El artículo sobre EmDrive aceptado en una revista de la AIAA

EmDrive es sinónimo de polémica, para algunos, y de esperanza, para otros. Harold White y su equipo trabajan en el Centro Espacial Johnson de la NASA, lo que provoca un gran revuelo en redes sociales y en medios. Aparecerá en diciembre en la revista AIAA Journal of Propulsion and Power el primer artículo de White sobre EmDrive que supera una revisión por pares. Sus experimentos con una balanza de torsión en una cámara de vacío observan una fuerza de origen desconocido de 1,2 ± 0,1 mN/kW (milinewtons por kilovatio). Una fuerza muy pequeña, pero mucho mayor que la de las velas solares, la propulsión láser y los cohetes de fotones, que logran entre 0,033 y 0,0067 mN/kW.

Me han pedido mi opinión. Por su diseño EmDrive viola la ley de la inercia de Galileo. Por tanto, la fuerza medida en el experimento debe tener un origen espurio. La explicación más sencilla es la deformación térmica debido a los gradientes térmicos (de hasta 8 ºC); no me convence cómo White y sus colegas descartan este efecto. Pero también podría haber pequeñas fugas de gas. Más aún, el análisis estadístico de los resultados es muy pobre y las incertidumbres son muy grandes. Hay muchas causas espurias que podrían explicar el pequeño efecto observado.

El artículo es Harold White, Paul March, …, Paul Bailey, “Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio Frequency Cavity in Vacuum,” Aceptado en AIAA Journal of Propulsion and Power (December 2016); copia filtrada en reddit (más datos en Google Drive). Me he enterado gracias a un tuit de Lautaro Vergara ?@VergaraLautaro, que se enteró gracias a un post de Marco Frasca @MarcoFrasca5. Los enlaces al artículo en reddit han sido borrados por un administrador.

dibujo20161105-torsion-pendulum-and-integrated-tapered-test-article

Te recuerdo que es EmDrive, el motor electromagnético sin propelente, zero-propellant, inventado por el ingeniero británico Roger Shawyer. Un troncono metálico (de cobre en el experimento de White) totalmente cerrado en cuyo interior hay una antena que emite microondas (1,937 GHz en el experimento de White). Como nada debería escapar de su interior, la ley de la inercia afirma que no puede generar ningún impulso (es como si dentro de la Estación Espacial Internacional el español Pedro Duque empujara una pared y la estación empezara a moverse sin más). Según White la antena excita un modo electromagnético TM212 dentro del troncocono y produce (por una causa misteriosa) un pequeño impulso sobre la cara pequeña del troncocono.

El troncocono de White tiene una longitud axial de 22,9 cm y dos caras circulares con diámetros interiores de 27,9 cm y 15,9 cm. En la cara pequeña tiene un disco de plástico (polietileno) de 15,6 cm de diámetro y 5,4 cm de grosor. Dentro, pero cerca de la cara grande, hay una antena de espira de 13,5 mm de diámetro que emite microondas; las produce un generador de radiofrecuencia situado fuera del troncocono, pero dentro de la cámara de vacío, junto a la balanza de torsión. Se usa un sensor óptico para medir los desplazamientos de la balanza.

El diseño de EmDrive es simple en extremo (un troncocono metálico), pero el esquema experimental para medir el impulso usando una balanza de torsión en una cámara de vacío (8 × 10?6 Torr) es bastante complicado. Hay muchos detalles que no me quedan claros en el artículo de White. Como muestra la figura que abre esta entrada se han usado tres configuraciones: Forward, Reverse y Null. En la configuración Forward la cara pequeña del troncocono se apoya en el brazo de la balanza, en la Reverse se apoya la cara grande del troncocono y en la Null el troncocono se coloca paralelo al brazo de la balanza.

dibujo20161105-forward-reverse-thrust-results-in-vacuum-condition

Se han realizado unos pocos experimentos a tres potencias de microondas: 40, 60 y 80 W. La barra de error se ha tomado constante para todas las medidas y se ha estimado en 6 ?N; la estimación que presenta el artículo para este valor es bastante discutible. Basta ver la gran dispersión que muestran los resultados para desconfiar; en mi opinión, White y sus colegas han subestimado en un factor de 2 o 3 dicho error. Tampoco entiendo por qué se han realizado tan pocos experimentos. La gran dispersión de los resultados pide a gritos que se incremente el número de casos estudiados.

dibujo20161105-graph-forward-and-reverse-thrust-vacuum-testing-emdrive

Supongo que, si no estás acostumbrado a ver datos numéricos en tablas, preferirás verlos en forma de figura. Los datos son los mismos que en la tabla. La dispersión de los datos parece aceptable para 40 W, pero para 60 y 80 W es excesiva. Hay resultados paradójicos como un valor en modo Forward de 128 ?N para 60 W y de 76 ?N para 80 W, o un valor en modo Reverse de 84 ?N para 60 W y de 69 ?N para 80 W.

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Post completo en: La Ciencia de la Mula FrancisNAUKAS

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