¿Podrían funcionar correctamente los motores EmDrive? Estamos a punto de averiguarlo

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo si los motores EmDrive que producen propulsión por radiación electromagnética realmente pueden existir. Ahora descúbrelo

Desde el nacimiento de la era espacial, el sueño de dar un paseo a otro sistema solar se ha visto obstaculizado por la “tiranía de la ecuación del cohete”, que establece fuertes límites a la velocidad y el tamaño de las naves espaciales que lanzamos al espacio. Incluso con los motores de cohetes más potentes de la actualidad, los científicos estiman que se necesitarían 50.000 años para llegar a nuestro vecino interestelar más cercano, Alpha Centauri. Si la gente alguna vez espera ver un amanecer extranjero, el tiempo de tránsito tendrá que disminuir significativamente.

De los conceptos avanzados de propulsión que teóricamente podrían terminar, pocos han generado tanta emoción y controversia como EmDrive. Descrito por primera vez hace casi dos décadas, EmDrive funciona convirtiendo la electricidad en microondas y canalizando esta radiación electromagnética a través de una cámara cónica. En teoría, las microondas pueden ejercer fuerza contra las paredes de la habitación para producir suficiente empuje para propulsar una nave espacial una vez que está en el espacio. Sin embargo, en este momento, EmDrive existe solo como un prototipo de laboratorio y aún no está claro si es capaz de producir impulso. Si lo hace, las fuerzas que genera no son lo suficientemente fuertes como para ser registradas a simple vista, y mucho menos para impulsar una nave espacial.

Sin embargo, en los últimos años, un puñado de equipos de investigación, incluido uno de la NASA, afirman que han producido con éxito un impulso con un EmDrive. De ser cierto, sería uno de los mayores descubrimientos en la historia de la exploración espacial. El problema es que la fuerza observada en estos experimentos es tan pequeña que es difícil saber si es real.

La resolución es diseñar un instrumento que pueda medir estas pequeñas cantidades de empuje. Por lo tanto, un equipo de físicos de la Technische Universität Dresden en Alemania se propuso crear un dispositivo para satisfacer esta necesidad. Liderado por el físico Martin Tajmar, el proyecto SpaceDrive tiene como objetivo crear una herramienta tan sensible e inmune a las interferencias que pondrá fin al debate de una vez por todas. En octubre, Tajmar y su equipo presentaron el segundo conjunto de mediciones experimentales de EmDrive en el Congreso Astronáutico Internacional, y sus resultados se publicarán en Acta Astronautica en agosto. Con base en los resultados de estos experimentos, Tajmar dice que una resolución para la saga EmDrive solo puede estar a unos meses de distancia.

Muchos científicos e ingenieros rechazan EmDrive porque parece violar las leyes de la física. Las microondas que empujan las paredes de una cámara EmDrive parecen generar ex nihilo, lo que afecta la conservación del impulso: todo es acción y no reacción. Los defensores de EmDrive, a su vez, han recurrido a interpretaciones marginales de la mecánica cuántica para explicar cómo podría funcionar EmDrive sin violar la física newtoniana. “Desde un punto de vista teórico, nadie se toma esto en serio”, dice Tajmar. Si EmDrive es capaz de generar impulso, como han afirmado algunos grupos, dice que “no tienen idea de dónde viene ese impulso”. Cuando hay una ruptura teórica de esta magnitud en la ciencia, Tajmar solo ve una forma de cerrarla: la experimentación.

A finales de 2016, Tajmar y otros 25 físicos se reunieron en Estes Park, Colorado, para la primera conferencia dedicada a EmDrive y sistemas de propulsión exóticos relacionados. Una de las presentaciones más interesantes fue realizada por Paul March, físico del laboratorio Eagleworks de la NASA, donde él y su colega Harold White habían probado varios prototipos de EmDrive. Según la presentación de March y el trabajo posterior publicado en el Journal of Propulsion and Power, él y White observaron docenas de micro-newtons de fuerza en su prototipo EmDrive. (A modo de comparación, un solo motor SpaceX Merlin produce aproximadamente 845.000 Newtons de fuerza al nivel del mar). El problema para Harold y White, sin embargo, era que su configuración experimental permitía múltiples fuentes de interferencia, por lo que no podían decir con certeza si lo que notaron fue empujado.

Tajmar y el grupo de Dresde utilizaron una réplica cercana del prototipo EmDrive utilizado por Harold y White en las pruebas de la NASA. Consiste en una cáscara de cobre, un cono con una punta cortada, que tiene solo un pie de largo. Este diseño se remonta al ingeniero Roger Shawyer, quien describió por primera vez EmDrive en 2001. Durante las pruebas, el cono EmDrive se coloca en una cámara de vacío. Fuera de la cámara, un dispositivo genera una señal de microondas que se retransmite, mediante cables coaxiales, a las antenas del interior del cono.

Esta no es la primera vez que el equipo de Dresde intenta medir cantidades de fuerza casi imperceptibles. Construyeron herramientas similares para su trabajo en propulsores de iones, que se utilizan para el posicionamiento preciso de satélites en el espacio. Estos propulsores de micro-newton son del tipo utilizado por la misión LISA Pathfinder, que necesita una capacidad de posicionamiento extremadamente precisa para detectar fenómenos débiles como las ondas gravitacionales. Pero para estudiar los sistemas de propulsión sin combustible EmDrive y similares, dice Tajmar, se requería una resolución de nano-newton.

Su enfoque fue utilizar una balanza de torsión, una balanza de tipo péndulo que mide la cantidad de torsión aplicada al eje del péndulo. El equipo de la NASA también utilizó una versión menos sensible de este equilibrio cuando pensaron que EmDrive producía el impulso. Para medir con precisión la pequeña cantidad de fuerza, el equipo de Dresde utilizó un interferómetro láser para medir el desplazamiento físico de la balanza producida por EmDrive. Según Tajmar, su escala de torsión tiene una resolución nano-Newtoniana y admite hélices que pesan unos pocos kilogramos, lo que la convierte en la balanza de tracción más sensible que existe.

Pero un equilibrio de empuje realmente sensible no es muy útil, a menos que también pueda determinar si la fuerza detectada realmente está empujando y no un artefacto de interferencia externa. Y hay muchas explicaciones alternativas para los comentarios de Harold y White. Para determinar si un EmDrive realmente está empujando, los investigadores deben poder proteger el dispositivo de la interferencia causada por los polos magnéticos de la Tierra, las vibraciones sísmicas en el medio ambiente y la expansión térmica del EmDrive debido al calentamiento por microondas.

Los ajustes en el diseño del equilibrio de torsión, para controlar mejor la fuente de alimentación de EmDrive y protegerla de los campos magnéticos, han abordado algunos problemas de interferencia, dice Tajmar. Una cuestión más difícil fue cómo abordar la “deriva térmica”. Cuando la energía fluye hacia el EmDrive, el cono de cobre se calienta y se expande, lo que cambia su centro de gravedad lo suficiente como para hacer que el equilibrio de torsión registre la fuerza que se puede confundir con el empuje. Tajmar y su equipo esperaban que cambiar la dirección del motor ayudaría a resolver este problema.

Durante 55 experimentos, Tajmar y sus colegas registraron un promedio de 3.4 micro-newtons de fuerza de EmDrive, que fue muy similar a lo que encontró el equipo de la NASA. Desafortunadamente, estas fuerzas no parecieron pasar la prueba de derivación térmica. Las fuerzas observadas en los datos eran más indicativas de expansión térmica que de empuje.

Sin embargo, no todas las esperanzas están perdidas para EmDrive. Tajmar y sus colegas también están desarrollando dos tipos adicionales de equilibrios de empuje, incluido un equilibrio superconductor que ayudará, entre otras cosas, a eliminar los falsos positivos producidos por la derivación térmica. Si detecta la fuerza de un EmDrive en estas escalas, existe una alta probabilidad de que sea empujado. Pero si no hay fuerza en estos equilibrios, probablemente significa que todas las observaciones anteriores del impulso EmDrive fueron falsos positivos. Tajmar dice que espera tener un veredicto final para fin de año.

Pero incluso un resultado negativo de este trabajo no podría matar a EmDrive de forma permanente. Hay muchos otros modelos sin propulsión para observar. Y si los científicos alguna vez desarrollan nuevas formas de propulsión débil, los equilibrios de sensibilidad hipersensible desarrollados por Tajmar y el equipo de Dresde seguramente jugarán un papel en la clasificación de la ciencia ficción y la ciencia ficción.

Este artículo se publicó originalmente en DyN Noticias US

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