عندما وكالة ناسا مهندس يعلن عن محرك جديد وثوري يمكن أن يأخذنا إلى النجوم ، من السهل أن نشعر بالإثارة. لكن الشياطين تكمن في التفاصيل ، وعندما تنظر إلى المقالة الفعلية تبدو الأشياء أقل واعدة.
بادئ ذي بدء ، المقالة هي مخطط تفصيلي للفكرة ، وليس العمل الذي تمت مراجعته من قبل الأقران. كما يشير المؤلف ديفيد بيرنز في الصفحة الأخيرة ، فإن المفهوم الأساسي غير مثبت ، ولم يراجعه الخبراء ، وقد توجد أخطاء رياضية. سيكون "المحرك الحلزوني" الذي اقترحه بيرنز أيضًا محركًا غير رجعي مشابهًا لمحرك EM-Drive ، وبالتالي ينتهك قانون نيوتن الثالث للحركة. سيكون من السهل تجاهل العمل والمضي قدمًا ، لكني أرغب في إلقاء نظرة على التفاصيل لأنها فكرة مثيرة للاهتمام (رغم أنها معيبة).
لنبدأ بمحركات بدون رد فعل بشكل عام. كل من هذا المحرك الحلزوني و EM-Drive قبله "لا يتفاعلان" ، لأنه على عكس الصواريخ التقليدية وموجهات الدفع لا يطردان الوقود. في الأساس ، تستند جميع الصواريخ إلى قانون نيوتن الثالث للحركة ، والذي ينص على أي قوة تطبقها على الصاروخ الخاص بك يجب أن تكون هناك قوة مضادة متساوية مطبقة على شيء آخر. بالنسبة للصاروخ ، هذا نوع من الوقود. ارمي الغاز الساخن من الطرف الخلفي للصاروخ بسرعة عالية ، وبموجب قانون نيوتن الثالث يتحرك الصاروخ إلى الأمام. سهل جدا.
المشكلة في هذا أنه من أجل جعل صاروخك يسير بسرعة كبيرة ، يجب أن تحمل مجموعة من الوقود معك. على سبيل المثال ، احتاج زحل V لحرق حوالي 20 كيلوغرامًا من الوقود لكل كيلوغرام واحد من الحمولة فقط للوصول إلى القمر.
تزداد الأمور سوءًا كلما سافرت بعيدًا. إذا كنت تريد إرسال مسبار إلى أقرب النجوم ، فستحتاج إلى حوالي 2000 كيلوغرام من الوقود لكل كيلوغرام من الحمولة ، وستستغرق رحلتك 100000 سنة. لذا من الآمن أن نقول أن الصواريخ التقليدية لن تصل بنا إلى النجوم.
القيادة بدون رد فعل مختلفة. من شأنه أن يوفر دفعة للصاروخ الخاص بك دون رمي الوقود من الطرف الخلفي ، لذلك لا تحتاج إلى كل هذا الوزن الزائد. كل ما تحتاجه هو الطاقة التي يمكنك الحصول عليها من الألواح الشمسية أو مفاعل الاندماج. ستكون نسبة الوقود إلى الحمولة في الأساس من 1 إلى 1. الجانب السلبي الوحيد هو أن المحركات غير المتفاعلة تنتهك قانون نيوتن الثالث.
الآن ، قد تجادل في أن أينشتاين أثبت خطأ نيوتن ، وهذا صحيح ، لكن نظرية النسبية لأينشتاين تتوافق مع قانون نيوتن الثالث. وكذلك تفعل نظرية الكم. إذا نجحت محركات الأقراص غير المتفاعلة ، فإن ثلاثة قرون من الفيزياء خاطئة.
يجادل معجبو EM-Drive بذلك بالضبط. يقولون أن EM-Drive يعمل ، لذا فإن قانون نيوتن الثالث خاطئ. فترة. ما يجعل هذا المحرك الجديد Helical Engine مثيرًا للاهتمام هو أنه بدلاً من مجرد انتهاك قانون نيوتن الثالث ، فإنه يحاول لعب نيوتن ضد نفسه باستخدام الكتلة النسبية.
الفكرة الأساسية هي تحريك كتلة ذهابًا وإيابًا داخل صاروخ ، مثل ارتداد الكرة ذهابًا وإيابًا. إذا فعلت ذلك بكتلة عادية ، عندما تضرب الكرة في مقدمة الصاروخ ، فإن الصاروخ يتحرك إلى الأمام قليلاً ، وعندما تضرب الكرة في الخلف ، فإن الصاروخ يتحرك قليلاً. وبعبارة أخرى ، فإن الصاروخ يتمايل للأمام والخلف مع ارتداد الكرة ذهابًا وإيابًا.
يقترح بيرنز القيام بذلك مع الجسيمات في مسرع الجسيمات الحلزونية. لذا عندما ترتفع الجسيمات إلى أسفل اللولب ، يتحرك الصاروخ بقانون نيوتن الثالث. لكن بيرنز يقترح أيضًا تسريع الجسيمات إلى سرعة قريبة من الضوء لأنها في مقدمة الصاروخ وإبطائها في الخلف. تقول النسبية أن الجسيمات التي تتحرك بالقرب من سرعة الضوء لها كتلة أكبر من الجزيئات البطيئة ، لذا فهي أثقل في مقدمة الصاروخ عنها في الخلف.
بالعودة إلى تشبيه الكرة ، سيكون هذا كما لو أن الكرة الخاصة بك تكتسب كتلة سحرية قبل أن تضرب مقدمة الصاروخ ، وتفقد الكتلة قبل أن تصطدم بالجزء الخلفي. بقوانين نيوتن ، هذا يعني أن الكرة ستعطي الصاروخ دفعة أكبر للأمام من الخلف ، وسوف يتسارع الصاروخ إلى الأمام.
إذا استطعت استخدام كرة سحرية لتغيير الكتلة ، فإن هذه الفكرة ستنجح. لكن النسبية لا تزال تخضع لقانون نيوتن الثالث ، لذا فإن الفكرة لا تعمل في العالم الحقيقي. بيرنز محق في أن هناك خطأ في ورقته ، لكنه خطأ.
يسرع تصميمه فقط الحركة الدائرية للجسيمات ، لذلك يفترض أن سرعتها إلى الأمام والخلف على طول محور الصاروخ يجب أن تظل ثابتة. ولكن في النسبية ، مع زيادة كتلة الجسيمات ، فإن سرعتها على طول المحور ستتباطأ. هذا يرجع إلى الآثار النسبية لتمدد الوقت وتقلص الطول. ونتيجة لذلك ، تعطي الجسيمات الصاروخ دفعة متساوية عند كلا الطرفين. لا تسمح لك نظريات أينشتاين بالتجول في نيوتن.
في الإنصاف ، عرف بيرنز أن فكرته كانت لقطة طويلة ، ولهذا السبب وضعها هناك ليراجعها الآخرون. هذا هو ما يدور حوله العلم. هذا هو السبب في أنه من الجدير أن تكون متحمسًا قليلاً عندما يتم طرح أفكار مثل هذه. سيفشل معظمهم ، ولكن قد ينجح أحدهم في يوم من الأيام. يمكننا الوصول إلى النجوم بعد كل شيء ، ولكن فقط إذا كنا على استعداد لمواصلة اختبار الأفكار الجديدة.
مصدر: محرك حلزوني لديفيد بيرنز
