Hvis denne motoren fungerer, betyr det kanskje at vi må se nytt på kjente naturlover.
Ved første blikk er det ingenting som tilsier at dette er en motor i det hele tatt. Den ser ut som en metallbøtte laget av kobber.
Dette er et tomt kammer. Det sendes mikrobølger inn i metallkammeret. Mikrobølgene spretter rundt inne i dette kammeret, og på en eller annen måte skal dette føre til framdrift.
Men det virker helt umulig. Det kommer ingenting ut av motoren, og den har ingen bevegelige deler.
Dette er i strid med Newtons tredje lov som sier at for enhver kraft finnes det en motsatt rettet og like stor motkraft.
En rakettmotor er et av de klareste eksemplene på dette. Rakettens akselerasjon skjer på grunn av eksos som skytes ut i motsatt retning. Dette generer skyvekraft, og raketten blir dyttet framover.
Dette kalles også prinsippet om bevaring av bevegelsesmengde. Når noe beveger seg, betyr dette at tingen har bevegelsesenergi i en retning. Hvis det ikke er en kraft som også virker i motsatt retning, «skapes» det energi ut av ingenting.
– Vi har aldri sett noen ting i naturen som bryter dette prinsippet, sier Bjørn Samset til forskning.no. Han er fysiker og forskningsleder ved CICERO - norsk senter for klimaforskning.
– Det er ikke dermed sagt at den aldri kommer til å bli utfordret, men det krever en enorm bevisbyrde.
Nå har det dukket opp en ny forskningsartikkel som beskriver en ny mikrobølgemotor-test, og vi har tatt en prat med Samset om hva dette egentlig er for noe.
Denne artikkelen har akkurat blitt publisert i Journal of propulsion and power. Dermed er dette den første forskningsartikkelen om denne motoren som blir publisert i et vitenskapelig tidsskrift.
Spørsmålet er om motoren egentlig fungerer. Og hvis den faktisk gjør det, hvorfor?
Kontrovers i mange år
I 2014 publiserte vi denne saken om en lignende motor, som ser litt annerledes ut, men som er basert på noe av det samme prinsippet.
Den gangen viste testene det samme som nå: Denne typen motor kan kanskje produsere en svært liten skyvekraft.
Det er de samme forskerne som står bak begge testene. De er tilknyttet NASA gjennom Advanced Propulsion Physics Laboratory, også kalt Eagleworks. Dette er en forskergruppe som undersøker rare og uortodokse teorier og teknologier.
Motoren det er snakk om kalles en EMdrive, kort for Electromagnetic drive, og ble først oppfunnet av den britiske ingeniøren Roger Shawyer.
En artikkel om Shawyer og motoren hans i magasinet New Scientist skapte massevis av oppstyr i 2006. Flere fysikere hevdet etterpå at motoren ble altfor snilt framstilt av magasinet, siden det åpenbart virker som om motoren bryter med Newtons tredje lov.
Bitteliten skyvekraft
Selv hvis EM-motoren produserer litt skyvekraft, er det snakk om mye mindre enn andre, elektriske motorvarianter som finnes i dag.
I det nye forsøket har forskerne målt en skyvekraft på 1,2 millinewton for hver kilowatt med energi som brukes. Dette tilsvarer omtrent 0,1 gram med skyvekraft, så det er ikke snakk om en dyttende muskelbunt.
Den mest kjente elektriske er ionemotoren, som har blitt brukt som manøvreringsmotorer på satellitter, men også som hoveddrivkraft på romsonder. Disse motorene har blitt brukt i mange år, for eksempel på romsonden Dawn, som besøkte dvergplaneten Ceres i fjor.
Disse ionemotorene sender ut ioner for å generere skyvekraft, men de trenger drivstoff. De sender ut ioner av for eksempel argon. Dermed må sonden også ha en argon-tank med seg.
EM-motoren trenger bare elektrisitet. Selv om skyvekraften er liten, kan den teoretisk sett fortsette å akselerere i det uendelige, siden sonden ikke må ha med brennstoff. Selv om det tar en stund, betyr dette at en sonde kan oppnå svært høye hastigheter.
Dette kan høres for godt ut til å være sant.
– Ekstremt vanskelig oppsett
Den nye artikkelen beskriver en serie tester hvor motoren har blitt testet under forskjellige forhold, blant annet i vakuum.
Ifølge forskerne oppfører motoren seg ganske likt under forskjellige forhold, og den produserer en liten skyvekraft.
Motoren er satt opp på en testrigg som skal måle ekstremt små utslag av skyvekraft. Du kan se et bilde av den i artikkelen til forskerne.
– Det er et ekstremt vanskelig oppsett de har laget, sier Bjørn Samset etter å ha lest artikkelen.
– De har kraftig strøm som beveger seg, og det er temperaturforskjeller som oppstår i riggen. Det er mye som skjer inne i testkammeret.
Forskerne understreker selv at det kan være potensielle feilkilder når de måler skyvekraften. For eksempel kan strømmen varme opp deler av riggen, metall kan ekspandere og dermed kanskje påvirke testresultatet.
– Det kan godt være at de har målt en effekt, men de kommer med et ekstraordinært utsagn, og det må testes ganske grundig av flere grupper, mener Samset.
Fotoner som spretter
NASA-forskergruppen som tester disse motorene prøver foreløpig bare å se om de faktisk produserer skyvekraft. Hvis motoren faktisk fungerer, er det ingen som vet hvorfor.
Roger Shawyer mener at motoren fungerer på grunn av kjente fysiske prinsipper.
Mikrobølgene som sendes inn i kobberboksen er elektromagnetisk stråling, og består av fotoner.
Disse fotonene beveger seg i lysets hastighet, som er universets fartsgrense. Ingenting kan bevege seg raskere enn dette, ifølge relativitetsteorien og moderne fysikk.
Fotonene som spretter rundt inne i motoren lager trykk mot innsiden av veggene i motoren. Dette kalles strålingsstrykk, og all elektromagnetisk stråling danner denne typen trykk.
Det er derfor stråler fra solen kan skape skyvekraft inne i et solseil - et stort stykke materiale som reflekterer fotoner. Sawyer mener at motorens form skaper en forskjell i strålingstrykk som produserer skyvekraft, men det er uklart hvorfor dette skulle fungere.
New Scientist har sammenlignet det med å bevege en bil ved å dytte den fra innsiden.
Hvis du vil lese mer om Shawyers tanker, kan du sjekke ut den kontroversielle New Scientist-artikkelen fra 2006 (krever innlogging).
– Dette er ikke sånn det fungerer i det virkelige livet. Fotonene treffer atomer i veggene, og det skjer interaksjoner med hvert enkelt atom, sier Samset.
– Utregningene kan i første omgang se greie ut, men de er en forenkling av det som egentlig skjer. Da blir også resultatet feil.
Samset sier at han ikke helt skjønner hvordan Shawyer har tenkt, og at det trengs mye mer tid for å sette seg inn i regnestykkene.
Forskerne ved Eagleworks-laboratoriet spekulerer i om partiklene i mikrobølgene blir påvirket av ikke-beviste kvantefysiske fenomener, som så kan skape skyvekraft.
I verdensrommet
Selv om ingen kan forklare akkurat hva som skjer inne i motoren, utelukker ikke det at den faktisk fungerer.
Selskapet Cannea Inc, som står bak en annen variant av en mikrobølgemotor, og som vi skrev om i 2014, har de sagt at de skal teste motoren i verdensrommet på en liten satellitt.
– Dette er veldig interessant. Da kan de få testet motoren under ekte forhold, og det finnes massevis av andre satellitter som de kan sammenligne bevegelsene med.
– Hvis denne satellitten beveger seg slik de sier, da har de faktisk oppdaget noe, tror Samset.
Det kommer ikke fram når disse testene skal skje, men testen skal pågå i minst seks måneder.
Samset tror selv at Newtons tredje lov ikke kommer til å falle med det første, men at det er viktig med eksperimenter som utfordrer aksepterte sannheter.
– Jeg ønsker dem hell og lykke, og jeg håper at de fortsetter helt til teknologien er undersøkt nøye.
– Det er denne typen pågangsmot som driver verden framover.
Mikrobølgemotorene har i hvert fall skapt mye entusiasme over hele verden, og folk går så langt som å bygge sine egne varianter. Et lite søk på nettet gir deg massevis av forumsider og reddit-tråder som er dedikert til denne teknologien.
Denne Youtube-brukeren har laget sin egen variant av EM-motoren. Han utfører også en test hvor han påstår at den produserer en liten skyvekraft.
Men det er mange ubesvarte spørsmål. I New Scientist-artikkelen fra 2006 påstår Shawyer at motoren hans ville spare romindustrien for 15 milliarder dollar i løpet av de neste ti årene.
Nå er det ti år senere, og vi vet fortsatt ikke sikkert om hverken den ene eller den andre mikrobølge-motoren fungerer. Spørsmålet er om motoren kommer til å ta steget ut av obskure internettforum og drømmende vitenskapsnyheter og inn i den virkelige verden.
Referanse:
White mfl: Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum. Journal of propulsion and power, DOI: 10.2514/1.B36120.
