New Technology :เส้นทางใหม่ในอนาคต

     ทุกๆวันนี้ โลกเราได้สร้างอะไรขึ้นมามากมายเรื่อยๆ ทั้ง ประชากร สัตว์และพืช บางก็ค้นพบสิ่งมีชีวิตใหม่ พลังงานใหม่ และที่ผมจะนำเสนอก็คือ รูปแบบพลังงานใหม่ที่ยังเป็นข้อโต้เถียงในปัจจุบัน ใช่แล้ว เราจะนำเสนอพลังงานใหม่ ซึ่งนั่นก็คือ EmDrive เครื่องยนต์ที่เป็นไปไม่ได้

ลักษณะ ของเครื่องยนต์ EmDrive
ภาพจาก NASASpaceFlight.com

ทำไม? เครื่องยนต์นี้ถึงไม่ได้ยอมรับ?
      "เอมไดรฟ์" (EmDrive) เป็นเครื่องยนต์ที่ โรเจอร์ ชอว์เยอร์ นักวิจัย นักประดิษฐ์ชาวอังกฤษเสนอเอาไว้เมื่อปี 2000 แต่จนกระทั่งถึงเมื่อเร็วๆนี้ เครื่องยนต์ของชอว์เยอร์ไม่เพียงไม่ได้รับการตอบรับ แต่ยังถูกหัวเราะเยาะจากนักวิทยาศาสตร์จำนวนไม่น้อยว่า "เป็นไปไม่ได้"

       เหตุผลสำคัญที่ทำให้ เอมไดรฟ์ ถูกเมินจากนักวิทยาศาสตร์ทั่วๆ ไปก็คือ มันขัดกับกฎสำคัญทางฟิสิกส์ข้อหนึ่งที่ เซอร์ไอแซค นิวตัน กำหนดเอาไว้ นั่นคือกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงเส้น (The law of the conservation of momentum) ซึ่งเป็นกฎทางธรรมชาติกฎหนึ่งใช้อธิบายการถ่ายทอดโมเมนตัมเมื่อวัตถุชนกัน หรือเกิดการระเบิดแยกตัวออก มีใจความว่า "ถ้าไม่มีแรงลัพธ์ใดๆ มากระทำต่อระบบแล้ว โมเมนตัมของระบบจำคงตัว" ซึ่งเขียนเป็นสมการได้ว่า ผลรวมของโมเมนตัมก่อนชน = ผลรวมของโมเมนตัมหลังชน


      ทำไมขัดกับกฎข้อที่ 3
ในอดีตที่ผ่านมา การเดินทางในอวกาศจำเป็นต้องอาศัยกฎข้อนี้ จรวดที่นำพายานอวกาศไปไหนต่อไหนจำเป็นต้องมี "เชื้อเพลิง" เพื่อจุดระเบิด ให้กลายเป็นแรงขับดันยานไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการระเบิด

กฎที่ 3 ของนิวตัน แรงกริยาและแรงปฏิกิริยา
ภาพจากwww.slideshare.net

               เครื่องยนต์ชนิดนี้ต่างจากเครื่องยนต์ เนื่องจากไม่ได้ใช้พลังงานจากเชื้อเพลิง ทำให้ลดค่าใช้จ่ายได้มาก เพราะส่วนใหญ่จะเสียไปกับค่าเชื้อเพลิง (สำหรับเครื่องยนต์รุ่นแรก) และใช้พลังงานจากคลื่นไมโครเวฟโดยจะสร้างจากกระแสไฟฟ้า
 ลักษณะโครงสร้างของเครื่องยนต์

ภาพจาก NASASpaceFlight.com

 การทำงาน ปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปให้แปลงพลังงานเป็นคลื่นไมโครเวฟ กระดอนกลับไปมาในกรวยและสร้างและผลักออกมา ในปี2010 จีนได้วิจัยโครงการนี้ ด้วยการป้อนพลังงานเข้าไป 2.5 กิโลวัตต์ และแรงที่ได้เป็น720 มิลลินิวตันในระดับของเครื่องยนต์
และ ในปี 2013 ทาง NASA ได้ทำการทดลองเช่นเดียวกัน แต่ได้พลังงานออกมาเป็น 30-50 ไมโครนิวตัน น้อยมากเมื่อเทียบกับของประเทศจีน
     
       ในปี 2014  Dr.White เสนอว่าแรงผลักดัน EM Drive เป็นเพราะควอนตัมสูญญากาศ (สถานะควอนตัมกับพลังงานที่ต่ำที่สุด) ทำตัวเหมือนไอออนจรวดประพฤติตนอยู่ใน drive magnetohydrodynamics A (วิธีการ electrifying จรวดด้วยสนามแม่เหล็กที่จะผลักดันยานอวกาศ ในทิศทางตรงกันข้าม) สำหรับยานอวกาศที่ขับเคลื่อน.
     ปี  2015 ,4 เมษายน  Paul March รายงานในฟอรัมของ NASAspaceflight.com  ที่ Dr.White และ Dr.Jerry Vera ที่ ทีม NASA Eagleworks เพิ่งสร้างรหัสการคำนวณใหม่ที่รุนแรงผลักดัน EM Drive เป็น fiow magnetohydrodynamic สามมิติของอิเล็กตรอนโพซิตรอน อนุภาคเสมือนจำลองเหล่านี้อธิบายได้ว่าทำไมในการทดลองของนาซ่าก็จำเป็นต้องใส่พลาสติกชนิดความหนาแน่นสูง (HDPE) อิเล็กทริกลงใน Em Drive
     ในขณะที่การทดลองในสหราชอาณาจักรและจีนมีความสามารถในการวัดแรงผลักดันโดยไม่ต้องใส่อิเล็กทริกรหัสที่แสดงให้เห็นสองเหตุผลนี้: 1) การทดลองในสหราชอาณาจักรและจีนที่ใช้ (ซึ่งแตกต่างจากคนในสหรัฐอเมริกา) ระดับความถี่ในการสร้างไมโครเวฟ และ 2) การทดลองในสหราชอาณาจักรและจีนได้ดำเนินการป้อนข้อมูลที่สูงขึ้นมาก ถึง 2.5 กิโลวัตต์เมื่อเทียบกับ น้อยกว่า 100 วัตต์ในการทดลองของสหรัฐ
      ในการทดสอบเรา รุ่นความถี่ไมโครเวฟถูกควบคุมผ่าน oscillator แรงดันไฟฟ้าที่มีการควบคุมที่มีสัญญาณที่ถูกส่งผ่านไปยังลดทอนแรงดันไฟฟ้าตัวแปร การทดสอบดำเนินการในสหราชอาณาจักรและประเทศจีนที่ใช้แทนแหล่งไมโครเวฟ magnetron (ที่ใช้ในบ้านใช้เตาอบไมโครเวฟ)
                     สำหรับการทดลองของพวกเขา สร้างคลื่นความถี่และเฟสปรับคลื่นผู้ให้บริการ (FM modulation bandwidth ที่ +/- 20 MHz ที่ทดสอบความถี่ธรรมชาติของ ~ 2.5 GHz)  Dr.White จำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าเอฟเอ็มที่สร้างขึ้นโดยผลในการบังคับแรงผลักดันมากขึ้น
    ถึงแม้ว่าจะมีการทดสอบแล้ว และจะใช้ทดลองจริงในอวกาศเร็วๆนี้ หวังว่าเครื่องยนต์ EmDrive จะได้เป็นที่ยอมรับและประสบสำเร็จ แบบนั้นเราก็ไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายแล้วในการซื้อเชื้อเพลิง และลดระยะเวลาในการเดินทาง ทำให้รวดเร็วขึ้นนั่นเอง

ขอขอบคุณข้อมูลจาก

http://m.matichon.co.th/readnews.php?newsid=1407235934

https://soscity.co/news/physics/peer-reviewed-em-drive-paper-has-finally-been-published

NASASpaceFlight.com