Un controvertido nuevo tipo de sistema de propulsión eléctrica que, según los físicos, desafía las leyes del movimiento de Newton, conocido como Quantum Drive, ha asegurado un lugar en un cohete SpaceX y se lanzará a la órbita terrestre baja (LEO) este octubre.
Quantum Drive Diseñado por IVO Ltd., una empresa de creación de prototipos electrónicos, el prometedor pero controvertido Quantum Drive podría cambiar el futuro de los viajes espaciales y, si se demuestra que funciona, podría reescribir o ampliar muchos de los principios aceptados de inercia y movimiento que han existido durante siglos. .
LA FÍSICA NEWTONIANA DICE QUE CREAR INERCIA SIN PROPELENTE ES IMPOSIBLE
Los cohetes expulsan cantidades masivas de propulsores encendidos para generar empuje en los viajes espaciales convencionales. Esta dinámica se rige por lo que se conoce como la ecuación del cohete, que ayuda a los ingenieros y planificadores de misiones a determinar exactamente cuánto combustible se necesita para alcanzar y mantener la órbita o, en las misiones más ambiciosas, dejar la atracción gravitacional de la Tierra y adentrarse en el sistema solar. .
En las últimas décadas, los esfuerzos por dejar atrás la engorrosa ecuación de los cohetes han llevado a avances impresionantes, incluidos los propulsores de iones y las velas solares. Aun así, todos los sistemas que los humanos usan para mover vehículos a través del vacío del espacio deben obedecer las leyes del movimiento establecidas por primera vez por Sir Isaac Newton a fines del siglo XVII
En particular, la tercera ley del movimiento de Newton explica que para cada acción, hay una reacción igual y opuesta. Entonces, para mover un cohete, satélite u otro vehículo a través del espacio, debe ser propulsado hacia adelante expulsando algo hacia atrás.
Más recientemente, a medida que nuestra comprensión de la física ha evolucionado y nuevas herramientas y equipos, incluidas computadoras extremadamente poderosas, han permitido a los científicos buscar y probar teorías aparentemente imposibles, han comenzado a surgir nuevas ideas sobre cómo moverse a través del vacío del espacio. Uno de esos conceptos es la idea de la inercia cuantificada (QI) propuesta por el físico Mike McCulloch, profesor de la Universidad de Plymouth.
En su sitio web , McCulloch señala que la Primera Ley de Newton define la inercia con la observación de que «los objetos se mueven en línea recta a velocidad constante a menos que se los empuje». McCulloch señala además que aunque Newton define la inercia en estos términos simples, el genio del siglo XVII nunca explica del todo qué es exactamente la inercia.
En un esfuerzo por ofrecer una explicación de la verdadera naturaleza de la inercia en sí misma, McCulloch desarrolló su teoría QI, que busca respuestas en las extrañas y misteriosas propiedades del mundo cuántico. Tal vez como era de esperar, sus esfuerzos por explicar la inercia han generado críticas de gran alcance, ya que su propuesta parece desafiar las leyes del movimiento establecidas por primera vez hace tantos siglos, leyes que han demostrado ser extremadamente confiables tanto para los científicos como para los ingenieros de cohetes.
En los últimos años, una empresa llamada IVO Ltd. ha desarrollado un Quantum Drive que, según dicen, se basa en la teoría de McCulloch y que ha demostrado generar empuje en pruebas de laboratorio, a pesar del escepticismo de los físicos convencionales.
Ahora, después de un vuelo cancelado en junio, Quantum Drive se dirige al espacio para someterse a pruebas en el mundo real en algún momento de octubre. Esto significa que, a diferencia de otros impulsores teóricos, incluido el controvertido EMDrive propuesto y diseñado por el ingeniero Robert Shawyer que aún no ha despegado, el impulsor cuántico de IVO finalmente tendrá la oportunidad de fallar y demostrar que los físicos convencionales están en lo correcto o realmente funciona con éxito. Creando empuje, un resultado que obligaría a los físicos de todo el mundo a expandir sus modelos actuales para incluir las controvertidas teorías de McCulloch.
CASI 100 HORAS DE PRUEBA EN CÁMARA DE VACÍO DEL QUANTUM DRIVE REVELARON RESULTADOS TENTADORES
Anticipándose al lanzamiento de octubre, The Debrief se reunió con el fundador y CEO de IVO, Richard Mansell, quien explicó el concepto detrás de la unidad, el trabajo Quantum Drive que él y su equipo de ingenieros han realizado para llegar a este punto, y la expectativa de poder finalmente para probar su impulso en el espacio exterior.
Según Mansell, la empresa comenzó en 2007 a desarrollar prototipos electrónicos para otras empresas, incluidos diseños para vehículos autónomos, prototipos de motores rotativos e incluso drones. Luego, después de recibir una patente para un condensador utilizado en la transmisión inalámbrica de energía, un mercado principal para los esfuerzos comerciales de IVO, Mansell dice que se interesó en explorar el campo más amplio de la física, incluida la idea de la inercia.
“Comenzamos a jugar con la idea de ‘qué es la gravedad’ y ‘qué es la inercia’”, dijo Mansell a The Debrief . “Luego me encontré con el trabajo del profesor Mike McCulloch en la Universidad de Plymouth”.
Mansell dijo que pudo hablar directamente con McCulloch y pronto se sintió cautivado por la idea de que QI podría cambiar drásticamente la forma en que los satélites y otras naves espaciales se mueven a través del vacío del espacio. Es decir, podría simplemente usar la energía recolectada por los paneles solares y eliminar la necesidad de llevar propulsores a bordo.
Mansell dijo que también se dio cuenta de que su instalación de creación de prototipos electrónicos tenía la mayor parte del equipo necesario para comenzar a analizar y probar el trabajo que otros habían comenzado a hacer para explorar el concepto de QI
“¿Qué pasa si comenzamos tratando de replicar el trabajo de otras personas y vemos si hay algún mérito (para QI)?” le dijo a The Debrief . Esos experimentos tuvieron lugar en su sede de Dakota del Norte y en lo que Mansell llama «IVO East» en sus instalaciones en Virginia.
Después de algunos resultados prometedores pero no concluyentes, el equipo de IVO se conectó con E-Labs en Fredericksburg, Virginia, que, entre otras cosas, alberga una instalación de cámara de vacío térmico de clase mundial que fue el lugar ideal para llevar sus pruebas al siguiente nivel. . Casi de inmediato, esos esfuerzos comenzaron a producir algunos resultados tentadores.
Aun así, para confirmar que su Quantum Drive estaba produciendo un empuje pequeño pero medible (alrededor de 10 milinewtons), Mansell dice que trajeron expertos externos para asegurarse de que el empuje medido no proviniera de algún otro aspecto de su impulso, como fuerzas electrostáticas.
“Hemos tenido una cantidad de terceros en el área de la astrofísica, incluidos profesores universitarios que este es su campo, que vienen en persona para tratar de encontrar dónde nos falta algo”, explicó Mansell. “Y eso realmente ayudó mucho a nuestro desarrollo”.
Durante este proceso intensivo de prueba, Mansell dice que él y su equipo tuvieron que realizar una serie de cambios significativos en los experimentos anteriores de QI que finalmente los llevaron a solicitar sus propias patentes.
“La razón por la que tomamos una ruta diferente es que queríamos algo que fuera práctico que realmente funcionara en el espacio, hecho de materiales que funcionaran en el espacio, que tuvieran la longevidad de trabajar durante años en el espacio”, explicó Mansell. “Entonces, la dirección en la que desarrollamos productos en realidad sacrificó un poco el impulso de vanguardia por la confiabilidad”.
Finalmente, dice Mansell, después de casi 100 horas de pruebas en las instalaciones de E-labs, su Quantum Drive todavía mostraba empuje, lo cual era consistente con las teorías de McCulloch y no podía explicarse por ninguna otra fuerza que actuara sobre el disco.
“Llegamos al punto en que nuestros inspectores externos dijeron, en este punto, no hay nada que podamos hacer para depurar lo que está haciendo”, dijo Mansell. “Simplemente tiene que ir al espacio. Realmente tiene que ir al espacio”.
DESPUÉS DE UN LANZAMIENTO CANCELADO EN JUNIO DE 2023, QUANTUM DRIVE FINALMENTE SE PREPARA PARA IR AL ESPACIO
Por fin, y después de 16 años de curiosidad, prueba y error, el Quantum Dive estaba listo para la prueba definitiva.
“Pasamos de los experimentos a los prototipos ya los productos”, dijo Mansell a The Debrief . “Y hemos tenido mucho cuidado de no publicar este proceso hasta ahora porque hay mucho escepticismo, como debería haber. Además, queríamos demostrárnoslo a nosotros mismos lo suficiente como para estar dispuestos a respaldarlo (financieramente) y ponerlo en el espacio antes de lanzarlo al mercado”.
Para llevar su Quantum Dive al espacio, el equipo de IVO se conectó con Rogue Space Systems , cuyo propio satélite de prueba de tecnología, que no tiene propulsión propia a bordo, ya estaba programado para lanzarse a bordo de un cohete SpaceX en junio de 2023.
“Queríamos asegurarnos de que no hubiera otros propulsores en el mismo satélite”, explicó Mansell a The Debrief . “De modo que si hay empuje cuando se demuestra algo en el espacio con este satélite, se sabrá definitivamente que fue nuestro Quantum Drive el que propulsó el satélite y nada más”.
Ese lanzamiento de junio finalmente se canceló debido a una pieza defectuosa del equipo que, según Mansell, provino de un proveedor externo que tenía que ver con la transmisión de energía y no era parte de su Quantum Drive real. Afortunadamente, Rogue e IVO pudieron asegurar espacio de inmediato en otro cohete SpaceX que se lanzará en octubre.
¿CÓMO SABRÁ IVO SI SU QUANTUM DRIVE TUVO ÉXITO?
Para su prueba real, Mansell dice que montaron dos configuraciones diferentes de su Quantum Drive en el satélite Rogue, proporcionando redundancia si una unidad falla y también permitiéndoles probar dos versiones ligeramente diferentes del mismo concepto.
“Son configuraciones ligeramente diferentes [y] niveles de potencia ligeramente diferentes”, dijo Mansell. “Y así podremos probar unidades individuales tanto individualmente como juntas”.
Las pruebas en sí implicarán encender las unidades y usar cualquier empuje realmente creado para subir y bajar la órbita del satélite Rogue. Cualquier cambio en la altitud orbital será medido por los sensores a bordo y solo debe tenerse en cuenta por su impulso, ya que el satélite de Rogue Space Systems es un «satélite tonto», lo que significa que no tiene un sistema de propulsión propio y solo tiene la capacidad de cambiar de orientación. , no la altitud.
“Nuestro objetivo es elevar la órbita”, dijo Mansell. “Nos gustaría hacer varias demostraciones. Vamos a hacer varias órbitas sin empuje alguno para obtener un conjunto de datos de referencia para que sepamos cuál es el ruido de fondo. Y luego encenderemos los propulsores, los impulsores cuánticos, y elevaremos la órbita. Luego, el objetivo es bajar la órbita y poder hacer esto de manera predecible, hacia adelante y hacia atrás, y ver si podemos cambiar la inclinación de la órbita. Eso sería fantástico.»
Junto con los sensores a bordo que medirán cualquier cambio en la órbita, Mansell dice que los observadores externos que no tienen ninguna inversión en el éxito o el fracaso de Quantum Drive confirmarán cualquier cambio de altitud observado desde el suelo.
“Tenemos equipos de recopilación de datos a bordo, así como estaciones terrestres e individuos y grupos de terceros que trabajarán para verificar estos cambios orbitales”, explicó.
¿CUÁNDO SE HARÁN PÚBLICOS LOS RESULTADOS DE LA PRUEBA?
Mansell dice que Rogue Space Systems reserva las primeras semanas después del lanzamiento para las pruebas iniciales y la orientación del satélite. Pero poco después, comenzarán sus pruebas.
“Entonces, si Dios quiere, estamos viendo dentro de las primeras cuatro semanas para poder comenzar las pruebas, y para la octava semana tener datos definitivos”.
Cuando se le preguntó qué tan pronto se harán públicos esos resultados, Mansell expuso el enfoque cauteloso de su equipo.
“Seremos muy cuidadosos con esto por un par de razones”, dijo. “Una es porque no queremos publicar prematuramente datos positivos de los que luego tengamos que retractarnos. Además, queremos expertos en el campo que estén fuera de nuestra empresa para revisar los datos y tratar de encontrar errores. Y eso llevará algún tiempo”.
Cuando se le presionó para obtener una estimación, Mansell dijo que si los resultados definitivamente positivos ocurren con bastante rapidez y los observadores externos no pueden descartarlos como algo más que un impulso positivo producido por Quantum Drive, podría verlos hacer públicos esos datos dentro de dos a seis meses. Después del lanzamiento.
«Si tenemos datos realmente claros después de nuestras primeras ejecuciones, tan pronto como dos meses después del lanzamiento, deberíamos poder decir ‘mira, esto es inequívocamente (produciendo empuje)'», dijo Mansell a The Debrief . «Si no hay forma de que haya alcanzado esta altitud por sí solo para esta órbita, entonces debemos haberlo hecho».
En particular, Mansell dijo que incluso si se enfrentan a posibles fallas o problemas de energía, su equipo debería ver resultados positivos o negativos con bastante rapidez.
“Si las unidades funcionan incluso al 50% de lo que esperan hacer, deberían ser resultados claros”, dijo a The Debrief, “incluso si nos quedamos con una unidad, en realidad, menos de una unidad. Entonces (incluso con) una unidad que no funciona a plena capacidad, aún deberíamos poder obtener resultados claros”.
QUÉ PODRÍA SIGNIFICAR UNA PRUEBA EXITOSA DE LA UNIDAD CUÁNTICA PARA EL FUTURO DE LA FÍSICA Y LOS VIAJES ESPACIALES
Mansell dice que la verdadera promesa de QI es que, a diferencia de los cohetes convencionales que tienen que transportar todos los propulsores que necesitarán desde el lanzamiento, Quantum Drive puede usar paneles solares para recolectar electricidad y convertirla en empuje.
Por supuesto, también señala que cualquier empuje generado sería extremadamente pequeño, por lo que sería mejor usarlo para cambiar las órbitas de los satélites o para misiones en el espacio profundo donde eliminar la necesidad de transportar combustible podría cambiar drásticamente las distancias que podrían viajar.
Además, aunque están entusiasmados con las perspectivas de una prueba exitosa de su Quantum Drive, Mansell y su equipo dicen que no creen que su sistema reescriba necesariamente toda la física per se, sino que «ampliará nuestra comprensión». De la inercia” que dará como resultado la expansión de principios probados y verdaderos de la física que podrían cambiar el futuro de los vuelos espaciales de forma permanente y para mejor.
“Esto no es magia”, dijo Mansell a The Debrief , resumiendo los posibles resultados de una prueba positiva. “Hay mucha física con la que todavía tienes que lidiar. Creo que a veces las personas tienen la idea de QI y piensan que potencialmente podremos generar electricidad o despegar de la Tierra”.
“Tal vez alguien pueda descubrir esas cosas, pero ese no es nuestro objetivo”, dijo Mansell.
Fundamentalmente, Mansell dijo que existen varios desafíos que surgen al intentar trabajar más allá de las leyes de la física que no se pueden violar, y que en lugar de establecer algún tipo de «nueva física», él y su equipo simplemente están trabajando para ampliar nuestro conocimiento existente. de principios de acuerdo con las constantes físicas existentes.
“No es tanto que tengamos una ‘física rota’ y propongamos una nueva física, sino que estamos expandiendo nuestra física actual con más física”, dice Mansell, “que es en lo que todos los científicos deberían estar trabajando y no en tener miedo de.»
