Efter månader av spekulationer och rykten, NASA har äntligen släppt sin efterlängtade forskningsartikel om det kontroversiella framdrivningssystemet EM Drive. Uppsatsen publicerades nyligen i American Institute of Aeronautics and Astronautics 'peer-reviewed Journal of Propulsion and Power . Om den elektromagnetiska tekniken visar sig vara ljud, det kan radikalt förändra människors sätt att resa i rymden, öppnar upp för möjligheten att resa till Mars på bara 70 dagar. Men det är ingen brist på skeptiker som står fast vid att drivkraften är mer science fiction än vetenskapligt faktum. Kritiker är snabba med att påpeka att driften bryter mot en av fysikens grundläggande lagar, nämligen:för varje åtgärd, det finns en lika och motsatt reaktion. Med vetenskapsvärlden vimlar i ljuset av den senaste utvecklingen, UConn Today uppmanade ingenjörsprofessor Brice Cassenti, en expert på avancerade framdrivningssystem, för att hjälpa oss förstå vad som händer.

F. Vad är EM Drive-framdrivningssystemet och vad gör det så unikt?

S. En EM-enhet använder elektromagnetiska vågor (t.ex. radar) för att producera dragkraft, vilket uppenbarligen är något som behövs för en raketmotor. Drivenheten består av ett stympat koniskt kopparskal med en plastskiva (polyeten) som täcker den smala änden av den stympade konen. En elektromagnetisk våg induceras inuti kopparhöljet på samma sätt som en mikrovågsugn. Framdrivningssystemet är unikt eftersom enheten inte använder traditionella bränslen eller drivmedel. Istället, i de enklaste termer, de elektromagnetiska vågorna studsar runt inne i konen på ett sätt som vissa säger orsakar framdrivning. I NASA -testerna en dragkraft på 1,2 millinewton per kilowatt rapporterades för en EM Drive aktiverad i ett vakuum, vilket är en mycket, mycket liten - men märkbar - rörelse. Genom att inte förlita sig på traditionella bränslen, EM Drive skulle göra rymdfarkoster lättare, och eliminera behovet av enorma mängder bränsle som för närvarande krävs för att skjuta upp en rymdfarkost till avlägsna destinationer.

F. Vad ligger bakom all skepsis kring EM Drive, och vad tycker du om allt detta?

A. Även om EM Drive tycktes skapa dragkraft i dessa tester, ingen massa eller partiklar av något slag drevs ut under processen. Detta är ett brott mot Newtons tredje rörelselag, som säger att för varje handling finns en lika och motsatt reaktion. Handling och reaktion är ett direkt resultat av bevarandet av momentum. Brott mot en sådan grundläggande lag som bevarande av momentum skulle ogiltigförklara mycket av grunden för all fysik som vi känner den. Därav, många forskare och ingenjörer tror att dragkraftsmätningarna som rapporterats för EM Drive beror på experimentella fel. Till detta kommer det faktum att de som tror att resultaten är giltiga ännu inte har en experimentellt eller en teoretiskt rimlig bevisad fysisk förklaring. Jag tror personligen att det finns en banal förklaring till resultaten. Till exempel, elektriska strömmar är uppvärmningskomponenter inom drivenheten som expanderar under experimenten, orsaka rörelse som skulle framstå som en kraft. Det är mycket svårt att ta bort sådana effekter, även om författarna till tidskriftsartikeln försökte ta bort inte bara dessa termiska effekter utan även många andra möjliga källor till experimentella fel. Det är extremt svårt att säkert veta att alla möjliga felkällor har tagits bort. Den enda säkra metoden är att ha en hypotes (eller teori) som kan testas oberoende.

F. Det faktum att NASA:s forskning har godkänts av expertgranskning utropas som ett stort steg. Vad exakt betyder peer-godkännandet i samband med pågående forskning?

A. Peer review är viktigt, eftersom det innebär att andra experter har granskat arbetet, och resultaten är professionella och tillräckligt viktiga för att spridas till andra i samhället. Det betyder inte, dock, att granskarna anser att resultaten är giltiga. En recensent av tidskriften som jag pratade med innan uppsatsen skickades in tror inte att resultaten pekar på någon ny fysik. Men den personen tyckte att resultaten var förvirrande nog att publicera.

F. Om EM Drive verkligen fungerar, betyder detta att Newton hade fel och att det finns mystiska andra aspekter av fysiken som vi fortfarande inte förstår?

A. Om resultaten är giltiga, det pekar definitivt på ny fysik. Newtons lagar har redan visat sig inte gälla vid höga relativa hastigheter (där speciell relativitetsteori gäller), i stora gravitationsfält, och med mycket småskaliga molekyler. Men Newton har fortfarande mest rätt. Det finns säkert många aspekter av fysiken som vi inte förstår. Vissa aspekter är så mystiska att vi inte ens vet var vi ska börja!

F. Alla verkar vara entusiastiska över att EM Drive testas i rymden som nästa steg. Vilka fördelar finns det med att testa enheten i rymden jämfört med här på jorden?

A. Om EM-enheten testas i rymden, då kan accelerationen mätas direkt, vilket skulle eliminera all förvirring i samband med kraftmätningar. Utrymmet skulle ge ett idealiskt vakuum, så att enheten inte skulle behöva placeras i en vakuumkammare, och det skulle ge en viktlös miljö, eliminerar behovet av ett stöd (nuvarande tester är beroende av en balansarm så att eventuella resulterande krafter kan mätas). Men rymduppdrag är dyra – till en kostnad av $10, 000 för att skjuta upp ett pund material i omloppsbana. Det kan vara bättre att först försöka experimentellt hitta orsaken till tryckmätningen, och först när kostnaden på marken börjar närma sig kostnaden för ett omloppsuppdrag bör ett experiment i rymden utföras.

F. Finns det något mer du skulle vilja dela med dig av om EM Drive för att hjälpa oss förstå?

Ett nej, men under mitt yrkesliv har jag sett flera av dessa spännande experimentella eller teoretiska resultat redovisas i referentgranskad litteratur. Hittills har bara de svarta hålens verklighet kommit igenom. Så, baserat på min erfarenhet, sannolikheten för att detta håller i sig under ytterligare analys och testning verkar liten. Men det är inte noll.