Sejak kelahiran zaman angkasa, impian perjalanan ke sistem suria yang lain telah disimpan dalam "tali roket" yang sangat membatasi kelajuan dan ukuran kapal angkasa yang kita lancarkan ke angkasa. Para saintis menganggarkan bahawa walaupun dengan enjin roket paling kuat pada masa ini, akan memerlukan masa sekitar 50,000 tahun untuk mencapai jiran antara bintang terdekat kita, Alpha Centauri. Sekiranya manusia berharap dapat melihat matahari asing terbit, waktu transit harus dikurangkan dengan ketara.
Adakah EmDrive yang mustahil berjalan?
Di antara konsep enjin canggih yang dapat menghasilkan ini, sangat sedikit yang menimbulkan kegembiraan - dan kontroversi - seperti EmDrive. Pertama kali dijelaskan hampir dua puluh tahun yang lalu, EmDrive berfungsi dengan menukar elektrik menjadi gelombang mikro dan mengarahkan sinaran elektromagnetik ini melalui ruang kon. Secara teori, gelombang mikro dapat memberi tekanan pada dinding ruang dan membuat daya tarikan yang cukup untuk menggerakkan kapal angkasa di angkasa. Walau bagaimanapun, buat masa ini, EmDrive hanya wujud sebagai prototaip makmal, dan masih belum jelas apakah ia mampu menghasilkan daya tuju sama sekali. Sekiranya berlaku, maka kekuatan yang tidak cukup kuat untuk dilihat dengan mata kasar, apalagi menggerakkan radas.
Namun, sejak beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa saintis, termasuk NASA, telah mengaku berjaya menghasilkan teras dengan EmDrive. Sekiranya ini benar, kami berada dalam satu kejayaan terbesar dalam sejarah penerokaan angkasa lepas. Masalahnya adalah bahawa daya tarikan yang diperhatikan dalam eksperimen ini sangat kecil sehingga sukar untuk mengetahui sama ada ia wujud sama sekali.
Penyelesaiannya adalah dengan mengembangkan instrumen yang dapat mengukur manifestasi tujahan kecil ini. Oleh itu, sepasukan ahli fizik dari Technische Universität Dresden dari Jerman memutuskan untuk membuat alat yang dapat menyelesaikan masalah ini. Projek SpaceDrive, yang diketuai oleh ahli fizik Martin Taimar, adalah untuk membuat instrumen yang sangat sensitif dan kebal terhadap gangguan sehingga akan mengakhiri perbincangan sekali dan untuk semua. Pada bulan Oktober, Taimar dan pasukannya menyampaikan kumpulan pengukuran EmDrive eksperimental kedua mereka di Kongres Astronautik Antarabangsa, dan hasilnya akan diterbitkan di Acta Astronautica pada bulan Ogos ini. Berdasarkan hasil eksperimen, Taimar mengatakan bahawa penyelesaian saga dengan EmDrive sedang menunggu kita dalam beberapa bulan.
Ramai saintis dan jurutera tidak mempercayai EmDrive kerana melanggar undang-undang fizik. Gelombang mikro yang mendorong dinding ruang EmDrive nampaknya menghasilkan daya dorong ex nihilo, iaitu, tanpa apa-apa, yang bertentangan dengan pemeliharaan momentum - tindakan dan tidak ada reaksi. Penyokong EmDrive, pada gilirannya, mencari jawapan dalam penafsiran pandai mekanik kuantum, cuba memahami bagaimana EmDrive dapat berfungsi tanpa melanggar fizik Newton. "Dari sudut teori, tidak ada yang menganggapnya serius," kata Taimar. Sekiranya EmDrive mampu menghasilkan daya tuju, seperti yang dinyatakan oleh beberapa kumpulan, "tidak ada yang tahu dari mana asalnya." Apabila terdapat jurang teori sebesar ini dalam sains, Taimar hanya melihat satu cara untuk menutupnya: eksperimental.
Video promosi:
Pada akhir 2016, Taimar dan 25 ahli fizik lain berkumpul di Estes Park, Colorado untuk persidangan pertama mengenai EmDrive dan sistem pendorong eksotik yang berkaitan. Salah satu persembahan yang paling menarik diberikan oleh Paul Marsh, seorang ahli fizik di makmal Eagleworks NASA, di mana dia dan rakannya Harold White menguji pelbagai prototaip EmDrive. Menurut pembentangan Marsh dan laporan berikutnya dalam Journal of Propulsion and Power, dia dan White memerhatikan beberapa puluhan mikronewton tujahan dalam prototaip EmDrive mereka. Sebagai perbandingan, satu mesin SpaceX Merlin menghasilkan kira-kira 845,000 Newton tujahan di permukaan laut. Namun, masalah untuk Marsh dan White adalah bahawa persediaan eksperimental mereka merangkumi banyak sumber gangguan, jadi mereka tidak dapat mengatakan dengan pasti apa yang menyebabkan dorongan itu.atau halangan tertentu.
Taimar dan pasukan Dresden menggunakan replika prototaip EmDrive yang tepat yang digunakan di makmal NASA. Ini adalah kerucut tembaga terpotong - dengan bahagian atas terputus - tepat di bawah kaki. Reka bentuk ini dicipta oleh jurutera Roger Scheuer, yang pertama kali menggambarkan EmDrive pada tahun 2001. Semasa ujian, kerucut EmDrive diletakkan di ruang vakum. Di luar kamera, peranti menghasilkan isyarat gelombang mikro yang dihantar melalui kabel sepaksi ke antena di dalam kerucut.
Ini bukan kali pertama pasukan di Dresden berusaha mengukur kekuatan yang hampir tidak dapat dilihat. Mereka mencipta alat serupa untuk bekerja pada mesin ion, yang digunakan untuk meletakkan satelit di ruang angkasa dengan tepat. Enjin mikronewton ini membantu satelit mengesan fenomena samar seperti gelombang graviti. Tetapi mempelajari EmDrive dan enjin serupa tanpa bahan bakar akan memerlukan resolusi nanonewton.
Pendekatan baru adalah menggunakan keseimbangan kilasan, keseimbangan jenis pendulum yang mengukur jumlah tork yang dikenakan pada sumbu pendulum. Versi keseimbangan yang kurang sensitif ini juga digunakan oleh pasukan NASA ketika mereka memutuskan EmDrive menghasilkan daya tuju. Untuk mengukur kekuatan kecil ini dengan tepat, pasukan Dresden menggunakan interferometer laser untuk mengukur anjakan fizikal berat keseimbangan yang dihasilkan oleh EmDrive. Timbangan kilasan mereka mempunyai resolusi nanonewton dan menyokong beberapa kilogram pendorong, kata Taimar, menjadikannya skala tujahan paling sensitif yang ada.
Tetapi dorongan daya tuju yang benar-benar sensitif tidak mungkin bermanfaat melainkan anda dapat menentukan sama ada daya yang dikesan adalah tujahan dan bukan gangguan luaran. Dan terdapat banyak penjelasan alternatif untuk pemerhatian Marsh dan White. Untuk menentukan sama ada EmDrive benar-benar menghasilkan daya tuju, saintis mesti dapat melindungi peranti daripada gangguan dari medan magnet Bumi, getaran seismik di persekitaran, dan pengembangan haba EmDrive yang berkaitan dengan pemanasan gelombang mikro.
Taimar mengatakan membuat perubahan pada reka bentuk keseimbangan kilasan - untuk mengawal bekalan elektrik EmDrive dengan lebih baik dan melindunginya dari medan magnet - akan mengatasi sejumlah masalah gangguan. Jauh lebih sukar untuk menyelesaikan masalah "termal melayang". Apabila daya diterapkan ke EmDrive, kerucut tembaga memanaskan dan mengembang, menggeser pusat gravitasi yang cukup sehingga keseimbangan kilasan menghasilkan kekuatan yang dapat disalah anggap sebagai daya tarikan. Tyman dan pasukannya berharap bahawa mengubah orientasi mesin dapat membantu menyelesaikan masalah ini.
Dalam 55 percubaan, Taimar dan rakan-rakannya mencatat kekuatan 3.4 mikronewtons rata-rata dari EmDrive, yang sangat mirip dengan yang mereka temukan di NASA. Sayangnya, kekuatan ini nampaknya tidak sampai pada ujian pemindahan haba. Mereka lebih bersifat pengembangan haba daripada tujahan.
Tetapi untuk EmDrive, harapan tidak hilang. Taimar dan rakan-rakannya juga sedang mengembangkan dua jenis berat tujahan tambahan, termasuk keseimbangan superkonduktor, yang akan membantu menghilangkan positif palsu yang disebabkan oleh arus termal. Sekiranya mereka mendapat kekuatan dari EmDrive pada skala ini, kemungkinan besar itu adalah dorongan. Tetapi jika skala tidak mengesan daya tuju, ini akan bermakna bahawa semua pemerhatian sebelumnya mengenai daya dorong EmDrive adalah positif positif. Taimar berharap dapat mendapat keputusan akhir sebelum akhir tahun ini.
Tetapi keputusan negatif sekalipun tidak akan bermaksud keputusan untuk EmDrive. Terdapat banyak jenis enjin bukan bahan bakar lain. Dan sekiranya para saintis pernah mengembangkan bentuk gerakan daya tarikan rendah, skala daya tarikan yang sangat sensitif akan membantu memisahkan fiksyen dari fakta.
Ilya Khel
