Невозможный двигатель EmDrive всё-таки возможен

Какая реальная физика может стоять за фантастическим проектом "невозможного" двигателя EmDrive и почему она может быть связана с историей Вселенной до Большого взрыва.

По информации Американского института аэронавтики и астронавтики, издающего журнал Journal of Propulsion and Power, туда принята статья, посвящённая электромагнитным двигателям EmDrive. Больше того, она даже уже прошла учёных-рецензентов, и её опубликуют до конца этого года. Назовём вещи своими именами: эта новость звучит так же, как если бы институт объявил о том, что Земля таки налетела на небесную ось. Сам факт такой публикации является громким скандалом, и вот почему.

Законы физики беспощадны — чтобы что-то двигалось вперёд, оно должно что-то оттолкнуть назад. Мы отталкиваемся от почвы под ногами, космические корабли — за отсутствием "небесной тверди" — отбрасывают назад топливо. Из-за этого путешествие к Луне пока требует сотен тонн топлива на человека. При таком раскладе про полёты к более дальним телам даже думать страшно. Доставка одного корабля на Марс и обратно стоит, как мегаГЭС. Есть варианты с ядерным реактором, но и он по средствам разве что США, у которых таких технологий пока просто нет. У нас, например, они в куда лучшем виде. Но отсутствуют деньги на реальный полёт к Красной планете даже в таком дешёвом варианте. И до (пока гипотетического) полёта туда американцев они вряд ли появятся.

Понятно, что от такой безысходности с дальними космическими полётами некоторые начинают видеть цветные сны наяву. Одним из них был инженер Роджер Шойер. В 2003 году он взял медное ведро, вставил в него магнетрон из бытовой микроволновки и заявил, что создал двигатель, который даёт тягу, не отбрасывая назад вообще ничего. Объяснял он это поначалу тем, что ведро якобы удерживает в себе стоячую волну электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе. Волна, мол, и есть источник тяги. С физической точки зрения это бессмыслица. Попробуйте залезть в надувной бассейн и получить тягу, двигающую бассейн, просто создавая в нём волну.

Физики-теоретики только смеялись над такими утверждениями. Однако физики-экспериментаторы решили выйти за пределы простого осмеивания и проверить утверждения Шойера на практике. И тут начались неприятности. Тяга действительно создавалась, и никакие попытки экспериментаторов найти источники ошибки в измерениях не давали результатов. Апофеозом в этом плане стала работа Мартина Таджмара (Martin Tajmar), главы немецкого Института аэрокосмического инжиниринга при Техническом университете в Дрездене. В мире экспериментальной физики этот человек известен как профессиональный "разрушитель легенд", скрупулёзной постановкой и перепроверкой эксперимента способный найти чуть ли не любую ошибку.

Когда у него не получилось, забеспокоились даже физики-теоретики. Беспокойство они выразили довольно своеобразно: "EmDrive — полное …" (Шон Кэролл из Калифорнийского технологического). Кое-кто пересилил себя и всё же высказал то же мнение мягче: "Из-за отсутствия теоретического объяснения нарушения закона сохранения импульса рецензенты в журналах не примут такой работы", — настаивал Эрик Дэвис из Института продвинутых исследований в Остине (США).

В этом плане то, что работа людей из NASA, посвящённая их испытаниям EmDrive, прошла этап рецензирования в приличном журнале, звучит революционно. Этого бы не случилось, если бы в работе были обнаруживаемые "на бумаге" ошибки. Очевидно, доказательства работоспособности устройства были настолько серьёзны, что даже уважение к закону сохранения импульса не позволило "зарезать" работу. Так что же, закон пора хоронить? Скажем прямо: вряд ли.

Пока общепринятых приемлемых с научной точки зрения объяснений работы "невозможного двигателя" нет. В NASA в ответ на вопрос, почему это работает, начинают рассказывать весьма сомнительные вещи. Например, про то, что двигатель "отталкивается" от виртуальных частиц. Да, современная физика считает, что в вакууме постоянно возникают и исчезают виртуальные частицы. Частицы появляются и исчезают так быстро, что их не зарегистрировать. Однако хорошо известный эффект Казимира показывает, что они могут дать реальное притяжение двух близких пластин в пустоте. Одно плохо — к "ведру Шоейра" всё это никак не относится. Виртуальные частицы не имеют чётко заданного места в пространстве, и вкупе с другими факторами это не даёт от них "оттолкнуться".

Однако совсем недавно появилось и ещё одно объяснение работы "невозможного двигателя". Выдвинул его Николай Горькавый из Гринвичского института (США), уже известный нам по крайне экзотической гипотезе о возникновении Вселенной. Как мы помним, физик предположил, что в прошлом цикле существования Вселенной та сжималась, пока в ней не слились все чёрные дыры. При каждом цикле слияния пара чёрных дыр теряет 5—15% массы, уходящей в гравитационные волны. Поэтому многократные слияния в "прошлой Вселенной" должны были превратить в волны почти всю её массу. Мироздание, из которого масса так трагически пропала, резко "обеднело" в плане гравитации. Из-за такой "антигравитации" сжатие сменилось расширением — так и возникла наша Вселенная. По гипотезе Горькавого, лишь часть энергии тех реликтовых гравиволн ушла на образование вещества нашей Вселенной, значительная часть всё ещё "бродит" где-то здесь. Не видим мы его лишь потому, что волны эти высокочастотные, а наши детекторы пока умеют регистрировать лишь низкочастотные гравитационные волны.

Ну, то есть "умели". По Горькавому, "ведро Шойера" и есть первый случайно построенный детектор реликтовых гравиволн. В рамках его гипотезы уровень энергии реликтового излучения не ограничен "сверху" и может быть очень высок. Учёный полагает, что EmDrive нащупал фон высокочастотных гравиволн и черпает оттуда энергию для своей тяги. Тогда он работает как антенна, которая за счёт резонанса становится чувствительной к колебаниям от реликтовых гравиволн гигагерцовых частот. В таком случае "невозможный двигатель" не закрытая система со "стоячей волной", а открытая, "отталкивающаяся" от волн целого моря гравиволн. Это не значит, что он даст фантастическую тягу: на то, чтобы ввести медный конус в резонанс, также уходит энергия. Да и оптимизировать толком устройство пока никто не пытался (как отладить непонятное?). Но из-за использования внешних волн он действительно не нуждается в выбросе топлива. Если это так, то перспективы подобного двигателя при всей его слабости огромны. По расчётам, земной зонд к Плутону достиг бы этой планеты с EmDrive на борту за 18 месяцев, а не за много лет. Сегодня земной космонавтике путешествия на миллиарды километров за месяцы не могут даже присниться.

Пока это единственное объяснение работы EmDrive, не подвергшееся серьёзной теоретической критике. Впрочем, всё ещё может быть впереди — ведь сама гипотеза Горькавого лишь начинает толком обсуждаться в научном сообществе. К счастью, похоже, что есть способ проверить, права она или нет в случае "невозможного двигателя". EmDrive хотят испытать в космосе, на борту небольшого спутника. Такие испытания невозможно будет поставить под сомнение. На Земле регистрацию тяги всегда можно списать на ошибку эксперимента. Но в космосе аппарат либо отклоняется от своей базовой траектории (из точки А в точку Б), либо "стоит" на ней. Если случится первое, взаимодействие с реликтовыми гравиволнами из "прошлой Вселенной" может оказаться не таким уж и экзотическим объяснением "невозможной тяги".