Sejak kelahiran era luar angkasa, impian untuk melakukan perjalanan ke tata surya lain telah disimpan dalam "tali roket" yang sangat membatasi kecepatan dan ukuran pesawat ruang angkasa yang kita luncurkan ke luar angkasa. Para ilmuwan memperkirakan bahwa bahkan dengan mesin roket paling kuat saat ini, dibutuhkan sekitar 50.000 tahun untuk mencapai tetangga terdekat antarbintang kita, Alpha Centauri. Jika manusia pernah berharap untuk melihat matahari terbit, waktu transit harus dikurangi secara signifikan.
Apakah EmDrive yang mustahil dijalankan?
Di antara konsep mesin canggih yang dapat mewujudkannya, sangat sedikit yang menghasilkan kegembiraan - dan kontroversi - sebanyak EmDrive. Pertama kali dijelaskan hampir dua puluh tahun yang lalu, EmDrive bekerja dengan mengubah listrik menjadi gelombang mikro dan mengarahkan radiasi elektromagnetik ini melalui ruang berbentuk kerucut. Secara teori, gelombang mikro dapat memberi tekanan pada dinding ruangan dan menciptakan daya dorong yang cukup untuk menggerakkan pesawat ruang angkasa di luar angkasa. Untuk saat ini, bagaimanapun, EmDrive hanya ada sebagai prototipe laboratorium, dan masih belum jelas apakah mampu menghasilkan daya dorong sama sekali. Jika ya, maka itu adalah gaya yang tidak cukup kuat untuk dilihat dengan mata telanjang, apalagi menggerakkan peralatan.
Namun, selama beberapa tahun terakhir, beberapa ilmuwan, termasuk NASA, mengklaim telah berhasil menghasilkan daya dorong dengan EmDrive. Jika ini benar, kami berada di salah satu terobosan terbesar dalam sejarah eksplorasi ruang angkasa. Masalahnya adalah daya dorong yang diamati dalam eksperimen ini sangat kecil sehingga sulit untuk mengatakan apakah itu ada.
Solusinya adalah mengembangkan instrumen yang dapat mengukur manifestasi dorongan kecil ini. Oleh karena itu, tim fisikawan dari German Technische Universität Dresden memutuskan untuk membuat perangkat yang akan memecahkan masalah ini. Proyek SpaceDrive, yang dipimpin oleh fisikawan Martin Taimar, adalah tentang menciptakan instrumen yang sangat sensitif dan kebal terhadap gangguan yang akan mengakhiri diskusi untuk selamanya. Pada bulan Oktober, Taimar dan timnya mempresentasikan rangkaian pengukuran EmDrive eksperimental kedua mereka di Kongres Astronotika Internasional, dan hasilnya akan dipublikasikan di Acta Astronautica Agustus ini. Berdasarkan hasil percobaan, Taimar mengatakan bahwa resolusi saga dengan EmDrive menunggu kami dalam beberapa bulan.
Banyak ilmuwan dan insinyur tidak percaya pada EmDrive karena melanggar hukum fisika. Gelombang mikro yang mendorong dinding ruang EmDrive tampaknya menghasilkan dorongan ex nihilo, yaitu, dari ketiadaan, yang bertentangan dengan kekekalan momentum - aksi dan tanpa reaksi. Para pendukung EmDrive, pada gilirannya, mencari jawaban dalam interpretasi cerdas mekanika kuantum, mencoba memahami bagaimana EmDrive dapat bekerja tanpa melanggar fisika Newtonian. “Dari sudut pandang teoretis, tidak ada yang menganggapnya serius,” kata Taimar. Jika EmDrive mampu menghasilkan dorongan, seperti klaim beberapa kelompok, "tidak ada yang tahu dari mana asalnya." Ketika ada celah teoretis sebesar ini dalam sains, Taimar hanya melihat satu cara untuk menutupnya: eksperimental.
Video promosi:
Pada akhir 2016, Taimar dan 25 fisikawan lainnya berkumpul di Estes Park, Colorado untuk konferensi pertama tentang EmDrive dan sistem propulsi eksotis terkait. Salah satu presentasi paling menarik diberikan oleh Paul Marsh, seorang fisikawan di laboratorium Eagleworks NASA, di mana dia dan koleganya Harold White menguji berbagai prototipe EmDrive. Menurut presentasi Marsh dan laporan berikutnya di Journal of Propulsion and Power, dia dan White mengamati beberapa puluh mikronewton dorongan dalam prototipe EmDrive mereka. Sebagai perbandingan, mesin SpaceX Merlin tunggal menghasilkan daya dorong sekitar 845.000 Newton di permukaan laut. Namun, masalah Marsh dan White adalah pengaturan eksperimental mereka menyertakan berbagai sumber gangguan, sehingga mereka tidak dapat mengatakan dengan pasti apa yang menyebabkan dorongan tersebut.atau rintangan tertentu.
Taimar dan tim Dresden menggunakan replika persis dari prototipe EmDrive yang digunakan di lab NASA. Ini adalah kerucut tembaga yang terpotong - dengan bagian atasnya dipotong - hanya di bawah satu kaki panjangnya. Desain ini ditemukan oleh insinyur Roger Scheuer, yang pertama kali mendeskripsikan EmDrive pada tahun 2001. Selama pengujian, kerucut EmDrive ditempatkan di ruang vakum. Di luar kamera, perangkat menghasilkan sinyal gelombang mikro yang dikirim melalui kabel koaksial ke antena di dalam kerucut.
Ini bukan pertama kalinya sebuah tim di Dresden mencoba mengukur kekuatan yang hampir tak terlihat. Mereka menciptakan perangkat serupa untuk bekerja pada mesin ion, yang digunakan untuk secara akurat memposisikan satelit di luar angkasa. Mesin mikronewton ini membantu satelit mendeteksi fenomena redup seperti gelombang gravitasi. Tetapi mempelajari EmDrive dan mesin serupa tanpa bahan bakar akan membutuhkan resolusi nanonewton.
Pendekatan baru ini menggunakan keseimbangan torsi, keseimbangan tipe pendulum yang mengukur jumlah torsi yang diterapkan pada sumbu pendulum. Versi yang kurang sensitif dari keseimbangan ini juga digunakan oleh tim NASA ketika mereka memutuskan EmDrive menghasilkan daya dorong. Untuk secara akurat mengukur gaya kecil ini, tim Dresden menggunakan interferometer laser untuk mengukur perpindahan fisik dari timbangan yang dihasilkan oleh EmDrive. Skala torsi mereka memiliki resolusi nanonewton dan mendukung beberapa kilogram pendorong, kata Taimar, menjadikannya timbangan dorong paling sensitif yang ada.
Tetapi bobot dorong yang benar-benar sensitif tidak mungkin membantu kecuali Anda dapat menentukan apakah gaya yang terdeteksi adalah gaya dorong dan bukan gangguan eksternal. Dan ada banyak penjelasan alternatif untuk pengamatan Marsh and White. Untuk menentukan apakah EmDrive benar-benar menghasilkan daya dorong, para ilmuwan harus dapat melindungi perangkat dari gangguan medan magnet bumi, getaran seismik di lingkungan, dan ekspansi termal EmDrive yang terkait dengan pemanasan gelombang mikro.
Taimar mengatakan membuat perubahan pada desain keseimbangan torsi - untuk lebih mengontrol catu daya EmDrive dan melindunginya dari medan magnet - akan mengatasi sejumlah masalah interferensi. Jauh lebih sulit untuk memecahkan masalah "penyimpangan termal". Ketika daya diterapkan ke EmDrive, kerucut tembaga memanas dan mengembang, menggeser pusat gravitasinya cukup sehingga keseimbangan torsi mencatat gaya yang dapat disalahartikan sebagai traksi. Taiman dan timnya berharap perubahan orientasi mesin akan membantu mengatasi masalah ini.
Dalam 55 percobaan, Taimar dan rekan-rekannya mencatat rata-rata 3,4 mikronewton gaya dari EmDrive, yang sangat mirip dengan yang mereka temukan di NASA. Sayangnya, gaya-gaya ini tampaknya tidak sampai pada uji perpindahan termal. Mereka lebih bersifat ekspansi termal daripada gaya dorong.
Namun bagi EmDrive, harapan tidak hilang. Taimar dan rekannya juga mengembangkan dua jenis beban dorong tambahan, termasuk keseimbangan superkonduktor, yang akan membantu menghilangkan positif palsu yang disebabkan oleh penyimpangan termal. Jika mereka menemukan kekuatan dari EmDrive pada skala ini, kemungkinan besar itu benar-benar dorongan. Tetapi jika skala tidak mendeteksi dorongan apa pun, itu berarti bahwa semua pengamatan sebelumnya tentang dorongan EmDrive adalah positif palsu. Taimar berharap mendapat putusan akhir sebelum akhir tahun.
Tetapi bahkan hasil negatif tidak akan berarti putusan untuk EmDrive. Masih banyak jenis mesin non bahan bakar lainnya. Dan jika ilmuwan pernah mengembangkan bentuk baru gerakan daya dorong rendah, skala traksi yang sangat sensitif akan membantu memisahkan fiksi dari fakta.
Ilya Khel
