เมื่อ นาซา วิศวกรประกาศเครื่องมือใหม่และการปฏิวัติที่สามารถพาเราไปสู่ดวงดาวได้ง่ายตื่นเต้น แต่ปีศาจอยู่ในรายละเอียดและเมื่อคุณดูสิ่งที่บทความจริงดูสัญญาน้อย
เริ่มต้นด้วยบทความนี้เป็นโครงร่างของแนวคิดไม่ใช่งานที่ได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อน ในฐานะผู้เขียน David Burns ชี้ให้เห็นในหน้าสุดท้ายแนวคิดพื้นฐานไม่ได้รับการพิสูจน์ยังไม่ได้รับการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญและอาจมีข้อผิดพลาดทางคณิตศาสตร์ "เครื่องยนต์เฮลิคอล" ของเบิร์นส์ที่เสนอจะเป็นไดรฟ์แบบไม่มีปฏิกิริยาคล้ายกับ EM-Drive และจะละเมิดกฎข้อที่สามของนิวตัน มันจะง่ายเพียงแค่ละทิ้งงานและดำเนินการต่อ แต่ฉันต้องการดูรายละเอียดเพราะเป็นแนวคิดที่น่าสนใจ (แม้ว่าจะมีข้อบกพร่อง)
เริ่มต้นด้วยไดรฟ์แบบไม่มีปฏิกิริยาโดยทั่วไป ทั้ง Helical Engine นี้และ EM-Drive ก่อนที่มันจะ“ ไม่ตอบสนอง” เพราะไม่เหมือนกับจรวดและเครื่องขับดันแบบดั้งเดิมพวกเขาจะไม่ขับไล่จรวด ในหัวใจของพวกเขาจรวดทุกชนิดยึดกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตันซึ่งบอกว่าแรงใด ๆ ที่คุณใช้กับจรวดของคุณจะต้องมีแรงต้านเท่ากับแรงที่ใช้กับสิ่งอื่น สำหรับจรวดนั่นคือเชื้อเพลิงบางชนิด โยนก๊าซร้อนออกไปทางด้านหลังของจรวดด้วยความเร็วสูงและตามกฎข้อที่สามของนิวตันจรวดก็จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า peasy ง่าย ๆ
ปัญหาของเรื่องนี้คือเพื่อให้จรวดของคุณเดินไปอย่างรวดเร็วคุณต้องพกเชื้อเพลิงติดตัวไปด้วย ตัวอย่างเช่น Saturn V จำเป็นต้องเผาผลาญเชื้อเพลิงประมาณ 20 กิโลกรัมต่อน้ำหนักบรรทุก 1 กิโลกรัมเพื่อไปยังดวงจันทร์
สิ่งที่เลวร้ายยิ่งที่คุณเดินทางไป หากคุณต้องการส่งยานสำรวจไปยังดาวที่ใกล้ที่สุดคุณจะต้องใช้เชื้อเพลิงประมาณ 2,000 กิโลกรัมต่อน้ำหนักบรรทุกทุกกิโลกรัมและการเดินทางของคุณจะใช้เวลา 100,000 ปี ดังนั้นจึงปลอดภัยที่จะบอกว่าจรวดแบบดั้งเดิมจะไม่นำเราไปสู่ดวงดาว
ไดรฟ์แบบไม่มีปฏิกิริยานั้นแตกต่างกัน มันจะส่งแรงผลักดันให้จรวดของคุณโดยไม่ต้องพุ่งออกไปด้านหลังดังนั้นคุณไม่ต้องการน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นทั้งหมด สิ่งที่คุณต้องการคือพลังงานซึ่งคุณสามารถได้รับจากแผงโซลาร์เซลล์หรือเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่น อัตราส่วนเชื้อเพลิงต่อน้ำหนักบรรทุกจะเป็น 1 ต่อ 1 ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือไดรฟ์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะละเมิดกฎข้อที่สามของนิวตัน
ตอนนี้คุณอาจโต้แย้งว่า Einstein พิสูจน์ความผิดของ Newton ซึ่งเป็นจริง แต่ทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein เห็นด้วยกับกฎข้อที่สามของ Newton ทฤษฎีควอนตัมก็เช่นกัน ถ้าไดรฟ์แบบไม่มีปฏิกิริยาทำงานได้แล้วฟิสิกส์สามศตวรรษก็ผิด
แฟน ๆ ของ EM-Drive ให้เหตุผลว่า EM-Drive ใช้งานได้พวกเขาพูดดังนั้นกฎข้อที่สามของนิวตันจึงผิด ระยะเวลา สิ่งที่ทำให้ Helical Engine ใหม่นี้น่าสนใจคือแทนที่จะละเมิดกฏข้อที่สามของนิวตัน แต่พยายามเล่นนิวตันกับตัวเองโดยใช้มวลสัมพัทธภาพ
แนวคิดพื้นฐานคือการย้ายมวลกลับไปกลับมาภายในจรวดเช่นกระดอนบอลไปมา หากคุณทำเช่นนั้นโดยมีมวลปกติเมื่อลูกบอลกระทบกับด้านหน้าของจรวดจรวดจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเล็กน้อยและเมื่อลูกบอลกระทบด้านหลังจรวดจะเคลื่อนที่ไปเล็กน้อย ในคำอื่น ๆ จรวดจะโยกเยกไปข้างหน้าและถอยหลังในขณะที่ลูกบอลกระดอนไปมา
เบิร์นส์เสนอให้ทำเช่นนี้กับอนุภาคในเครื่องเร่งอนุภาคแบบขดลวด ดังนั้นเมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ขึ้นและลงบนเกลียวจรวดจึงเคลื่อนที่ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แต่เบิร์นส์ยังเสนอให้เร่งอนุภาคให้อยู่ใกล้กับความเร็วแสงเนื่องจากพวกมันอยู่ด้านหน้าจรวดและชะลอความเร็วลงที่ด้านหลัง สัมพัทธภาพกล่าวว่าอนุภาคที่เคลื่อนที่ใกล้กับความเร็วของแสงนั้นมีมวลมากกว่าอนุภาคที่ช้ากว่าดังนั้นมันจะหนักกว่าที่ด้านหน้าของจรวดมากกว่าที่ด้านหลัง
กลับไปที่การเปรียบเทียบบอลนี่จะเหมือนกับว่าลูกของคุณได้รับมวลอย่างน่าอัศจรรย์ก่อนที่มันจะกระทบกับด้านหน้าของจรวดและสูญเสียมวลก่อนที่มันจะกระทบกับด้านหลัง ตามกฎของนิวตันหมายความว่าลูกบอลจะผลักจรวดไปข้างหน้าให้ใหญ่กว่าถอยหลังและจรวดจะเร่งไปข้างหน้า
หากคุณสามารถใช้ลูกบอลที่เปลี่ยนเวทย์มนตร์ได้แนวคิดนี้จะได้ผล แต่ทฤษฏีสัมพัทธภาพยังคงปฏิบัติตามกฎข้อที่สามของนิวตันดังนั้นแนวคิดนี้จึงไม่สามารถใช้ได้ในโลกแห่งความจริง เบิร์นส์ถูกต้องว่ามีข้อผิดพลาดในกระดาษ แต่เป็นเรื่องที่ละเอียดอ่อน
การออกแบบของเขาเร่งการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของอนุภาคเท่านั้นดังนั้นเขาจึงสันนิษฐานว่าความเร็วไปข้างหน้าและข้างหลังตามแนวแกนของจรวดควรจะคงที่ แต่ในทฤษฏีสัมพัทธภาพเมื่อมวลของอนุภาคเพิ่มขึ้นความเร็วของพวกเขาตามแนวแกนจะช้าลง นี่คือสาเหตุที่ผลกระทบความสัมพันธ์ของการขยายเวลาและการหดตัวความยาว เป็นผลให้อนุภาคให้จรวดผลักเท่ากันที่ปลายทั้งสอง ทฤษฎีของ Einstein ไม่อนุญาตให้คุณไปรอบ ๆ นิวตัน
ในความเป็นธรรมเบิร์นส์รู้ว่าความคิดของเขาเป็นระยะเวลานานซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เขานำเสนอให้ผู้อื่นทบทวน นั่นคือสิ่งที่วิทยาศาสตร์เป็นเรื่องเกี่ยวกับ นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้รู้สึกตื่นเต้นเมื่อความคิดเช่นนี้ถูกนำเสนอ ส่วนใหญ่จะล้มเหลว แต่สักวันหนึ่งอาจทำงานได้ เราสามารถไปถึงดวงดาวได้ แต่ถ้าเรายินดีที่จะทำการทดสอบความคิดใหม่ ๆ
ที่มา: Helical Engine ของ David Burns
