Yakıtsız Çalışan Roket EM Drive

EM Drive gibi uzayda yakıtsız çalışan devridaim roketleri fiziğe aykırı ve Yıldız Gemisi Atılgan ne zaman yazımda bunu anlatmıştım. Ancak, EM Drive’ı test eden inatçı fizikçinin son makalesi yeni roketin iyon motorları kadar güçlü olduğunu ve çalıştığını söylüyor. Bize de işin gerçeğini anlatmak düşüyor.

Devridaim neden imkansız?

Termodinamik yasalarına göre enerjinin tamamını işe çeviremezsiniz. Motorun kullandığı enerjinin bir kısmı mutlaka atık ısı olarak uzaya kaçar.

Şu Kasım ayında İstanbul’da görülen 17-20 derecelik sıcaklarla sahilde şortla yürümemizi sağlayan küresel ısınmayı da fabrikaların yaydığı atık ısıya ve ısıyı atmosferde tutan sera gazlarına borçluyuz.

Ancak, bedava enerji üretmek veya kullanmak da insanlara çok çekici geliyor ve üniversitelerde bile devridaim makinesi geliştirmek isteyen gençlerin Youtube videoları zaman zaman internete düşüyor. Bunlardan biri de Erke projesiydi ve bunun da imkansız olduğunu yazmıştım.

İlgili yazı: Uzay Yolu 50 Yaşında Peki Atılgan Ne Zaman?

 

Yoktan enerji üretemezsiniz

Ve enerjiyi yok edemezsiniz. Enerjiyi ancak başka formlara dönüştürebilirsiniz. Örneğin dünyanın derinliklerinden gelen jeotermal enerjiyle suyu ısıtıp buhara dönüştürür ve ardından basınçlı buharla türbinleri döndürerek elektrik üretirsiniz. Böylece ısıyı elektrik enerjisine dönüştürmüş olursunuz.

Benzinli otomobiller de kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştüren ve tekerlekleri döndürerek aracı hızlandıran içten yanmalı motorlar kullanıyor. Tesla elektrikli otomobiller şebeke elektriği veya güneş ışığını elektriğe dönüştüren güneş panelleriyle şarj oluyor.

Öyle ya da böyle enerjinin her dönüşüm aşamasında atık ısıyla enerji kaybı oluyor. Örneğin dizel üretmek için büyük miktarda enerji harcıyoruz. Bunun karşılığında potansiyel enerjiyi dizel akaryakıtında depoluyoruz.

Bununla jeneratör çalıştırabiliriz ve elektrik kesilince ihtiyacımız olan elektriği üretebiliriz. Ancak, dizel üretmek için kullandığımız enerjinin çok küçük bir kısmını evde elektrik olarak kullanabiliriz (işe dönüştürebiliriz).

Devridaim makinelerinin dayanılmaz çekiciliği

İşte bu nedenle birçok mucit tarih boyunca bedava enerji üreten ve bir kez başlatınca hiç yakıt kullanmadan ve enerji girdisine gerek olmadan sonsuza dek çalışan devridaim makineleri geliştirmeye çalıştılar. Asla başarılı olamadılar.

İlgili yazı: İnternetinizi uçuracak en iyi 10 modem

 

Uzayda yakıtsız çalışan roket

Bu tür bir devridaim makinesi geliştirsek uzayı keşfetmek ve Güneş Sistemi’ndeki diğer gezegenlere yerleşmek çok kolay olurdu. Sonuçta Dünya’nın yerçekiminden kurtulmak için saatte 40 bin km’den daha hızlı gitmemiz gerekiyor.

Bunun için roketlere yakıt dolduruyoruz. Ancak, yakıt da roketi ağırlaştırıyor ve bu yüzden rokete daha çok yakıt doldurmamız gerekiyor. Bir saatten sonra roket yerden kalkmıyor. Ayrıca uzayda hava olmadığı için Mars veya Ay’a giden uzay gemilerini yine yakıt yakan roketleri ateşleyerek yavaşlatmamız gerekiyor.

İlgili yazı: NASA’dan Warp Sürüşü >> Işıktan hızlı giderek yakın yıldızlara iki haftada ulaşın

 

İyon motorları

Mars’a giden ölümsüz plazma roketleri yazımda anlattığım gibi bilim insanları bu sorunu aşmak için iyon motorlarını geliştirdiler. İyon motorları sadece uzayda çalışıyor ve roketi çok yavaş hızlandırıyor; ama aylarca yakıtı bitmeden çalıştığı için küçük ve hafif uzay araçlarının sürekli ivmelenme ile hızlı gitmesini sağlıyor.

Ancak, iyon motorlarının itiş gücü çok zayıf. Bu yüzden Dünya’nın yerçekimini yenerek yerden roket kaldıramazlar. Bunun için sıvı hidrojen, sıvı metan, kerosen ve katı roket yakıtları kullanıyoruz. Bunlar çok güçlü yanıyor, roketi çok hızlı itiyor. Ancak iki-üç dakikada roketin yakıtı bitiyor.

Bu yüzden roketler uzay gemilerini sadece Dünya yörüngesine çıkarabiliyor; ama Ay’a veya Mars’a gönderemiyor.

İlgili yazı: VPN Engelleme Türkiye’de Nasıl Aşılır?

 

Yakıtsız çalışan EM Drive

NASA’daki araştırma laboratuarlarını kullanan; ama NASA bünyesinde çalışmayan Harold “Sonny” White ve arkadaşları geçen yıllarda uzayda kendi kendini iterek yakıtsız çalışan EMdrive’ı başarıyla test ettikleri duyurdular.

Hatta EMdrive ve gerçek hayatta olmayan egzotik madde kullanarak ışıktan hızlı yolculuk eden warp sürüşü gemileri inşa edebileceğimizi öne sürdüler. Peki yakıtsız çalışan devridaim makinesi EMdrive’ın çalışması neden imkansız ve neden Harold White son makalesinde ısrarla çalıştığını öne sürüyor? Birlikte görelim.

İlgili yazı: Solucandelikleri ve zaman makineleri ile geçmişe yolculuk edebilir miyiz?

 

Hiç yelkenli yat kullandınız mı?

Kullanmadıysanız bile arkadaşınızın yatına binmiş olabilirsiniz. Ona şu soruyu sorun: Neden rüzgarın esmesini bekliyoruz? Neden yelkenleri mum söndürür gibi üfleyerek şişirmiyoruz?

Arkadaşınız size deli mi bu diye bakarken şöyle bir cevap verebilir: “Yat çok ağır, yolcular da. Bu yüzden tekneyi yelkenleri üfleyerek itemeyiz.” Makul bir cevap ama şimdi kendinize şunu sorun: Peki teknenin içine büyük bir fan (vantilatör) yerleştirsek ve bunun rüzgarıyla yelkenleri şişirip gitsek olmaz mı?

İlgili yazı: Qualcomm’dan 5 Kat Hızlı 5G Modem

 

Olmaz! Neden mi?

Yukarıda size termodinamik yasaları ve enerjinin korunumu ilkesinden söz ettim. Bunun yerçekimi yasalarını tanımlayan Newton mekaniğinde ısı yerine, hareket olarak karşılığı var: Her etki eş güçte tepki yaratır (Newton’ın üçüncü yasası).

Örneğin, ben sizi öne itersem eşit güçte kendimi de geri itmiş olurum. Ancak muziplik yapıp sizi iterken durumun farkında olduğum için ayaklarımı yere sağlam basarım. Siz ise hazırlıksız yakalandığınız için tökezleyip yere düşebilirsiniz.

İlgili yazı: Karanlık Enerji: Yoksa Evren Genişlemiyor mu?

 

Yelkenli tekneye geri dönelim

Yelkenli tekneye vantilatör koyarsak bu fan yelkene hava üflerken aynı zamanda kendisini de geri itecektir.

Bu durumda vantilatör rüzgarının yelkenleri rüzgarla şişirme gücü ile vantilatörün geri tepme ile kendini geri itme gücü birbirini sıfırlar ve net hızlanma 0 olur! İşte bu nedenle yelkenli yatları ancak dışarıdan esen rüzgarla ileri itebiliriz.

Oysa rüzgar teknenin üstünde durmadığı, dışarıdan estiği için termodinamik olarak açık bir sistemden gelir (teknenin toplam enerjisini artırabilir) ve böylece Bodrum sahillerinde yatla gezerek mutlu oluruz.

İlgili yazı: 5G İnternet Türkiye’ye Ne Zaman Gelecek?

 

EM Drive nasıl çalışıyor?

Bütün bu bilgilerden sonra EM Drive roketinin çalışmasının imkansız olduğunu anlıyoruz. Bu roketin bir elektrik motoru var. Bu motor roketin koni şekilli egzoz borusunun içinde elektromanyetik dalgalar oluşturuyor.

Elektromanyetik dalgalar egzoz borusunun iç çeperlerinden sekerek titreşimlerini artırıyor ve rezonans oluşturuyor. Böylece Newton’ın etki-tepki yasasından yararlanarak motorun takılı olduğu uzay aracını ileri itiyor.

İlgili yazı: 234 Yıldızdan Uzaylı Sinyali Aldık mı?

 

Newton nereden çıktı?

Bunun için normal bir roketin nasıl çalıştığına bakmamız yeterli: Yakıtı roketin içinde taşıdığımız oksijenle ateşliyoruz. Sıcak gazlar egzoz borusunun içinde küresel olarak genişlemek istiyor. Oysa sadece borunun alt kısmı açık ve gazlar sadece oradan uzaya püskürüp kaçabiliyor.

Oysa küresel olarak genişlemek istediği için aynı zamanda egzoz borusunun kapalı olan üst kısmını da yukarı doğru itiyor (kısacası roketi ileri itiyor). Egzoz borusu koni şekilli olduğu için gazların boruyu iki yana itme gücü, roketi ileri itme gücünden zayıf kalıyor ve böylece roket uçuyor. 🙂

EM drive roketi de teorik olarak aynı şekilde çalışıyor. Sadece akaryakıt yerine elektromanyetik dalga titreşimleri (rezonans) kullanıyor. Üstelik dışarıdan enerji çekmeden, kendi ürettiği enerji ile egzoz borusunun içinde kendi kendini itmeye, böylece uzayda yol almaya çalışıyor.

İlgili yazı: 2045’te İşçi ve Memurların Yarısı Robot

 

Morötesi felaket

Bu sistemin tıpkı vantilatörlü tekne gibi başarısız olması ve çalışmaması gerek. Hatta kuantum fiziğinin icat edilmesini buna borçluyuz:

1905 yılında Max Planck kışın yanan şöminelerin sıcağının neden şömine duvarlarından aleve geri sekerek ateşi harlamadığını ve şömine sıcaklığını sürekli artırarak oda sıcaklığının 1 milyon dereceye ulaşmasını sağlamadığını merak ediyordu.

Hatta o yıllarda fizikçiler buna morötesi felaket adını verdiler. Max Planck da sorunu çözmek için termodinamik yasalarından yola çıkarak bir yöntem geliştirdi.

Özetle duvardan yansıyan enerjinin tamamı ateşe geri gelemez; çünkü ısının bir kısmı hep pencereden soğuk kış havasına kaçar (şömine önce kendini değil, dışarıyı ısıtır). Bu yüzden evinizi asla 1 milyon dereceye kadar ısıtamaz. Planck kuantum fiziğini devridaim makineleri olmadığı için keşfetti. 😉

İlgili yazı: Dokuzuncu Gezegen Güneşi 6 Derece Çarpıttı

 

Uzayda kendi kendinizi itemezsiniz

Yakıtsız çalışan devridaim roketi EM drive gerçekten çalışsaydı sadece hava olmayan vakumda; yani uzay boşluğunda çalışabilirdi; çünkü Dünya atmosferinde hava molekülleri motorun ürettiği elektromanyetik dalgaları emer ve enerjiyi keserdi. Sürtünmede hızlanmayı keserdi.

Ancak yukarıda anlattığım sebeplerle EM Drive’ın uzayda çalışmaması gerekiyor. Aynı sebeple ne uzayda ne de Dünya’da kendi kendinizi itemezseniz. Örneğin, sokak koşucusu olarak duvara sıçrayıp bacaklarınızla kendinizi itip havada takla atarak yere konduğunuz zaman aslında Newton mekaniğinden yararlanıyorsunuz.

Duvarı itiyorsunuz; ama duvarla birlikte koca evi iki metre yana itecek kadar güçlü değilsiniz. Bununla birlikte duvar da sizi iki metre yana itiyor. Tabii siz çok hafif olduğunuz için gerçekten iki metre yana sıçrıyorsunuz.

EM drive uzayda kimi itebilir?

Yakıt da taşımadığına göre sadece kendini itebilir ve tıpkı iyon motorları gibi yavaş yavaş, ama sürekli hızlanarak Mars’a 6 ay yerine sadece 70 günde gidebilir; yani çalışsaydı giderdi.

İlgili yazı: Venüs Hayat Olan İlk Gezegen mi?

 

Mikrodalga motoru

EM Drive egzoz borusunun içine mikrodalga boyunda yayılan fotonlar gönderiyor. Işık da elektromanyetik bir dalga olup fotonlardan oluşuyor; ama mikrodalgaları gözümüzle göremiyoruz. Bununla birlikte mikrodalga fırında yemek ısıtmakta kullanıyoruz. EM Drive’a da mikrodalga fırınlı roket motoru diyebiliriz. 🙂

NASA laboratuarında test edildi

Harold White NASA’nın Eagleworks Laboratuarı’nda EM Drive’ın çalışıp çalışmadığını test etti. Ancak, kendisi sistemin çalıştığını söylese de diğer bilim insanları yaptıkları deneylerde EM Drive roketinin çalışmadığını söylediler. Öyleyse çalıştığını öne süren makale nereden çıktı?

Öncelikle bu 2015 sonunda yapılan testlerin sonuçlarını açıklayan yeni bir bilimsel makale. İkincisi de henüz hakemli bir bilim dergisinde yayınlanmadı ve fizikçiler yeni makaleyi henüz incelemediler. Bu makalede Harold White, EM Drive roketinin çalıştığını söylüyor, ama yazdıkları henüz kanıtlanmadı.

İlgili yazı: Bazı Kara Delikler Evrenden Eski

 

Çalışıyorsa ne kadar güçlü?

EM Drive hava sürtünmesinin ve hava molekülleriyle temasa bağlı ısı kaybının olmadığı uzay boşluğunda (vakumda) her 1 kilowattlık mikrodalga gücü için 1,2 milinewton itiş üretiyor Newton’ın binde biri).

Karşılaştırma açısından; Muhammed Ali’nin 1965 yılında Sonny Liston’ı yere yıktığı ünlü yumruğu yaklaşık 400 Newton gücündeydi. Ancak, Stardust gibi uzay sondalarını kuyrukluyıldız ve cüce gezegenlere taşıyan iyon motorlarının gücüyle karşılaştırırsak EM drive güçlü bir roket sayılır.

Örneğin, Hall iticisi olarak adlandırılan yeni bir tür iyon motoru kilowatt başına 60 milinewton itiş gücü üretiyor. Ancak, bunun için yakıt kullanıyor. EM Drive ise (çalışıyorsa) bunu hiç yakıt kullanmadan başarıyor.

Güneş ve lazer yelkenleri

İmkansız EM Drive devridaim roketini bize en yakın yıldıza iPhone büyüklüğünde uzay sondaları gönderecek lazer yelkenlerinin itiş gücüyle de karşılaştıralım. Lazer yelkenlerinin itiş gücü kilowatt başına 6,67 mikronewton; yani EM Drive’dan 180 kat daha zayıf. EM Drive lazer yelkenlerine açık ara fark atıyor.

İlgili yazı: Robot Bavullar Havalimanında Seni Kovalar

 

Ölçüm hatası mı?

Sonuçta EM Drive testlerinde ölçüm hatası olabilir. Belki de deney aygıtlarıyla önlenemeyen bir parazit sinyalini (gürültü) itiş gücü sandık. Diğer bir açıklama ise EM Drive’ın gerçekten çalıştığı yönünde. Ancak bu kez de sanıldığı şekilde devridaim makinesi olarak çalışmıyor olabilir! Nasıl mı?

Lorentz kuvveti ile

Eagleworks Lab’de Harold White ile birlikte EM Drive’ı test eden Paul Mach geçenlerde EM Drive gerçekten çalışıyor olabilir dedi:

“Ancak, uzayda tümüyle kendini itmek yerine, mikrodalga üretirken aslında Dünya’nın manyetik alanı ile etkileşime giriyor olabilir. Bu durumda Lorentz kuvveti oluşacak ve roketi yaptığımız sarkaç testlerinde az buçuk ileri itecektir.”

Bu durumda EM Drive devridaim makinesi olarak çalışmıyor. Nasıl ki rüzgar dışarıdan yelkenli tekneyi denizde ileri itiyor, Dünya’nın manyetik alanı da yakıtsız çalışan EM Drive roketini ileri itiyor.

İlgili yazı: Uzay Oteli 2020 Yılında Açılıyor

 

Diğer yakıtsız motorlardan daha güçlü

Bu noktada EM Drive’ın güneş yelkeni, lazer yelkeni ve foton roketleri gibi diğer yakıtsız motorlardan daha güçlü olduğunu belirtelim. Ancak, muhtemelen Dünya’nın manyetik alanının gücüyle çalışıyor.

Aslında EM Drive ile iPhone boyundaki minik bir uzay sondasını Mars’a 70 günde, Plüton’a 18 ayda ve en yakın komşu yıldız olan Proxima Centauri’ye 15 yılda gönderebiliriz. Ancak, Dünya’dan uzaklaştıkça gezegenimizin manyetik alanının itişi zayıflayacaktır.

Kısacası fizik kurallarını ihlal etmeden çalışan EM Drive sadece kısa mesafeli olacak (üstelik her gezegenin de güçlü bir manyetik alanı yok. Örneğin bu mikrodalga roketi Mars’ta çalışmayacak). Yine de gezegenlerin yörüngesinde çok işe yarayabilir. Şimdi bunu görelim.

İlgili yazı: Uzay Milleti Asgardia 2017’de Kuruluyor

 

Uzaydan bedava internet

Küp uydulardan bile küçük mikro uyduları bir kez roketle yörüngeye fırlattıktan sonra iyon motoru kullanmadan, sadece EM Drive ile yörüngede yönlendirebiliriz. Laboratuarda test edilen roket prototipi elbette küçük uyduları yönlendirmek için çok büyük ve ağır.

Ancak, bir gün milimetre boyunda elektromanyetik iticiler geliştirirsek en azından Dünya gibi manyetik alanı olan gezegenlerde mikro uyduların yörüngesini koruyabilir ve zamanla enerji kaybederek atmosfere girip yanmalarını önleyebiliriz.

Mars gibi manyetik alanı olmayan gezegenlerde ise EM drive kullanan mikro sonda bulutlarının yanından manyetik alan üreten robot uzay sondaları geçiririz ve bunlar mikro uyduların yörüngede kalması için kablosuz enerji transferi ile ucuza mikrodalga enerjisi üretir.

Sonuç olarak hayır: EM drive devridaim makinesi olarak çalışamaz; ama Lorentz kuvvetinden yararlanarak çok daha küçük, hafif ve ucuz uydular üretmemizi, böylece uzaydan interneti yaygınlaştırmamızı sağlayabilir. Yıldızları ise lazer yelkenleriyle keşfederiz. 🙂

Lazer yelkeni

¹Measurement of Impulsive Thrust From a Closed Radio Frequency Cavity in Vacuum