¿Por qué no ponemos un EmDrive en el espacio?

Una vez más, el disco imposible está al frente de las noticias públicas.

Pero hasta ahora, todavía no estoy impresionado. La NASA parece haber invertido muchos recursos para probar la viabilidad del EmDrive. Pero no estoy seguro de que estemos más cerca de saber si "funciona".

¿Por qué no construimos un cubo sat, lo lanzamos a la órbita y tratamos de empujarlo hacia Plutón?

Parece que obtendríamos datos mucho más útiles mucho más rápido.

¿Es esta una pregunta troll? "pero hasta ahora todavía no estoy impresionado" - también LOS FÍSICOS NUNCA DISEÑAN COSAS estilo "cubo, empuje a plutón". Todo tiene la forma/color/lo que sea por una razón.
@AlecTeal No estoy impresionado ya que todavía hay muchas explicaciones posibles para la fuerza que no son sin reacción, por ejemplo, efectos térmicos en el aire. Mi punto es que, mientras el emdrive esté en la tierra, lo trataré como neutrinos súper lumínicos. Si llega a Plutón, sería "nueva física". Además, ¿podría alguien recordarme cómo sabemos que los rayos son eléctricos?

Respuestas (7)

EmDrive toma ~300W. No lo obtendrás de un cubesat. Necesita más de un metro de paneles solares o 56 kg de batería RTG.

Ha sido probado en la Tierra, fabricado con materiales y componentes electrónicos destinados a funcionar en las condiciones ambientales de la Tierra: temperatura, presión, radiación. Poner cosas en el espacio no es tan simple como cargarlas en un cohete. Si van a trabajar, necesitan

  • un sistema de gestión térmica complejo (disipar 300 W usando solo radiadores requerirá de nuevo unos pocos m^2 de área de radiador),
  • fuente de alimentación y administración (no hay buenos 230 V fuera del enchufe de la pared) y un sistema de administración térmica para eso (las baterías congeladas no funcionan)
  • toda la electrónica debe ser reforzada contra la radiación espacial (es decir, reemplazada con chips especiales fabricados con una tecnología de trazas gruesas, altas corrientes y mucha redundancia, para que las partículas errantes no cambien los bits). Estos son complejos, costosos y requieren experiencia especial, muy diferente a la electrónica común.
  • Está la cuestión de la presión: cree un componente limpio incrustado de forma segura en epoxi, atrape una burbuja de aire, su componente limpio explota en órbita.
  • Está todo el asunto de la telemetría y la radio, así que enviaste tu disco limpio y nadie sabe qué pasó con él. El espacio es grande.
  • Control de actitud y aseguramiento de que el empuje de la unidad esté alineado con el centro de masa. De lo contrario, en lugar de volar a Plutón, tendrás el satélite que gira más rápido del mundo, arrojando pedazos a medida que se rompe.

...y fondos. ¿Cuántos miles de dólares por kilogramo? Y esta cosa no será un cubesat. Será algo del orden de toneladas.

¿Y para qué? Si no funciona, no lo sabremos si es por algún fallo o porque es un concepto defectuoso. Primero asegurémonos de tener algo que podamos enviar al espacio.

¿Pero tal vez en un contenedor al vacío a bordo de la microgravedad de la estación espacial? Eso parece ocuparse de todas las preocupaciones que enumeras. Y agregue gestión humana para simplificar y mejorar el experimento. La carga útil de Cygnus o Dragon no cuesta más de unos $ 10,000 por kg, ¿verdad?
@LocalFluff: La ISS tiene muchos compartimentos de "experimentos de vacío". Sin embargo, actualmente el dispositivo es demasiado grande (solo mire la foto del artículo ; ni siquiera cabría a través de la escotilla de una cápsula Progress :) Además, actualmente difícilmente resistiría las aceleraciones de lanzamiento y el vacío. Pero sí, esta es una vía de investigación digna: construir un propulsor que pueda instalarse en la ISS es mejor que una sonda dedicada; casi redujiste a la mitad los dolores de cabeza.
No veo cómo lanzar algo al espacio y ponerlo en una cámara de vacío a bordo de la ISS es muy diferente de lanzar algo al espacio y enviarlo en un viaje a través del vacío del espacio. La mayoría de los problemas que SF. enumerados aún parecen aplicarse.
@MichaelKjörling: 1) telemetría, comunicación y control de actitud 2) arreglos en el sitio, 3) energía (y hasta cierto punto, enfriamiento), 4) la electrónica/backend puede funcionar dentro de la ISS, solo la parte del propulsor debe ser protegida contra vacío , 5) sistemas de control reducidos y más manuales (no es necesario que sean tan autónomos), 6) se puede agregar a una misión de entrega estándar en lugar de tener un lanzamiento separado; 7) con todos estos cortes, la masa requerida se reduce enormemente, por lo que el costo de la órbita también lo es.
La mayoría de esas cosas parecen ser cosas que hemos sabido hacer durante bastante tiempo: alinear el empuje, la telemetría, la electrónica espacial... ya no son un gran problema, considerando el éxito de las diversas sondas enviadas.
@njzk2: Estas son también las cosas que fallan con mayor frecuencia, contribuyen a la mayor parte de la masa de lanzamiento y cuestan mucho dinero. No es un desafío científico, y no mucho técnico, pero es lo que hace o deshace la mayoría de los proyectos relacionados con el espacio. Y en cuanto al empuje de alineación... si ni siquiera estamos completamente seguros de si el dispositivo proporciona empuje, ¿cómo sabemos su perfil de alineación de empuje?
El artículo de prueba de Eagleworks (Cannae, el de 300 W al que se refiere) cabe dentro de una cámara de vacío de 30 x 36 pulgadas y tiene 11 pulgadas de diámetro y 4-5 pulgadas entre los extremos de los tubos del haz. Además, es completamente posible obtener 300 W con PV de película delgada desplegables en un nanosatélite (actualmente se cita tecnología de punta con una densidad de energía específica de más de 1000 W/kg), aunque no sería un solo CubeSat de 10x10x10 cm y 1 kg. unidad. Pero probablemente podría ser posible meter todo eso en un Cubesat 3U, tal vez algo similar a Lightsail-1 .
@TildalWave: Me preocupa un factor más: con el tipo de empuje con el que estamos lidiando, el viento solar, la fricción del aire y el arrastre electrodinámico de un gran panel solar podrían oscurecer totalmente el empuje real. Podría ser mejor con una batería química precargada de un solo uso...
@SF. Podemos modelar y medir todos los perturbadores en, digamos, LEO lo suficientemente bien hoy en día como para que si algo fuera a emitir del orden de 40-50 μN de empuje (40-50 veces el empuje de sus propias emisiones EM) de otra manera relativamente objeto de masa pequeña y durante un largo período de tiempo, lo detectaríamos (bueno, discutiríamos sobre qué lo causó exactamente, por supuesto, pero eso sería lo suficientemente interesante por sí solo). Creo que esto es perfectamente comprobable en el espacio, en órbita o de otra manera. Por cierto, para las celdas multiunión SOA, necesitaría un área de superficie de aproximadamente 0,3 m² (~ 2,4 kg) para obtener 300 W de ellas a 1 AU.
Aparte de estar en pruebas de caída libre a bordo de la ISS, no hace nada que las pruebas en tierra no hagan: el problema real es el acoplamiento entre el objeto de prueba y la cámara experimental.
@LorenPechtel eso tal vez sea cierto. Pero podría estar subestimando la dificultad de desacoplar el objeto de prueba de la cámara experimental (el planeta). En la escala de fuerza de la que estamos hablando, sospecho que el tren de cercanías local podría afectar el resultado.
@SF. La masa de la ISS sería demasiado grande (creo) para que un pequeño EmDrive lo afectara notablemente. En cuanto a probarlo en un banco de pruebas, no veo cómo sería mejor que en la tierra.
@Aron "En octubre de 2006, Shawyer realizó pruebas en un nuevo prototipo refrigerado por agua, que aumentó el empuje a 0,1 newtons (0,022 lbf) y funcionó con 300 vatios". ISS necesita 0.275N para mantener la órbita. Por lo tanto, mísero 1KW eliminaría la necesidad de reinicios, suponiendo que las afirmaciones de 0.1N sean ciertas. Estoy encontrando los ~50 µN en las pruebas de replicación más creíbles.
@TildalWave Solo para señalar, hay un rumor persistente de que uno está en la misión del avión espacial Mysterious X-37B de la Fuerza Aérea actual y el Tiangong-1 chino. Los chinos parecen querer insistir en que están por delante de los EE. UU. en el uso de este motor. Teniendo en cuenta que la Misión actual ha estado en curso durante más de 600 días, uno podría tener curiosidad sobre cuál es el método de propulsión. Todo lo que he leído es que están probando un propulsor de efecto Hall.

Podríamos, depende de la escala del proyecto, y si alguien propuso una misión de prueba de concepto y está listo para financiarla.

Para una misión de demostración de tecnología a pequeña escala como las que se realizan regularmente a bordo de la ISS, se podría, por ejemplo, proponer a través de CASIS como un proyecto de I+D de ciencia física y de materiales , pero probablemente no ganará ninguna subvención patrocinada por el gobierno (la competencia es intenso).

En cuanto a la NASA, depende de qué TRL (Nivel de preparación tecnológica) pueda calificarlo. Para un componente de sistema a gran escala, actualmente solo se encuentra en TRL2 y carece de pruebas de tablero para la verificación y validación independiente (IV&V) de la tecnología (TRL3), experimentos a gran escala (TRL4) y validación en un entorno representativo (TRL5), antes de que pueda pasar a la demostración de prototipo en un entorno relevante (TRL6) y más allá.

NASA Eagleworks, en el artículo relacionado más reciente que la NTRS devolverá , en la sección V. Aplicación de la tecnología a las misiones de exploración espacial , curiosamente evita la descripción de las misiones de demostración de tecnología a pequeña escala y salta directamente a la aplicación potencial a gran escala de la tecnología con un un par de ejemplos de misiones interplanetarias (a Marte y Titán/Encelado en Saturno). Sirven como demostración de que lo que actualmente está en papel (y aún no se ha verificado de forma independiente) tiene aplicaciones potenciales en el mundo real, pero eso es todo. El resumen del artículo establece claramente que:

El objetivo a corto plazo es completar un artículo de prueba de placa de prueba Q-thruster que pueda enviarse a otros lugares que posean la capacidad de medir un empuje bajo para la verificación y validación independientes (IV&V) de la tecnología. El plan actual es apoyar una campaña de prueba IV&V en el Centro de Investigación Glenn (GRC) usando su péndulo de torsión de bajo empuje seguida de una campaña repetida en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) usando su péndulo de torsión de bajo empuje. El Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins también ha expresado su interés en realizar una prueba de estilo Cavendish Balance con el conjunto de barcos IV&V.

Medición del empuje impulsivo desde una cavidad de radiofrecuencia cerrada en el vacío . Fecha de publicación: 17 de noviembre de 2016. "Los datos de empuje directo, inverso y nulo sugirieron que el sistema funcionaba constantemente con una relación empuje-potencia de 1,2±0,1 mN/kW". Entonces, ¿TRL4 ya?

La información real, no las "noticias públicas", es lo que usa la NASA. Convertir un resultado negativo mundano en exageración, o describir la toma de medidas cerca del nivel de ruido de los instrumentos y luego afirmar que es un resultado profundo y confuso, no engaña ni impresiona a los verdaderos ingenieros.

No funciona.

No hay razón para suponer que algo sospechoso está pasando.

Los artículos de la prensa popular que afirman lo contrario , y los artículos escritos por los propios chiflados, no cambian los hechos reales aunque creen una mitología pública.

Ahora, ¿ ayudaría una medida similar en el espacio ? Un artículo característico que recuerdo describía pequeñas mediciones de fuerza aparentemente al azar, incluidas aquellas en la dirección incorrecta o cuando la máquina estaba apagada. Pequeños efectos en el entorno y el ruido en los instrumentos inundan cualquier lectura real. Si lo probara en una plataforma en órbita libre, también obtendría cambios aleatorios debido al arrastre atmosférico variable, partículas solares, campos magnéticos, desgasificación de partes, enfriamiento diferencial y presión de luz, sin mencionar las peturbaciones de otros satélites y cuerpos en el Sistema solar e irregularidades en la Tierra (para una buena descripción, lea Gravity Probe B y el efecto de órbita libre de arrastre). Al tomar datos, ya sea mediante información de posicionamiento cuidadosa o acelerómetros integrados, tendría cambios aleatorios que no se pueden controlar, exactamente como en las pruebas de banco anteriores.

Y aún tendrá informes de que la aceleración durante la fase de "control" (apagado) o en la dirección incorrecta es algo misterioso y sugerente, cuando en realidad significa que la ejecución de prueba no se puede distinguir del control y admite el "no hace nada". hipótesis a suficientes sigmas para descartar cualquier efecto interesante.

La NASA ha publicado un nuevo artículo que confirma las medidas de empuje y también descarta muchas fuentes que podrían afectar la medida: arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.B3612 . No estoy diciendo que la unidad EM realmente funcione, pero con este nuevo documento se debe considerar totalmente la posibilidad.
«El artículo solicitado no está disponible actualmente en este sitio.»
JDługosz, cc@JannikPitt: Hubo un error tipográfico; la URL correcta es arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.B36120 .

Justo estaba investigando esto ahora.

Básicamente, todavía no existe un diseño que funcione, por lo que todavía es una cuestión de "¿enviar qué?" Todos los principales resultados iniciales son mucho más probables que sean el resultado de corrientes térmicas, lo que obviamente es el caso. Desde entonces, las mediciones han estado en su mayoría dentro del rango de error.

Todavía parece prometedor, pero todavía están trabajando en la sensibilidad de la prueba y el diseño de la unidad hasta que obtengan algunos resultados que probablemente no sean el resultado del ruido electrónico.

También, aparentemente, un montón de dispositivos electrónicos que funcionan en la Tierra no funcionan en el espacio. ¡¿Quien sabe?!

Y algunas cosas que funcionan en un entorno de vacío de microgravedad no funcionan aquí en la superficie de la Tierra en presencia de una atmósfera apreciable. Pero cuando entendemos por qué algo funciona en un entorno y no en otro, tenemos muchas más posibilidades de construir algo que realmente pueda hacer lo que le pedimos.

La NASA no funciona así. Puede ser más rápido, pero también es mucho más arriesgado y tiene muy poco valor. Un Cubesat no puede transportar mucha instrumentación, por lo que después de volarlo no estaríamos más cerca de comprender cómo y por qué funciona la unidad EM, que es la pregunta más importante en este momento.

Editar

Y en 2018 descubrimos que el EmDrive no funciona , sin tener que sacarlo nunca de la Tierra.
Las pruebas en la Tierra tienen grandes ventajas sobre las pruebas en el espacio. En la Tierra, podemos examinar y modificar fácilmente el sistema de prueba, para descartar errores progresivamente. Podemos agregar progresivamente más equipos de prueba y, por ejemplo, blindaje para refinar la prueba.
Si lanza un EmDrive en un satélite pequeño, solo tiene una oportunidad de construir un sistema de prueba. Cualquier seguimiento con un sistema de prueba modificado sería muy costoso ya que requeriría otro lanzamiento.

Exactamente. Seríamos la broma vergonzosa entre las civilizaciones que viajan por el espacio si diésemos un paso hacia el espacio con un dispositivo del que no estamos exactamente seguros de cómo y por qué funciona.
No sé cómo ni por qué, pero SÍ haría que la broma valiera la pena.
Los humanos usaron máquinas de vapor durante más de un siglo sin entender exactamente cómo funcionaban las máquinas de vapor. Los humanos usaron baterías eléctricas y tubos de vacío durante décadas antes del descubrimiento del electrón en 1897. Aprender exactamente cómo y por qué algo funciona es ciertamente bueno; lograr resultados útiles también es bueno; tal vez sea mejor hacer ambas cosas en paralelo sin obligar a ninguna a esperar a la otra. (Mike: ¿eso es sincero o sarcasmo? A veces es difícil saberlo en Internet).
Las máquinas de vapor estuvieron en uso práctico durante muchos años antes de que se usaran por primera vez en un viaje transatlántico. También fueron bien entendidos en un nivel práctico. El espacio es lo suficientemente difícil y arriesgado sin esquemas descabellados. Primero haces pruebas en la Tierra, LUEGO usas tu nueva tecnología en el espacio. No al revés.
El electrón se descubrió en 1897 y el efecto Edison-Richardson de los tubos de vacío se descubrió entre 1873 y 1889.

¿Por qué no construimos un cubo sat, lo lanzamos a la órbita y tratamos de empujarlo hacia Plutón? Parece que obtendríamos datos mucho más útiles mucho más rápido

Bueno, ignorando los detalles de la órbita terrestre baja, la falta de espacio para la energía y los problemas de monitorear un pequeño objeto oscuro a una gran distancia...

Recorrer 7500 millones de kilómetros a partir de 0 m/s y usar una aceleración de 50 micronewtons en un cubesat de 1 kg significa que obtendrá sus datos en aproximadamente 38 años. Eso no parece muy rápido.

Si se moviera, tendría los datos que necesita. Realmente no tiene que llegar hasta allí.
Interesante. Este artículo no hizo los cálculos ni justificó la cifra de 18 meses.

Paul March (si no recuerdo mal) explicó que solo para que el GRC de la NASA aceptara trabajar en la prueba EmDrive, necesitaban alcanzar un empuje mínimo (50 o 100 µN, según recuerdo).

Ir directamente al espacio con un dispositivo no probado puede conducir a un falso negativo fatal. Así sucedió con Cold Fusion, con dos laboratorios influyentes que fallaron, por razones desconocidas en ese momento, y porque hicieron suposiciones erróneas y se negaron a preguntar a los expertos (NASA EW cometió un error similar con respecto a Shawyer).

Para mí ese riesgo de falso negativo es un riesgo mucho más grave, gracias a la demora y al presupuesto. Si la NASA puede aceptar el fracaso sin desechar la idea, está bien, pero mi percepción es que no funciona de esa manera.

Consulte este libro sobre fusión fría en particular.
Este es un buen libro para comprender cómo las personas pueden ignorar la evidencia, tener tanta confianza en su razonamiento sesgado que escriben un libro. El libro de Gary Taubes y los libros de Huizenga también son buenos para aprender las falacias populares entre algunos científicos demasiado centrados en la teoría. El mejor libro para entender cómo se ignoró la fusión de Colf, aprendiendo calorimetría y buena epistemología es "Excess Heat" de Charles Beaudette. Además, Uni Tsinghua lo publica en formato PDF. iccf9.global.tsinghua.edu.cn/lenr%20home%20page/acrobat/… El final es muy bueno en los libros malos.
¿Por qué no ponemos un EmDrive en el espacio?
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