Прорывное движение без пропеллента: исследование аномальной тяги двигателя на основе V-резонатора

Язык труда и переводы:
УДК:
629.7
Дата публикации:
12 декабря 2022, 22:13
Категория:
Секция 04. Космическая энергетика и космические электроракетные двигательные системы – актуальные проблемы создания и обеспечения качества, высокие технологии
Аннотация:
Рассмотрены новые результаты моделирования космического двигателя без пропеллента на основе V-резонаторов (сверхвысокочастотного резонатора V-образной формы). В ходе моделирования обнаружен нетривиальный результат, когда силы радиационного давления в замкнутой сверхвысокочастотной полости в сумме на интервале времени не равны нулю. Это явно указывает на то, что в такой полости возможно создание тяги двигателя без использования возимого запаса реактивной массы (пропеллента) и без нарушения законов сохранения энергии/импульса.
Ключевые слова:
СВЧ-резонатор, космический двигатель, сила радиационного давления, прорывное движение, космический полет
Основной текст труда

В 2019 году были опубликованы рабочие чертежи Emdrive [1]. В 2021 году завершены тестовые кампании команды Мартина Таджмара (ТУ Дрезден)  [2],  c отрицательным результатом испытания двигателя типа Emdrive.

Мы провели многочисленные моделирования электромагнитных (ЭМ) полостей и предложили резко упростить дизайн Emdrive и настройку тракта сверхвысокой частоты (СВЧ). В работе [3] мы предложили более простой дизайн СВЧ полости в форме V-резонатора и оригинальный  метод анализа электромагнитных явлений в СВЧ-резонаторах на основе изучения распределения сил радиационного давления в режиме Time Dependent Mode ( в зависимости от времени, на интервалах доли наносекунд).

Изучая V-резонатор, мы нашли неожиданный полезный результат, когда после создания в системе потоков специально подготовленных ЭМ-волн (разнополярные импульсы негармонической формы) — в узкой части V-резонатора наблюдается особая интерференция встречных разно полярных импульсов. При этом наблюдается локальная, краткосрочная   взаимная нейтрализация электрической компоненты ЭМ-поля и усиление магнитной составляющей.

Но за счет специально разработанной симметрии дизайна V-резонатора, в полости наблюдается ярко выраженная асимметрия суммарных сил радиационного давления. В таком дизайне силы радиационного давления явно не равны нулю, и калькуляция суммарного импульса в системе поле-резонатор также показывает не нулевой результат. Более того, этой диспропорцией удается хорошо управлять — просто меня геометрию узкой части.

Для верификации методики моделирования, мы сначала разработали симуляцию предельно простой электромагнитной полости (прямоугольный резонатор), наблюдали в этой полости за движением одиночного короткого импульса длительность прядка 3 нс, с отражениями от торцевых стенок резонатора. При этом мы вели наблюдения за распределением электрической и магнитной компоненты полей, вели расчеты сил радиационного давления в полости во время движения импульса. Также мы вычисляли импульс электромагнитного поля и расчет импульса самой полости. В итоге, мы наблюдали нулевую сумму сил радиационного давления на широком интервале времени. Резонатор не создавал тягу двигателя.

Затем мы проверили V-резонатор в режиме, когда в полость поступает одиночный импульс, например, в «верхнею» часть V-формы. Здесь мы также наблюдаем строгие нулевые суммы всех сил и импульсов в системе.

Далее мы испытали V-резонатор в режиме симметричной подачи однополярных импульсов в обе части V-формы и опять наблюдали ожидаемый нулевой результат.

Аномальная тяга двигателя на основе V-резонатора наблюдается  только при подаче в полость двух разнополярных импульсов. Это сразу создает в полости неуравновешенные силы давления со стороны электромагнитного поля. И только за счет интерференции встречных разнополярных импульсов в кривой чаcти V-резонатора. Что вызывает воодушевление и многообещающие ожидания.

Все наши модели и симуляции построены в рамках классической электродинамики. Известно, что СВЧ-резонатор образует из себя закрытую систему и согласно общепринятым представлениям не может создать тягу двигателя [4]. Но мы явно наблюдаем неуравновешенные силы, что действуют на СВЧ полость изнутри, и мы нашли простой  способ создать направленную силу давления со стороны ЭМ поля на СВЧ-резонатор.

Это создает тягу двигателя и для высокодобротных сверхпроводящих СВЧ резонаторов можно ожидать значения  тяги до 10 порядков превышающие тягу идеального фотонного движителя — до уровня 6000 Н/кВт.

Литература
  1. Shawyer R. Report on the Design, Development and Test of a C-Band Flight Thruster. 2017. Available at: http://www.emdrive.com/flighthrusterreportissue2.pdf (accessed November 30, 2022).
  2. Neunzig O., Weikert M., Tajmar M. Thrust measurements of microwave-, superconducting- and laser-type emdrives. Acta Astronautica, 2022, vol. 195 (4). DOI: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.02.014
  3. Овчар А.В. Прорывное движение без пропеллента: исследовательский стенд для изучения новых физических принципов для космических полетов. Решетневские чтения. Матер. XXIV Междунар. науч. конф.: сб. тр. В 2 ч. Красноярск, СибГУ им. академика М.Ф. Решетнева, 2020, т. 1, с. 107–109.
  4. Egan G. Resonant modes of a conical cavity. Available at: http://www.gregegan.net/SCIENCE/Cavity/Cavity.html (accessed November 30, 2022).
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.