Безреакционный привод — это гипотетическое устройство, производящее движение без испускания топлива . Безреакционный привод не обязательно является безреакционным, когда он представляет собой открытую систему, взаимодействующую с внешними полями ; но безреакционный привод — это частный случай безреакционного привода, который является закрытой системой , предположительно, противоречащей закону сохранения импульса . Безреакционные приводы часто рассматриваются как аналогичные вечному двигателю . [1] Название происходит от третьего закона Ньютона , часто выражаемого как: «Для каждого действия есть равное и противоположное противодействие».
Многие невозможные безреактивные двигатели являются основой научной фантастики в области космических двигателей .
На протяжении многих лет было сделано множество заявлений о функциональных конструкциях безреакционных приводов, использующих обычную механику (т. е. устройств, не основанных на квантовой механике, теории относительности или атомных силах или эффектах). Два из них представляют их общие классы: привод Дина, возможно, является самым известным примером безреакционного привода с «линейным колебательным механизмом»; гироскопический инерционный двигатель, возможно, является самым известным примером безреакционного привода с «вращающимся механизмом». Эти два также выделяются, поскольку оба получили большую рекламу от своих промоутеров и популярной прессы в свое время, и оба были в конечном итоге отвергнуты, когда было доказано, что они не создают никаких безреакционных сил привода. Взлет и падение этих устройств теперь служат предостережением для тех, кто делает и рассматривает подобные заявления. [2] Совсем недавно EmDrive был воспринят достаточно серьезно, чтобы быть испытанным несколькими физическими лабораториями, но аналогичным образом было доказано, что он не создает безреакционной силы привода.
Привод Дина был концепцией механического устройства, продвигаемой изобретателем Норманом Л. Дином. Дин утверждал, что его устройство было «безреакционным двигателем» и что его рабочие модели могли продемонстрировать этот эффект. Он провел несколько частных демонстраций, но никогда не раскрывал точную конструкцию моделей и не позволял проводить их независимый анализ. [3] [4] Впоследствии было показано, что утверждения Дина о создании безреакционной тяги были ошибочными, и «тяга», производящая направленное движение, вероятно, была вызвана трением между устройством и поверхностью, на которой оно покоилось, и не работала бы в свободном пространстве. [2] [5]
Гироскопический инерционный двигатель — это предлагаемый безреакционный привод, основанный на механических принципах вращающегося механизма. Концепция включает в себя различные методы рычага, применяемые к опорам большого гироскопа. Предполагаемый принцип работы ГИТ — это масса, движущаяся по круговой траектории с переменной скоростью. Высокоскоростная часть траектории предположительно создает большую центробежную силу, чем низкоскоростная, так что в одном направлении возникает большая тяга, чем в другом. [6] Шотландский изобретатель Сэнди Кидд, бывший техник по радарам Королевских ВВС, исследовал эту возможность (безуспешно) в 1980-х годах. [7] Он утверждал, что гироскоп, установленный под разными углами, может обеспечить подъемную силу, бросая вызов гравитации. [8] В 1990-х годах несколько человек направили предложения в Программу космических исследований (SEOP) в НАСА, рекомендовав НАСА изучить гироскопический инерционный привод, особенно разработки, приписываемые американскому изобретателю Роберту Куку и канадскому изобретателю Рою Торнсону. [6] В 1990-х и 2000-х годах энтузиасты пытались построить и протестировать машины GIT. [9]
Эрик Лейтуэйт , «отец маглева», получил патент США на собственную двигательную систему, которая, как утверждалось, создавала линейную тягу посредством гироскопических и инерционных сил. [10] Однако после многих лет теоретического анализа и лабораторных испытаний реальных устройств не было обнаружено ни одного вращающегося (или любого другого) механического устройства, которое могло бы создавать однонаправленную безреактивную тягу в свободном пространстве. [2]
Дэвид М. Бернс, бывший инженер НАСА в Центре космических полетов имени Маршалла в Алабаме, выдвинул теорию о потенциальном двигателе космического корабля, который мог бы использовать известные эффекты изменения массы, происходящие на скорости, близкой к скорости света . Он написал статью, опубликованную НАСА в 2019 году , в которой он описывает ее как «Предлагается новая концепция космического движения, в которой топливо не выбрасывается из двигателя, а вместо этого захватывается для создания почти бесконечного удельного импульса». [11]
Несколько видов методов создания тяги используются или были предложены, которые являются безреактивными, поскольку они не работают как ракеты, и реактивная масса не переносится и не выбрасывается из устройства. Однако они не являются безреактивными, поскольку они представляют собой открытые системы, взаимодействующие с электромагнитными волнами или различными видами полей. [ необходима цитата ]
Наиболее известными методами без использования топлива являются гравитационный маневр или гравитационная праща космического корабля, ускоряющегося за счет импульса планеты, вокруг которой он вращается, через гравитационное поле, или лучевое движение и солнечный парус , использующие давление излучения электромагнитных волн от удаленного источника, такого как лазер или солнце. [ необходима ссылка ]
Были также предложены более спекулятивные методы, такие как эффект Маха [12] , квантовый вакуумный плазменный двигатель или различные гипотезы, связанные с резонансными полыми двигателями .
Поскольку в искривленном пространстве-времени нет четко определенного «центра масс» , общая теория относительности позволяет неподвижному объекту, в некотором смысле, «изменять свое положение» противоречащим интуиции образом, не нарушая при этом закона сохранения импульса.