريقة واحدة لإنشائه ستكون تأثير كازيمير: لوحان موصلين متوازيين قريبين بدرجة كافية من بعضهما البعض يجب أن يولدا كمية صغيرة من الطاقة السالبة. لقد انهار نموذج Alcubierre في الوقت الذي استغرق فيه قدرًا هائلاً من الطاقة السلبية ، أكثر بكثير مما يمكن إنشاؤه - وفقًا للعلماء.

يقول وايت إنه وجد طريقة للتغلب على هذا القيد. في محاكاة الكمبيوتر ، كان وايت يغير قوة وهندسة مجال الالتواء. اتضح أنه من الناحية النظرية ، كان من الممكن إنشاء فقاعة انفتال باستخدام طاقة سلبية أقل بمليون مرة مما كان يتخيل ألكوبيير ، وكافيًا للمركبة الفضائية لتكون قادرة على إنتاجها بنفسها.

"من المستحيل ، أصبح كل شيء معقولاً."

مزيد من السرد - نيابة عن قسطنطين كاكايس مع PopSci.

قال رئيسه ، جون أبلوايت ، الذي يرأس قسم أنظمة الدفع في مركز جونسون: "الابن فرد فريد". "إنه حالم بالتأكيد ، لكنه مهندس أيضًا. يمكنه تحويل خياله إلى منتج تقني مفيد ".

أخذني وايت إلى مكتبه ، الذي يتقاسمه مع زميل يبحث عن الماء على القمر (يبدو أنه وجده على سطح المريخ) ، ثم أخذني إلى إيجل وركس. وأثناء سيرنا ، أخبرني عن الصعوبات التي تواجه فتح المختبر ، والتي وصفها بأنها "عملية طويلة ومرهقة لإيجاد محركات متقدمة تساعد الناس على استكشاف الفضاء". يتحدث بلهجة طفيفة ، نتيجة سنوات عديدة قضاها في الجنوب ، أولاً في كلية ألاباما ثم 13 عامًا في تكساس.

"يأتي الناس ويسألون عن كل أنواع الأشياء. لا يمكنني الخوض في تفاصيل أكثر مما أفعل الآن ".

محرك الاعوجاج

أخيرًا ، محرك الاعوجاج هو قضية مفاهيمية. في النسبية العامة ، السفر أسرع من سرعة الضوء يعادل السفر عبر الزمن. لقد ناقشنا بالفعل ما إذا كان هذا السفر ممكنًا من حيث المبدأ. بالقول إن محرك الاعوجاج ممكن ، يدعي وايت في الواقع أنه يستطيع إنشاء آلة الزمن.

الشك يزحف مثل الليل على الأرض.

يقول كين أولوم ، الفيزيائي في جامعة تافتس الذي حضر اجتماع ستارشيب لعام 2011: "لا أعتقد أن أيًا من المفاهيم المعتادة للفيزياء تشير إلى ما يريد رؤيته في تجاربه". رد نوح جراهام ، الفيزيائي في كلية ميدلبري الذي قرأ ورقتين من أوراق وايت بناءً على طلبي ، بالملاحظة التالية:

"لا أرى أي شيء علمي في هذه الأوراق سوى تلخيص الأوراق القديمة".

يشك ألكوبيير نفسه ، وهو الآن فيزيائي في الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك:

قال عبر الهاتف: "حتى لو كنت جالسًا في سفينة ولدي طاقة سلبية ، لا توجد طريقة للحصول عليها حيث أحتاجها". - "انها فكرة عظيمة. أنا أحب ذلك لأنني كتبته بنفسي. لكن لديها عددًا من القيود التي واجهتها على مر السنين ، ولا أعرف كيف أتغلب عليها.

السفر الاعوجاج

يمكن أن يؤدي اختراق في تطوير المحرك إلى حقبة جديدة في JSC و NASA والتي ستستمر لسنوات قادمة ولن ترى نهاية. يستكشف مسبار Rassvet ، الذي تم إطلاقه في عام 2007 ، حزام الكويكبات على الدافعات الأيونية. في عام 2010 ، قدم اليابانيون إيكاروس ، أول مشروع إبحار شمسي بين الكواكب ، وهو نوع آخر من المحركات التجريبية. في عام 2016 ، ستبدأ محطة الفضاء الدولية تجربة VASIMR ، وهو نظام بلازما عالي الدفع. وعلى الرغم من أن هذه الأنظمة يمكن أن تنقل رواد الفضاء يومًا ما إلى المريخ ، فإنها بالتأكيد لن تخرج من النظام الشمسي. لهذا السبب ، وفقًا لوايت ، تحتاج ناسا إلى القيام بمشاريع محفوفة بالمخاطر.

يقول أبلوايت: "ما يحاول فعله لا يحتاج إلى الكثير من التمويل". - "أعتقد أن السلطات مهتمة جدًا بمواصلة عمله. حتى الآن هي مجرد نظرية ، ولكن إذا تحولت إلى حقيقة ، فإن قواعد اللعبة ستتغير بشكل كبير ".

وأصبح إنجازًا مذهلاً لدرجة أن الكثيرين ما زالوا لا يعتقدون أن الأمريكيين هبطوا على سطح القمر.

ايليا خيل

في الآونة الأخيرة ، اختبر خبراء ناسا بنجاح طريقة ثورية جديدة للسفر إلى الفضاء ، والتي تسمح بالوصول إلى سرعات عالية بشكل غير واقعي. وأجريت التجارب لأول مرة في فراغ عميق يتوافق مع ظروف الفضاء الخارجي.

قام فريق من العلماء من الولايات المتحدة والصين والمملكة المتحدة بتطوير محرك الاعوجاج لـ صواريخ الفضاءأكثر من 15 عامًا ، لكن احتمالية البحث كانت مثيرة للجدل ، لأن قوانين عمله لم تتناسب مع النظريات الفيزيائية الحالية. ومع ذلك ، أثبتت الاختبارات التي أجريت في مختبرات ناسا أنه لا يزال من الممكن تنفيذ طريقة جديدة لتنفيذ الدفع الكهرومغناطيسي في الفضاء.

تعتمد التكنولوجيا على استخدام محرك كهرومغناطيسي. الفكرة الرئيسية هي تحويل الطاقة الكهربائية إلى قوة دفع بدون استخدام الوقود الدافع (وقود الصواريخ). ومع ذلك ، في حقائق الفيزياء الكلاسيكية ، هذا مستحيل ، لأنه في هذه الحالة يتم انتهاك القانون الأساسي للحفاظ على الزخم.

إذا كانت النظرية التي طرحها العلماء لها حق الحياة حقًا ، فيمكن تنفيذها في التطور مركبة فضائيةبالفعل في المستقبل القريب. ستوفر محركات الالتفاف تقليل التكلفة رحلات الفضاءوزيادة سرعتها ستجعل من الممكن السفر ليس فقط حول النظام الشمسي ، ولكن أيضًا خارج حدوده.

تخيل سيارة يمكنها حمل أربعة ركاب وأمتعتهم إلى القمر في حوالي أربع ساعات ، أو تسافر في الفضاء متعدد الأجيال بسرعة عُشر الضوء فقط ، لتصل إلى Alpha Centauri في أقل من قرن. لا شك أن محركات الاعوجاج ستغير عالم السفر إلى الفضاء. هم الورقة الرابحة الرئيسية لبرنامج الفضاء الأمريكي اليوم.

يلاحظ بول مارش ، المهندس الذي يعمل على محركات الاعوجاج:

"إن عملي في Eagleworks [معمل اختبار محرك الاعوجاج] هو استمرار لبحثي في المشكلات الأساسية التي تعوق تطوير رحلات الفضاء المأهولة وتتسبب في تعليق برنامج القمرأبولو. إذا نجحت نتائج البحث ، فسنحصل على تقنية فعالة تسمح لنا بالتخلص من القيود التي تفرضها معادلة الصاروخ [صيغة Tsiolkovsky التي تحدد العلاقة بين السرعة الطائراتومحرك الصاروخ] ".

وفقًا لشهر مارس ، لا تزال التكنولوجيا تتطلب قدرًا كبيرًا من الاختبارات لإقناع العلماء بأنها في الحقيقة ليست نتيجة خطأ أو مصادفة. يجري حاليًا اختبار محركات الاعوجاج في مركز جونسون للفضاء. من المفترض أنه إذا تم إنشاء مثل هذا المحرك ، فيمكن تثبيته على أي مركبة فضائية ، وسيستقبل المحرك الكهرومغناطيسي الطاقة من محرك مضغوط محطة للطاقة النوويةتم إنشاؤها خصيصًا لهذا الغرض.

رحلة فنان عبر ثقب دودي

الصورة: ويكيميديا كومنز

تبرأ مسؤولو ناسا من إنشاء محرك الاعوجاج. رد موظفو الوكالة على الشائعات التي ظهرت في وسائل الإعلام خلال الأسابيع الماضية في رسالة إلى ProfoundSpace.org. يمكنك التعرف على رأي مهندسي مركز ليندون جونسون للفضاء ، بالإضافة إلى عدد من الخبراء المستقلين ، في مادة المنشور.

كما أفاد مراقب الصناعة NASASpaceFlight.com سابقًا ، اختبر مهندسو NASA Eagleworks بنجاح محرك EmDrive الكهرومغناطيسي الجديد في فراغ وتمكنوا حتى من قياس اتجاهه. ميزة هذا الجهاز ، الذي أطلق عليه العديد من وسائل الإعلام اسم محرك الاعوجاج ، هو عدم وجود أجزاء متحركة أو غرفة احتراق. وفقًا للفيزيائيين النظريين الذين طوروا المفهوم ، فإن تشغيل المحرك يحدث فقط بسبب تفاعل الموجات الكهرومغناطيسية الناتجة عنه مع لوحات نهاية الدليل الموجي الذي ينتشر فيه. من المهم ملاحظة أن آلية الجر غير معروفة.

مظهرمحرك EmDrive

SPR، Ltd. ، من محرك EM

ذكرت CNET أن EmDrive سيمكن الرحلات الجوية السريعة في الداخل النظام الشمسي، على وجه الخصوص ، أن الرحلة بين الأرض والقمر يمكن أن تستغرق أربع ساعات فقط ، وستستغرق الرحلة إلى أقرب نجم لدينا ، Alpha Centauri ، أقل من 100 عام.

لكن مثل هذه التصريحات سابقة لأوانها ، وفقًا لمسؤولي ناسا ، ردًا على طلب من موقع Space.com. على الرغم من حقيقة أن المهندسين أظهروا إمكانية إنشاء نموذج أولي EmDrive ، فإن تجربتهم لم تحقق أي نتائج مهمة حتى الآن. وأضافت الوكالة "ناسا لا تطور محرك الاعوجاج".

وفقًا لإيثان سيجل ، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك في كلية لويس وكلارك (بورتلاند) ، فإن قيم الدفع التي لوحظت في التجربة (حوالي 30-50 ميكرون نيوتن) هي فقط 3 أضعاف خطأ القياس للأداة. هذا لا يسمح لنا باعتبار هذه القياسات موثوقة بدرجة كافية ، ومع ذلك ، يلاحظ الخبير أنه كان من المهم اختبار الجهاز في اتجاهات مختلفة من أجل تسوية التفاعل المحتمل مع حقل مغناطيسيأرض. لا يقل أهمية عن ذلك ، فهو يعتبر حقيقة أن الجهاز قد تم اختباره في فراغ - في الظروف الجوية ، يمكن ملاحظة التنافر من جزيئات الغاز ، المعروفة في الفيزياء. بالإضافة إلى ذلك ، يلاحظ سيجل أن تفاصيل التجارب ونتائجها لم تتم مراجعتها من قبل الزملاء ولم يتم نشرها في مجلة علمية- هذا الشرط ضروري للمجتمع العلمي للتعرف على الاكتشاف.

بدأ فريق ناسا بقيادة هارولد وايت في التطور محرك الاعوجاج الفضاءقادرة على تحريك الأشياء أسرع من سرعة الضوء. يضغط محرك الالتواء على المساحة أمام السفينة ويتوسع خلفها ، مما يحافظ على تحرك السفينة. مع ذلك ، يعتزم العلماء تغطية 4.3 سنة ضوئية تفصلنا عن Alpha Centauri في أسبوعين. أطلق على المشروع اسم "السرعة" (السرعة).

تم الإعلان عن فكرة محرك WARP منذ وقت طويل ، لكن مبدأ التشغيل لم يكن واضحًا تمامًا. بتعبير أدق ، إنه مفهوم ، ولكن ليس للجميع :) إذن ، ما الذي سينحني / يتشوه علماء ناسا؟ وكانوا على وشك تشويه ما يسمى بالزمكان - هل يبدو واضحًا؟ شخصيا ، ليس حقا بالنسبة لي. والشيء هو أنه مع فيزياء أينشتاين ، تسلل استبدال المفاهيم ، محجبًا أشياء بسيطة ومفهومة. لذا ، دعونا نفهم ذلك.

سأبدأ قليلاً من بعيد ، حتى لا أقدم روابط لمقالات سابقة - سيكون الأمر أكثر إثارة للاهتمام بهذه الطريقة. يبدو أنه في مكان ما بعيدًا عنا يوجد نظام Alpha Centauri - على مسافة 4.3 سنة ضوئية تقريبًا. بمعنى آخر ، يطير الضوء من Alpha Centauri إلينا ، نحن أبناء الأرض ، لمدة 4.3 سنة أرضية ، وهذه "الرحلة" تحدث بسرعة هائلة - 300000 كم / ثانية. المساحة الهائلة التي تفصلنا عن Alpha Centauri وفقًا لمعاييرنا. يمكن للعقل الفضولي ترجمة كل هذا إلى كيلومترات الأرض: اضرب 4.3 سنوات * 365 يومًا * 24 ساعة * 60 دقيقة * 60 ثانية واضرب الرقم الناتج في 300000 كم أخرى. من يهتم - يحسب نفسه. الشيء الرئيسي بالنسبة لنا هو فهم حجم هذه المساحة الشاسعة وما يوجد فيها. العلم الحديثيخبرنا أن هناك فراغ ، أي ، لا شيء - لا توجد جزيئات ، ولا ذرات ، ولا شيء على الإطلاق.

الآن دعونا نرى ما هو الضوء؟ سيقول معظمهم - تيار من الفوتونات ، أي جزيئات الضوء تطير بسرعة هائلة تصل إلى 300000 كم / ثانية. يبدو أن كل شيء واضح - الجزيئات تطير إلى نفسها في الفراغ - من الذي يمنعها؟ لكن ليس كل شيء بهذه البساطة كما يبدو للوهلة الأولى. بعد كل شيء ، الضوء المرئي له طبيعة الموجات الكهرومغناطيسية ، أي متوسط يتأرجح بتردد معين:

لكننا فقط نسينا وسيلة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية. هناك موجات / تقلبات ، لكن الوسيط اختفى في مكان ما. على الرغم من أنه لم يختف تمامًا - فقد تم استبداله فقط بمفاهيم الفراغ أو الزمكان. وقبل ذلك كان يطلق عليه ببساطة - الأثير. ومع ذلك ، لا بد لي من اقتباس مقتطف من منشور سابق:

الموجة لها سرعة انتشارها في بيئات مختلفة، على سبيل المثال ، ينتشر الصوت في الهواء بسرعة 340 م / ث ، وفي الماء بالفعل بسرعة 1500 م / ث. عندما يتحدثون عن سرعة الضوء البالغة 300 مليون م / ث ، فإنهم يقصدون سرعته المرجعية ، في ما يسمى بالفراغ - في الفضاء الخالي من الهواء بين الشمس والأرض ، والشمس وألفا قنطورس ، إلخ. ماذا يحدث للضوء وهو "يطير" نحونا من الشمس في ما يسمى بالفراغ؟كونه موجة كهرومغناطيسية ، هل يصبح الضوء فجأة جسيمًا يطير في فراغ الفراغ ، وعندما يقترب من الأرض ، يتحول مرة أخرى إلى موجة؟ من خلال هذا القياس ، يمكننا القول أنه بينما تنتقل موجة الماء من ساحل إلى آخر ، لا يوجد ماء بحد ذاته. وعلى سبيل المثال: while موجة صوتيةينتقل من فمي إلى أذنك ، والهواء الذي يكون صوته اهتزازًا غير موجود أيضًا. هل يبدو ذلك جنونيا؟ أتفق معك تماما! فقط مجنون مثل ماذا موجات كهرومغناطيسيةيمكن أن توجد بدون وسيط إرسال ، وهو الأثير.

لذلك ، يمكننا أن نستنتج أن ما قرر علماء الفيزياء من ناسا تشويهه ، وأطلقوا عليه اسم الزمكان (أو الفراغ) - وسيط الأثير المخترق الذي تنتشر من خلاله الموجات الكهرومغناطيسية - بما في ذلك النطاق المرئي - الضوء. وفي المقطع أدناه ، الذي يصف مبدأ تشغيل محرك WARP ، يتضح جيدًا أن ما يسمى بالفضاء له خصائص البيئة. بعد كل شيء ، التشوه ، سواء كان تمددًا وانكماشًا (ضغطًا منخفضًا وعاليًا) هو خاصية ومميزة للوسط - سواء كان الهواء أو الماء ، وفي حالتنا - أثيري.

قبل بضعة أشهر ، أذهل الفيزيائي هارولد وايت عالم الفضاء بإعلانه أنه وفريقه في ناسا قد بدأوا العمل على تطوير محرك اعوجاج في الفضاء قادر على تحريك الأجسام بسرعة أكبر من سرعة الضوء. كان المفهوم الذي اقترحه عبارة عن إعادة تفكير بارعة في محرك Alcubierre ، ويمكن أن يؤدي في النهاية إلى محرك ينقل مركبة فضائية إلى أقرب نجم في غضون أسابيع - دون انتهاك قوانين الفيزياء. جاءت فكرة المحرك إلى وايت عندما كان يحلل معادلة رائعة صاغها الفيزيائي ميغيل ألكوبيير. في ورقته البحثية عام 1994 بعنوان "أساسيات القيادة: السفر عالي السرعة في النسبية العامة" ، اقترح ألكوبيير آلية يمكن من خلالها "التواء" الزمكان أمام وخلف مركبة فضائية. في الواقع ، إذا اتسعت المساحة الفارغة خلف المركبة الفضائية بسرعة وتقلصت أمامها ، فإن هذا سيدفع السفينة في اتجاه أمامي. سوف ينظر الركاب إلى هذا على أنه حركة ، على الرغم من الافتقار التام للتسارع.

(ومن ثم - أمريكا تبني مركبة فضائية ستتغلب على 4.3 سنة ضوئية لألفا سنتوري في أسبوعين)

عن طريق القياس مع سيارة متحركة ، مما يخلق ضغطًا متزايدًا للهواء أمام اتجاه الحركة وضغطًا منخفضًا خلفها:

ولكن بالنسبة لمحرك WARP ، فإن سبب الحركة هو إنشاء ضغط / خلخلة الأثير ، على عكس السيارة التي تتسارع بمساعدة العجلات إلى سرعة معينة والتي يكون تغيير كثافة الهواء نتيجة لذلك. الآن معنى العبارة من نفس المقطع أعلاه واضح " سوف ينظر الركاب إلى هذا على أنه حركة ، على الرغم من الافتقار التام للتسارع. "-" العجلات "تنفر من سطح الأرض المتحرك باستمرار (باستمرار - لأن الأرض تدور باستمرار حول محورها ، مما يعني أن سطح الأرض يتحرك باستمرار) وتسريع السيارات - لا.

سأضيف أنه عندما تتحرك السيارة ، مما يخلق مناطق من ضغط الهواء / خلخلة ، فإننا نعتبرها صوتًا:

من خلال هذا القياس ، يمكننا القول أن مبدأ تشغيل محرك WARP هو إنشاء نوع من الموجات الطولية (وهناك أيضًا موجات عرضية: على سبيل المثال ، الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية مستعرضة) (أثيري) ، والتي سوف "تحمل" المركبة الفضائية المستقبلية إلى Centauri البعيد.

سأكون سعيدا للتعليقات البناءة.