#10 – EmDrive

Napęd o specyficznej konstrukcji, o którym mówi się, że łamie zasady znanej nam fizyki. Co więcej – eksperymenty przeprowadzone na świecie udowodniły, że konstrukcja działa, lecz w dalszym ciągu nie wiemy, jak. Czy jesteśmy u progu rewolucji? Czy to w ogóle działa? Sprawdzam.
 
Zasada działania napędu jest pozornie prosta. Wykorzystuje on promieniowanie mikrofalowe, generowane przez magnetron – całkiem podobny do tego, który mamy w kuchenkach mikrofalowych – i promieniuje do ściętego stożka, lub inaczej – czegoś na kształt zamkniętego wiadra. I na tym kończy się to, co wiemy o jego działaniu, lecz według eksperymentów, w jakiś sposób powstaje niewielki ciąg. Przyjrzyjmy się jednak jego krótkiej, chociaż burzliwej historii.

Jeżeli jesteś wynalazcą i jesteś przekonany, że twój wynalazek naprawdę działa i nie jest oszustwem, mam dla ciebie dobrą radę. Nigdy, przenigdy nie mów, że twoje odkrycie łamie prawa fizyki, nawet jeśli ci się tak wydaje. Możesz przecież być za słaby z fizyki i przypadkiem wpaść na fajny pomysł – niewiedza to żaden wstyd. Jednak błąd ten popełnił Roger Shawyer, który właśnie tak opisał pierwszy pomysł na EmDrive w 1999 roku. Ponieważ w całej historii naszego świata nie dokonano ani jednego odkrycia, które łamałoby zasadę zachowania energii, więc i nikt przez długie lata nie potraktował poważnie kolejnego wynalazku podpartego tak absurdalnym twierdzeniem.

Pierwszy raz zrobiło się głośno o wynalazku w 2006 roku, kiedy to w New Scientist, piśmie popularnonaukowym – a więc skierowanym do zwykłego, ciekawskiego Kowalskiego, pojawił się artykuł mówiący o wynalazku łamiącym prawa fizyki. Serio, nie róbcie tego. Na New Scientist spadła natychmiast krytyka, nie tylko dlatego że dopuścili bez dowodów tak odważne stwierdzenie jak podważenie zasady zachowania pędu, ale też dlatego, że artykuł zawierał zwyczajne kłamstwa – między innymi sugerujące, że NASA potwierdziła działanie EmDrive, mimo że trzeba było na to czekać jeszcze prawie dziesięć lat.  

Po raz kolejny o EmDrive zrobiło się w 2015 roku, kiedy to wyszło na jaw, że EagleWorks Laboratories, komórka NASA, całkiem na poważnie pracowało nad koncepcją urządzenia napędzanego mikrofalami obijającymi się o ściany wiadra. Przeprowadzono dokładne pomiary w komorze próżniowej i wówczas wykazano po raz pierwszy, że napęd generuje ciąg. Niewielki, bo podobnie oddziaływać będzie okruch chleba na blat stołu, ale zawsze coś. Zaznaczyć również trzeba, że wcześniejsze eksperymenty były obarczone zbyt dużym błędem pomiarowym wynikającym z niedoskonałości używanych narzędzi, by można ciąg zmierzony w nich uznać za faktycznie zaobserwowany. Sam Roger Shawyer poszedł po rozum do głowy, ulepszył swój projekt, douczył się fizyki, na moment pohamował absurdalne twierdzenia i w 2016 roku uzyskał międzynarodowy patent na swoje urządzenie. Szybko mu się jednak fakty i rzetelność znudziły, ale o tym za chwilę. 

Wyjaśnijmy najpierw zasadę zachowania pędu. Oznacza ona, że suma wektorowa pędów wszystkich elementów układu izolowanego jest stała. Wynika ona z drugiej zasady dynamiki, a na przykładzie i w dużym skrócie oznacza, że jeśli będziemy siedzieć w samochodzie i będziemy naciskać na kierownicę, samochód nie pojedzie – musimy mu dostarczyć pęd z zewnątrz, na przykład pracy silnika spalającego paliwo lub z jego popchnięcia. Nawet jak go rozkołyszemy, to w końcu wróci on do stanu początkowego. 

Odrzut jest tym, co pozwala nam się poruszać w przestrzeni kosmicznej. W wyniku spalenia paliwa, gazy wylotowe lecą w jedną, a statek kosmiczny w drugą stronę. Nowoczesne silniki jonowe są rozbudową tego pomysłu, bo wyrzucamy zjonizowane cząsteczki materii, więc zamiast drogiego i ciężkiego paliwa możemy zabrać tylko potrzebny gaz, zaś energię elektryczną potrzebną do zjonizowania weźmiemy sobie choćby z paneli słonecznych. EmDrive ma wymagać jedynie prądu elektrycznego. Niektóre hipotezy tłumaczą niewielki ciąg osiągnięty przez napęd choćby wypromieniowywaniem energii na zewnątrz układu. Fizyka zachowuje swoją czystość i elegancję, zjawisko wygląda na wyjaśnione. Nie ma tutaj jednak jednoznacznych odpowiedzi, ponieważ do osiąnięcia choć odrobiny ciągu musimy włożyć niemałą energię, co utrudnia pomiary. 

Niestety, Shawyerowi bardzo szybko znów odjechał peron i stwierdził on, że EmDrive zakrzywia czasoprzestrzeń, zupełnie jak napęd warp ze Star Treka, który owszem, jest teoretycznie możliwy, ale na tę chwilę nie do końca nawet wiemy jak go ugryźć.  Nie można tłumaczyć czegokolwiek przez nieznane. Równie dobrze możemy powiedzieć, że warunki panujące wewnątrz czarnej dziury doskonale tłumaczą to zjawisko, a wy biedni naukowcy się martwcie i męczcie, żeby to teraz wyjaśnić. Jeżeli za EmDrive stoi jakiekolwiek praktyczne zastosowanie, to największą szkodę robi mu właśnie jego wynalazca.

Istnieje niewiele wyjaśnień, które mogłyby tłumaczyć, skąd się bierze ciąg w EmDrive. Większość z nich opiera się na nieudowodnionych jeszcze hipotezach, które jeśli okazałyby się prawdziwe, mogłyby uzasadniać jego działanie. W maju 2018 roku opublikowano wyniki eksperymentów, które wykazały, że ciąg się pojawia nawet gdy magnetron nie jest zasilany, słowem – całe urządzenie jest wyłączone. Wolna energia? Nie. Ziemskie pole magnetyczne, które wpływało na urządzenie. W grudniu 2016 roku Chiny ogłosiły, że testują takie urządzenie na orbicie okołoziemskiej, lecz to ciągle za blisko Ziemi, by sprawdzić czy faktycznie ma jakiś sens, czy po prostu wydajemy grube pieniądze na strasznie pokręcony kompas.  

Często można się spotkać ze stwierdzeniem, że skoro NASA się czymś zajęło, to musi coś w tym być. Hej, jeśli coś sprawdzamy, to znaczy że chcemy to po prostu sprawdzić, to jeszcze nie implikuje choć cienia prawdy w weryfikowanej tezie. Na uwagę również zasługuje profil EagleWorks Laboratories. Zajmuje się ono najbardziej odjechanymi hipotezami, takimi jak napęd warp. Oczywiście, nie znaczy to że przedmioty badań EagleWorks nie mają jakichkolwiek podstaw teoretycznych, ale bardziej warto by je było nazwać jako niewykluczone, a nie prawdopodobne. 

I w końcu, zazwyczaj za przyznawaniem państwowych pieniędzy na badania naukowe stoją urzędnicy, a nie naukowcy – stąd też inwestowanie w rozwiązania o wątpliwym sensie. Ale mimo wszystko udało się parę rzeczy zweryfikować. Dziś wiemy też, że Rogerowi Shawneyowi, wynalazcy EmDrive, ufać nie możemy, bo już przynajmniej dwukrotnie popisał się albo niewiedzą, albo technobełkotem, albo mieszanką jednego i drugiego. Wzmianki o rzekomym udowodnieniu zasady działania napędu przed oficjalną publikacją NASA pojawiły się na stronie NasaSpaceFlight.com – która jest własnością prywatną, swego rodzaju blogiem. Od czasu do czasu pojawiają się zrzutki na badania, lub też faktyczne granty, sam wynalazca zaś twierdzi, że dysponuje już działającymi prototypami o ciągu większym niż beknięcie mrówki, lecz mimo tego że ma ochronę patentową, nigdy nie pokazał ich publicznie. 

Nie ma jednak tego złego. W 2018 roku rozpoczęły się badania nad wariacją nad EmDrive z wykorzystaniem rezonatora laserowego zamiast mikrofal. Co one przyniosą? Czas pokaże. Czas również zweryfikuje badania Niemców, którzy powiązali ciąg z polem magnetycznym Ziemi. Może się okazać, że niektóre rządy wydały grube pieniądze na badanie najdroższego kompasu w historii. 

EmDrive z roku na rok wydaje się być coraz mniej optymistyczny. Minimalny ciąg, finalnie zmierzony w laboratoriach NASA okazał się być tysiąc razy mniejszy niż zakładany przez wynalazcę. Wynalazca zaś albo nie rozumie fizyki, albo za bardzo w krew mu weszła charyzmatyczna gadka, która roztapia serca i portfele inwestorów.

Na świecie mamy mnóstwo zjawisk, obserwacji czy urządzeń, które rzekomo coś mają robić, jednak nikt się nie kwapi, by wyjaśnić jak to działa. Generatory wolnej energii, orgonity, homeopatia, antywibracyjne podkładki pod kable do kolumn, dyfuzory kwantowe, biorytmy, reinkarnacja czy feng shui. Lecz tak jak ludzie starożytni, widzący w burzy gniew bogów, tak dziś próbujemy nadać sens temu, co nas otacza. Otwartym niech zostanie pytanie, ile razy udało nam się w historii ludzkości po prostu trafić we właściwą odpowiedź, a ile razy ktoś wcisnął nam kit, który pojęliśmy dopiero, gdy jako cywilizacja, dokonaliśmy wielkich odkryć. 

Ciężko mi dostrzec dobre intencje w wynalazcy EmDrive. Być może jednak pomysł ten zainspiruje innych ludzi do zbudowania czegoś na jego gruzach. Pozostaje tylko mieć nadzieję, że urzędnicy wydający pieniądze podatników zaczną jednak pytać ekspertów o opinię, nim zdecydują się podpisać wydanie grubych milionów na wynalazek, cóż… zbyt dobry, by mógł być prawdziwy.