Ketika sebuah NASA insinyur mengumumkan mesin baru dan revolusioner yang dapat membawa kita ke bintang-bintang, mudah untuk bersemangat. Tetapi iblis-iblis itu ada dalam perinciannya, dan ketika Anda melihat artikel yang sebenarnya, segalanya tampak jauh lebih tidak menjanjikan.
Untuk mulai dengan, artikel adalah garis besar dari sebuah ide, bukan karya peer-review. Seperti yang ditunjukkan penulis David Burns di halaman terakhir, konsep dasarnya tidak terbukti, belum ditinjau oleh para ahli, dan kesalahan matematika mungkin ada. "Mesin heliks" yang diusulkan Burns juga akan menjadi drive tanpa reaksi yang mirip dengan EM-Drive, dan karenanya akan melanggar hukum gerak ketiga Newton. Akan mudah untuk hanya mengabaikan pekerjaan dan melanjutkan, tetapi saya ingin melihat detailnya karena itu ide yang menarik (meskipun cacat).
Mari kita mulai dengan drive tanpa reaksi pada umumnya. Baik Helical Engine ini dan EM-Drive sebelumnya "tidak bereaksi," karena tidak seperti roket dan pendorong tradisional, mereka tidak mengusir propelan. Di jantungnya, semua roket didasarkan pada hukum gerak ketiga Newton, yang mengatakan untuk kekuatan apa pun yang Anda terapkan pada roket Anda, harus ada kekuatan lawan yang setara yang diterapkan pada sesuatu yang lain. Untuk roket, itu semacam bahan bakar. Buang gas panas ke bagian belakang roket Anda dengan kecepatan tinggi, dan dengan Hukum Ketiga Newton, roket bergerak maju. Peasy mudah.
Masalah dengan ini adalah bahwa untuk membuat roket Anda berjalan sangat cepat, Anda harus membawa banyak bahan bakar. Saturn V, misalnya, perlu membakar sekitar 20 kilogram bahan bakar untuk setiap 1 kilogram muatan hanya untuk mencapai Bulan.
Hal-hal menjadi lebih buruk semakin jauh Anda bepergian. Jika Anda ingin mengirim probe ke bintang-bintang terdekat, Anda membutuhkan sekitar 2.000 kilogram bahan bakar untuk setiap kilogram muatan, dan perjalanan Anda masih akan memakan waktu 100.000 tahun. Jadi aman untuk mengatakan bahwa roket tradisional tidak akan membawa kita ke bintang.
Drive tanpa reaksi berbeda. Ini akan memberikan dorongan pada roket Anda tanpa membuang bahan bakar di bagian belakang, jadi Anda tidak membutuhkan semua bobot ekstra itu. Yang Anda butuhkan adalah kekuatan, yang bisa Anda dapatkan dari panel surya atau reaktor fusi. Rasio bahan bakar dengan muatan pada dasarnya adalah 1 banding 1. Satu-satunya downside adalah bahwa drive tanpa reaksi melanggar hukum ketiga Newton.
Sekarang, Anda mungkin berpendapat bahwa Einstein membuktikan Newton salah, yang benar, tetapi teori relativitas Einstein setuju dengan hukum ketiga Newton. Begitu juga teori kuantum. Jika drive tanpa reaksi bekerja, maka tiga abad fisika salah.
Penggemar EM-Drive berpendapat hal itu. EM-Drive berfungsi, kata mereka, sehingga Hukum Ketiga Newton salah. Titik. Apa yang membuat Mesin Helical baru ini menarik adalah bahwa daripada hanya melanggar hukum ketiga Newton, ia mencoba untuk bermain Newton melawan dirinya sendiri menggunakan massa relativistik.
Ide dasarnya adalah untuk memindahkan massa bolak-balik dalam roket, seperti memantulkan bola bolak-balik. Jika Anda melakukannya dengan massa normal, ketika bola menyentuh bagian depan roket, roket akan bergerak maju sedikit, dan ketika bola menyentuh bagian belakang roket akan bergerak mundur sedikit. Dengan kata lain, roket hanya akan bergoyang ke depan dan ke belakang saat bola memantul ke depan dan ke belakang.
Luka bakar mengusulkan melakukan ini dengan partikel dalam akselerator partikel heliks. Jadi ketika partikel-partikel itu naik dan turun di helix, roket bergerak oleh Hukum Ketiga Newton. Tetapi Burns juga mengusulkan mempercepat partikel-partikel mendekati kecepatan cahaya karena mereka berada di depan roket dan memperlambatnya di belakang. Relativitas mengatakan bahwa partikel yang bergerak mendekati kecepatan cahaya memiliki massa yang lebih besar daripada partikel yang lebih lambat, sehingga mereka lebih berat di bagian depan roket daripada di bagian belakang.
Kembali ke analogi bola, ini akan seolah-olah bola Anda secara ajaib memperoleh massa sebelum menyentuh bagian depan roket, dan kehilangan massa sebelum menyentuh bagian belakang. Menurut hukum Newton, ini berarti bola akan memberi roket dorongan yang lebih besar daripada mundur, dan roket akan melaju ke depan.
Jika Anda bisa menggunakan bola ajaib yang mengubah massa, ide ini akan berhasil. Tetapi relativitas masih mematuhi hukum ketiga Newton, sehingga idenya tidak bekerja di dunia nyata. Burns benar bahwa ada kesalahan dalam makalahnya, tetapi itu salah.
Desainnya hanya mempercepat gerakan melingkar partikel, jadi dia menganggap kecepatan mereka maju dan mundur di sepanjang sumbu roket harus tetap konstan. Tetapi dalam relativitas, ketika massa partikel meningkat, kecepatannya di sepanjang sumbu akan melambat. Ini karena efek relativistik dari pelebaran waktu dan kontraksi panjang. Hasilnya, partikel-partikel itu memberikan dorongan yang sama pada kedua ujung roket. Teori-teori Einstein tidak membiarkan Anda menjelajahi Newton.
Dalam keadilan, Burns tahu idenya adalah pukulan panjang, itulah sebabnya ia menaruhnya di luar sana untuk ditinjau orang lain. Itu adalah tentang sains. Itu juga mengapa perlu sedikit bersemangat ketika ide-ide seperti ini diajukan. Sebagian besar dari mereka akan gagal, tetapi suatu hari nanti mungkin saja berhasil. Bagaimanapun, kami dapat mencapai bintang-bintang, tetapi hanya jika kami ingin terus menguji ide-ide baru.
Sumber: Helical Engine oleh David Burns
