Специалисты Центра космических полетов имени Маршалла представили концептуальную схему двигателя для межпланетных перелетов, функционирование которого не основано на традиционном принципе реактивной тяги и потенциально может противорешить закону сохранения импульса. Согласно техническому отчету NASA, принцип работы данного устройства базируется на использовании релятивистской поправки к импульсу быстро движущегося объекта. В отличие от современных космических двигателей, работа которых основана на выбросе массы в направлении, противоположном вектору движения (преимущественно за счет продуктов химических реакций топлива и окислителя), предлагаемая разработка представляет собой принципиально иной подход к обеспечению тяги. Также используются ионные двигатели, в которых тягу создают ускоренные в электромагнитных полях ионы, но их тяга невелика. Несколько лет назад активно обсуждался «невозможный» двигатель EmDrive.

Его основными компонентами были медный резонатор в виде усеченного конуса и источник микроволнового излучения — магнетрон. По утверждениям создателей, несимметричная форма резонатора приводила к установлению внутри специфических электромагнитных колебаний, которые оказывали на широкое основание чуть большее давление, чем на узкое, в результате чего возникала тяга. На данный момент окончательного решения по поводу работоспособности установки нет, но в большинстве исследований не удалось обнаружить заявленного эффекта.

Дэвид Бёрнс опубликовал схему совсем иного двигателя, функционирование которого с точки зрения закона сохранения импульса также спорно. Принцип работы заключается в использовании релятивистской поправки к импульсу при движении с околосветовой скоростью, которая должна позволять телу внутри двигателя периодически оказывать различающееся давление на противоположные стенки.

Принцип работы нового двигателя можно понять из классического аналога — грузика внутри коробки. Если грузик без трения движется внутри полости и отражается от ее стенок, то он периодически отдает им импульс. Однако законы механики Ньютона запрещают при этом двигаться центру масс системы — если смотреть снаружи, то коробка будет совершать колебательные движения около положения равновесия.

Однако если представить ситуацию, что свойства грузика меняются в зависимости от направления движения, то он сможет оказывать на противоположные стенки разное воздействие, которое будет со временем суммироваться и постепенно ускорять всю систему. В классической физике такое явление невозможно, но Бёрнс предлагает обойти это ограничение за счет эффектов Специальной теории относительности.

Согласной этой теории, импульс тела равен не только произведению массы на скорость, также необходимо умножить эту величину на гамма-фактор, который при небольших скоростях очень близок к единице, но при стремлении к скорости света возрастает. Согласно концепции, грузик должен быть заменен на кольцо из ионов, которые надо ускорять при движении всего пучка в одном направлении и замедлять в противном случае. При этом установка становится похожа на ускоритель частиц с магнитным полем, из-за чего траектории частиц примут спиральный вид. Это обстоятельство легло в основу авторского названия «спиральный двигатель» (Helical Engine).

Для оценки тяги двигателя Бёрнс приводит результаты моделирования для конкретных параметров. В этом примере длина полости составляет 120 метров, малый радиус, на котором вращаются ионы после замедления, — примерно 3,2 метра, а большой — 3,5 метра. В симуляции использовались альфа-частицы (ядра гелия), скорость которых менялась от 99 до 99,05 процентов скорости света, что соответствует гамма-факторам 7,09 и 7,26. Всего в пучке было примерно 1,6 × 10¹² частиц, а магнитное поле составляло от 13,16 до 13,79 тесла. В результате работы такого двигателя по утверждению Бёрнса получается суммарная тяга около одного ньютона при суммарном энергопотреблении в 165 мегаватт.

В заключении автор пишет, что его идея фактически представляет собой запуск в космос синхротрона, потребляющего мегаватты энергии для генерации крошечной тяги, что не является достаточным обоснованием для постройки. Однако потенциально система обладает чрезвычайно высоким удельным импульсом, что теоретически позволяет ей ускоряться почти до скорости света. При этом вопрос с законом сохранения импульса Бёрнс оставляет без ответа: он предполагает, что он может уноситься в виде излучения, но окончательной ясности нет.

Ранее с нулевым результатом завершился проект Google по воспроизведению экспериментовм в области холодного ядерного синтеза.

Для любознательных

Космические путешествия будущего могут измениться до неузнаваемости — не благодаря более мощным ракетам, а благодаря идее, которая долгое время считалась научной фантастикой: двигатели без реактивной тяги. Такие устройства, если они окажутся работоспособными, способны совершить революцию в освоении космоса, устранив необходимость в топливе и открыв путь к длительным, быстрым и экономичным межпланетным и даже межзвёздным перелётам.

Что такое двигатель без реактивной тяги?

Традиционные космические двигатели работают по закону сохранения импульса: чтобы двигаться вперёд, они выбрасывают массу (например, раскалённые газы) назад. Это и есть реактивная тяга. Однако двигатели без реактивной тяги, как следует из названия, не выбрасывают никакой массы, но при этом, по идее, всё равно создают тягу.

Такие двигатели нарушают классическое понимание физики, в частности третий закон Ньютона («на каждое действие есть равное и противоположное противодействие»). Именно поэтому большинство таких концепций вызывают ожесточённые споры в научном сообществе.

Основные концепции

1. EM-Drive (Electromagnetic Drive)

Один из самых известных и спорных проектов — EM-Drive, предложенный британским инженером Роджером Шойером в 2001 году. Устройство представляет собой усечённый конический резонатор, в котором циркулируют микроволны. По задумке, давление электромагнитных волн на стенки камеры создаёт небольшую, но постоянную тягу без выброса реактивной массы.

Несколько лабораторий, включая NASA (в рамках экспериментов в Eagleworks), сообщали о регистрации микроскопической тяги, но результаты не были воспроизведены стабильно. Критики указывают, что измерения могли быть искажены тепловыми эффектами, вибрациями или магнитными полями.

На сегодняшний день EM-Drive считается не подтверждённой концепцией. Большинство физиков полагают, что наблюдаемый эффект — артефакт измерений, а не реальное нарушение законов физики.

2. Магнитный двигатель Вуди Мартинса (Mach-Effect Thruster)

Другая интересная идея — двигатель на эффекте Маха, разработанный физиком Джеймсом Вуди Мартинсом. Он основан на гипотезе, что ускорение массы во Вселенной влияет на инерцию объектов (принцип Маха). При определённых условиях, утверждает Мартинс, можно создать переменную инерцию, что приведёт к появлению чистой тяги.

Эксперименты с такими устройствами показывают крайне малую тягу — порядка микроньютонов, — но теоретическая основа выглядит чуть более обоснованной, чем у EM-Drive. Однако и эта концепция пока не подтверждена в независимых исследованиях.

3. Квантовый вакуумный двигатель (Q-thruster)

Идея, предложенная в NASA, предполагает взаимодействие с квантовым вакуумом — состоянием пространства, в котором постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы. Если бы удалось «отталкиваться» от этих флуктуаций, можно было бы создать тягу без выброса массы.

Проблема в том, что квантовый вакуум — это не классическая среда, и «отталкиваться» от него, согласно современным представлениям, невозможно. Эта концепция остаётся гипотетической и требует пересмотра фундаментальных физических законов.

Почему это так сложно?

Главная преграда для двигателей без реактивной тяги — закон сохранения импульса, который является следствием симметрии пространства (теорема Нётер). Если тяга возникает без выброса массы, это означает, что импульс появляется из ниоткуда — что противоречит всей современной физике.

Для того чтобы такие двигатели стали возможны, необходимо либо:

• обнаружить новую физику (например, взаимодействие с дополнительными измерениями, тёмной материей или полями),
• либо переосмыслить гравитацию и инерцию (как в теориях Маха или модифицированной динамики Ньютона — MOND).

Перспективы и будущее

На сегодняшний день ни один из двигателей без реактивной тяги не доказал своей работоспособности в строгих, воспроизводимых условиях. Однако исследования продолжаются — особенно в частных лабораториях и среди энтузиастов.

Если в будущем удастся подтвердить хотя бы одну из этих концепций, это откроет путь к:

• бесконечным миссиям (без необходимости брать топливо),
• сверхбыстрым перелётам внутри Солнечной системы (например, до Марса за несколько недель),
• и, в перспективе, к межзвёздным путешествиям.

ЧТо в россии

В России исследования в области двигателей без реактивной тяги и альтернативных принципов движения в космосе ведутся на стыке фундаментальной физики, инженерии и амбициозных научных гипотез. Хотя официальные государственные космические программы (например, «Роскосмос») пока делают ставку на проверенные технологии, такие как химические и плазменные двигатели, ряд учёных и частных организаций активно изучают новые физические принципы, которые могут привести к созданию двигателей без выброса реактивной массы.

Вот ключевые фигуры, организации и направления, которые в России связаны с этой темой:

1. Российский университет дружбы народов (РУДН)

Учёные из Инженерной академии РУДН предложили новую теоретическую модель движения в космосе, основанную на квантовых эффектах и гравитационных взаимодействиях.

• Суть идеи: использование спина элементарных частиц (внутреннего вращения) для создания тяги без выброса массы. Теоретически, если все атомы тела одновременно испускают частицы со спином в определённом направлении, тело может двигаться без реактивной струи.
• Авторы: доктор технических наук Сергей Купреев и Юрий Разумный.
• Статус: пока на уровне теории и экспериментов в вакууме (например, наблюдение за колебаниями перьев при падении тяжёлого шара). Результаты обсуждаются в научном сообществе, готовится публикация в журнале Acta Astronautica.

Это одна из немногих официально признанных научных работ в России, которая напрямую затрагивает тему нереактивного движения.

2. Владимир Леонов — квантовый двигатель и теория Суперобъединения

Один из самых известных и спорных изобретателей в этой области — Владимир Леонов, физик и главный конструктор компании «Квантон».

• Концепция: он разработал теорию Суперобъединения, которая, по его утверждению, объединяет все фундаментальные взаимодействия и объясняет гравитацию как деформацию квантового пространства-времени.
• Квантовый двигатель (КвД): устройство, которое, по его данным, создаёт тягу без выброса массы, используя электромагнитные поля и взаимодействие с вакуумом.
• Заявленные характеристики:
  • Удельная тяга — до 115 Н/кВт (в некоторых режимах — до 1000 Н/кВт),
  • Прототип КвД-1-2014 массой 54 кг якобы взлетал с ускорением 10–12g.
• Реакция науки: большинство физиков скептически относятся к этим заявлениям. Однако материалы испытаний передавались в Минобороны РФ, которое признало отсутствие технологической базы для развития таких проектов.

Леонов — яркий пример научного нон-конформизма. Его работы не приняты в мейнстримной физике, но вызывают интерес у энтузиастов и отдельных структур.

3. Роскосмос и государственные институты

Официально «Роскосмос» не поддерживает разработки двигателей без реактивной тяги, но интерес к теме есть.

• В 2020-х годах появлялись сообщения, что советник гендиректора «Роскосмоса» по науке Александр Блошенко подтвердил, что корпорация изучает возможность экспериментальной проверки новых технологий, включая идеи, похожие на EM-Drive.
• Было выпущено техническое задание на проверку концепций, не использующих реактивную массу.
• Однако никаких публичных результатов или финансирования таких проектов не последовало.

Это говорит о том, что идея не отвергается полностью, но находится на уровне предварительного изучения.

4. Частные лаборатории и изобретатели

Помимо Леонова, в России действует несколько частных лабораторий и изобретателей, которые экспериментируют с:

• электродинамическими ускорителями,
• устройствами на эффекте кавитации,
• генераторами гравитационных волн (по аналогии с «гразерами»),
• установками холодного синтеза, которые якобы могут быть источником энергии для будущих двигателей.

Такие проекты, как правило, не финансируются государством, но получают поддержку от частных инвесторов или патриотически настроенных фондов.

5. Научные публикации и обсуждения

Интерес к теме поддерживается через:

• журнал «Воздушно-космические сферы» (входит в список ВАК), где публикуются статьи по альтернативным космическим технологиям,
• издание «Военно-промышленный курьер», которое освещает работы Леонова и других изобретателей,
• конференции по новым физическим принципам в освоении космоса.

Вывод

В России прямых государственных программ по созданию двигателей без реактивной тяги нет, но:

• РУДН ведёт научно обоснованные исследования на уровне теории и лабораторных экспериментов,
• Владимир Леонов и его команда — самый яркий пример частной инициативы, хотя и вне мейнстрима,
• «Роскосмос» и Минобороны мониторят тему, но не инвестируют в неё.

Таким образом, Россия не является лидером в этой области, но сохраняет научный и инженерный интерес к революционным концепциям космического движения. Будущее таких разработок зависит от того, удастся ли воспроизвести эффекты в независимых лабораториях и получить поддержку со стороны академической науки.

Пока что эти двигатели — не технология, а вызов физике. Но именно такие вызовы порой приводят к прорывам.

Заключение

Двигатели без реактивной тяги — это вызов фундаментальным законам физики. Пока они остаются на грани науки и фантастики. Но история науки знает немало примеров, когда невозможное становилось реальностью. Возможно, следующий прорыв в освоении космоса начнётся не с новой ракеты, а с маленького устройства, которое «просто работает» — вопреки всем правилам.

Автор: Тимур Кешелава
Источник: https://nplus1.ru/