Учёный объяснил, почему “ломающий” законы физики двигатель, на самом деле не нарушает их

Ученый Чен Ву из Института механики Китайской академии наук предложил свое объяснение того, почему двигатель EmDrive, принцип работы которого вызывает споры у специалистов, не нарушает законы физики. Поясняющая заметка принята к публикации в рецензируемый журнал Acta Astronautica.

Специалист обратил внимание на изначальное объяснение работы EmDrive, предложенное создателем агрегата британцем Роджером Шойером. В нем для расчета тяги, развиваемой EmDrive, учитываются только две вертикальные силы, но пренебрегается влиянием сил, имеющих горизонтальные составляющие.

Учет последних, по мнению Ву, позволяет избежать противоречия, связанного с кажущимся нарушением EmDrive закона сохранения импульса. Неучтенный Шойером вклад в таком случае математически сводится к поверхностному интегралу от вектора Умова-Пойнтинга (вектору плотности потока энергии электромагнитного поля), а физически — к радиационному давлению на боковые стенки полости EmDrive.

Ву отмечает, что в силу ее осевой симметрии горизонтальные и вертикальные вклады ранее неучтенных сил в среднем компенсируют друг друга, однако в течение коротких промежутков времени, порядка десяти наносекунд, возможно нарушение равновесия.

Концептуально двигатель EmDrive состоит из магнетрона, генерирующего микроволны, и резонатора, накапливающего энергию их колебаний. Внешне агрегат напоминает ведро. Конструкция, предложенная впервые в 1999 году Шойером, позволяет, по его словам, преобразовывать излучение в тягу.

В ноябре 2016 года группа ученых из НАСА опубликовала статью об EmDrive в реферируемом журнале Journal of Propulsion and Power. Там сообщается, что EmDrive в вакууме развивает тягу в 1,2 миллиньютона на киловатт. Рецензенты не смогли найти ошибок в конструкции испытательного стенда и агрегата, а авторы работы — обратной силы, отвечающей на развиваемую EmDrive реактивную тягу, которая должна присутствовать в соответствии с законом сохранения импульса.

Законы сохранения являются следствием свойств симметрии пространства-времени. Например, закон сохранения импульса есть отражение однородности пространства — равноправности его свойств вне зависимости от выбранной в нем точки, а закон сохранения энергии — однородности времени.