Физика силы тяги

Отдельного внимания заслуживает вопрос о физике процесса возникновения тяги в движителях электромагнитного типа. Наша основная гипотеза заключается в том, что сила тяги возникает при взаимодействии тока смещения с магнитным полем — уравнение (19). Поскольку ток смещения возникает в любой системе с переменным электромагнитным полем, то и сила тяги должна возникать в любой системе, а не только в коническом резонаторе типа [7−17, 26].

Следует заметить, что даже в коническом резонаторе сила тяги возникает не при любой конфигурации поля. На рис. 5 представлены данные по распределению поля в резонаторе с размерами полости (в метрах): при частоте генератора. В этом случае по данным [26] сила тяги равна нулю.

Однако на частоте в резонаторе с аналогичными размерами и с полостью частично заполненной диэлектриком с относительной проницаемостью, наблюдается заметная сила тяги, превосходящая величину силы тяги фотонного двигателя на единицу мощности в 6390 раз [26]. Таким образом, диэлектрик играет определенную роль в формировании поля, создающего силу тяги. Кроме того, согласно [26] сила тяги существенно зависит от положения антенны возбуждающей колебания в полости.

Рис. 5. Пространственное распределение амплитуды колебаний электрического поля и осевой компоненты вектора Пойнтинга в коническом резонаторе NASA, мода колебаний — TE012 на частоте 2.168 GHz (вверху) и на частоте 1.8804 GHz (внизу) [26].

Указанные различия в величине силы тяги нельзя объяснить на основе динамической модели (17), поэтому актуальной задачей является создание физической модели явления. В качестве первого шага на пути создания такой модели мы рассмотрим динамику поля Янга-Миллса в макроскопических устройствах [34−35]. Следующий шаг заключается в создании совместной модели динамики электромагнитного поля и поля Янга-Миллса. В такой модели в коническом резонаторе, наряду с электромагнитным полем, возбуждается поле Янга-Миллса, которое принимает на себя часть импульса, излучаемого системой. В случае SU(3) симметрии уравнения Янга-Миллса приводятся к виду [35−36, 41].

Здесь — цветовые индексы (число цветовых полей равно восьми); - структурные константы калибровочной группы SU(3).

Проблему моделирования можно упростить, рассматривая некоторые средние параметры [41]. Путем усреднения лагранжиана системы находим лагранжиан новой модели и систему динамических уравнений [35−36, 41].

Здесь — цветовые индексы, по повторяющимся индексам осуществляется суммирование, — параметры модели.

Рассмотрим линейную двухкомпонентную систему, полагая, что только два поля в системе (33) с индексами дают вклад в динамику поля Янга-Миллса в резонаторе — рис. 6. Отметим, что динамика поля Янга-Миллса, в отличие от электромагнитного поля, существенно зависит от положения источника возбуждения — на нижнем торце (А), на верхнем торце (В) или на боковой поверхности ©.

При изменении частоты возбуждения с 2.168 GHz на 1.8804 GHz динамика поля Янга-Миллса меняется весьма существенно — рис. 7. В этом случае в резонаторе возникает сила тяги, что позволяет предположить наличие связи силы тяги с динамикой поля Янга-Миллса.

Рис. 6. Динамика поля Янга-Миллса в коническом резонаторе NASA при возбуждении на частоте 2.168 GHz на верхнем торце (А), на нижнем торце (В) и на боковой поверхности ©.

Рис. 7. Динамика поля Янга-Миллса в коническом резонаторе NASA при возбуждении на частоте 1.8804 GHz на боковой поверхности.

Механизм взаимосвязи силы тяги с полем Янга-Миллса еще не изучен, однако можно предположить, что диэлектрическая и магнитная проницаемость вакуума изменяется в присутствии как гравитационного поля [27], так и поля Янга-Миллса. Для эффекта, связанного с изменением метрики имеем [27].

Отметим, что поле Янга-Миллса дает вклад в изменение метрики вместе с электромагнитным полем [32−34]. Следовательно, можно предположить, что сила тяги определяется согласно второму выражению (9), в котором параметры вакуума зависят от метрики согласно (34), имеем Мы, таким образом, предполагаем, что возможным механизмом образования тяги является влияние поля Янга-Миллса на метрику пространства-времени. Отметим, что в силу нелинейности модели (33), в резонаторе происходит существенное усиление амплитуды поля на много порядков величины [35]. Здесь мы имеем задачу определения метрики в зависимости от тензора плотности энергии-импульса поля Янга-Миллса и электромагнитного поля. Однако решение этой проблемы выходит за рамки настоящего исследования.