Emdrive

EmDrive — гипотетическая двигательная установка для космических аппаратов, предполагаемая работоспособность которой не согласуется с современными научными представлениями.

Была впервые предложена инженером Роджером Шойером. Используемый в ней магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и по заявлениям автора, сам факт наличия стоячей волны электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги.

Описание

Актуальность работы

На данный момент нет теоретического обоснования появления силы тяги. Было проведено множество экспериментов различными организациями по определению силы тяги, и в интернете существует множество противоречивой информации по этому поводу. Некоторые источники подтверждают наличие силы, другие же опровергают. Научный интерес заставил нас создать собственный прототип.

Проектная команда

Данным проектом занимаются 5 человек (студенты 2-ого курса СПбПУ Петра Великого, ИФНиТ, кафедра "Экспериментальная физика", группа 23415/1), двое из которых являются резидентами ФабЛаб Политех.

• Кудряшов Андрей (Ответственный за методологию проведения эксперимента)
• Реймерс Серафим (Ответственный за изготовление прототипа)
• Сафонов Илья (Ответственный за поиск информации)
• Сеидов Тимур (Ответственный за теоретические расчёты)
• Солодовченко Николай (Ответственный за обработку экспериментальных данных)

Стоит отметить, что разделение условно. Все члены команды равноправны и занимаются различными видами деятельности, вне зависимости от того, за что они ответственны.

Цель

Мы поставили перед собой цель: установить наличие/отсутствие силы тяги, и если сила имеется, то определить ее численное значение. Для этого были сформулированы следующие задачи:

Задачи

1. Создать прототип emDrive
2. Создать установку для определения силы тяги

Метод проведения эксперимента

Для установления наличия силы предполагается использовать систему из рычага и точных весов, т.к. порядок силы очень мал. Данный метод позволит также установить численное значение силы и погрешность измерения (при условии, что тяга вообще есть, конечно же).

Предполагается, что резонансный метод измерения силы может дать более точное значение. Поэтому была разработана следующая установка:

На магнетрон подаётся прямоугольный сигнал определённой частоты. Соответственно, и сила (если она есть) будет также то появляться, то пропадать. Таким образом, мы можем найти такую частоту, что система войдёт в резонанс, и мы зарегистрируем максимальное отклонение от положения равновесия с помощью реостата. Далее, разложим прямоугольный сигнал в ряд Фурье, ограничимся конечным числом членов, решим дифференциальное уравнение, описывающее данную систему, найдём силу. Также проведём оценку погрешности. Коэффициент затухания также определим на эксперименте. Планируется создание полностью автоматизированной установки на базе микроконтроллера STM, которая будет передавать экспериментальные данные на компьютер через USB-порт. Далее эти данные будут обрабатываться в MatLab.

Работа по проекту

Этап работы:	Описание:	Фото:
Фрезерование деталей резонатора	В программе SketchUp была создана модель развёрток резонатора. Размеры были выбраны таким образом, чтобы в длину резонатора укладывалась примерно одна длина э\м волны, излучаемой магнетроном. Одна из стенок резонатора подвижная, что позволит более точно попасть в резонанс. Фрезеровка происходила на фрезерном станке FlexiCAM S2 CNC Router.
Изготовление стенок резонатора	Резонатор был спаян, используя паяльный фен. Были впаяны рёбра жёсткости, дабы боковая поверхность усечённого конуса "не расползалась". С внутренней стороны получился очень аккуратный стык.
Изготовление подвижного основания	К медному диску было припаяно крепление для болта, установлен болт. В качестве уплотнительной прокладки используется поролон и фольга.
Установка магнетрона	Магнетрон был установлен в отверстие в резонаторе, закреплён с помощью припаянных креплений. Между магнетроном и резонатором установлена прокладка из фольги.
Сборка резонатора	Дабы избежать щелей при соединении с основаниями, были впаяны медные кольца. Резонатор был собран с помощью болтового соединения.
Сборка рычажной установки	Из уголка и трубы квадратного сечения были изготовлены детали рычажной установки для измерения силы тяги. Система собрана на болтовом соединении. Рычаг крепится к корпусу с помощью петли.

Используемые детали и их цены

• Магнетрон LG 2M226 (2.46 МГц, 1000 Вт) - 600 руб.
• Трансформатор - 400 руб.
• Медный лист 0,5х600х1500 мм - 3000 руб.
• Высоковольтный диод, конденсатор, предохранитель - 0 руб.
• Квадратная алюминиевая труба 1х20х2000 мм - 500 руб.
• Алюминиевый угол 1м 3 штуки - 560 руб.
• различные метизы - около 300 руб.
• Петля - 50 руб.
• Фольга - 150 руб.
• Пластиковое ведро - 50 руб.

Результаты по проекту

• 24.11.2016: Был проведён первый эксперимент по определению тяги на весах с рычажной установкой. Со значительными колебаниями показаний, нам удалось увидеть повышение значений, которое, как мы подумали, было связано с появлением тяги.
• 25.11.2016: Однако на следующий день мы повторили эксперимент с большей точностью. Появления силы тяги зафиксировано не было. При проведении этого эксперимента система находилась не в резонансе, поэтому, вероятно, сила и не появилась.
• Следующим шагом будет установка датчика поля внутрь резонатора, чтобы фиксировать резонанс и повторение измерения силы.