Un motor sin reacción es un dispositivo hipotético que produce movimiento sin el escape de un propulsor . Un motor sin propulsor no es necesariamente sin reacción cuando constituye un sistema abierto que interactúa con campos externos ; pero un motor sin reacción es un caso particular de un motor sin propulsor que es un sistema cerrado , presumiblemente en contradicción con la ley de conservación del momento . Los motores sin reacción a menudo se consideran similares a una máquina de movimiento perpetuo . [1] El nombre proviene de la tercera ley de Newton , a menudo expresada como: "Para cada acción, hay una reacción igual y opuesta".
Muchos motores sin reacción inviables son un elemento básico de la ciencia ficción para la propulsión espacial .
A lo largo de los años se han hecho numerosas afirmaciones sobre diseños de propulsores funcionales sin reacción que utilizan la mecánica ordinaria (es decir, dispositivos que no se dice que estén basados en la mecánica cuántica, la relatividad o las fuerzas o efectos atómicos). Dos de ellos representan sus clases generales: el propulsor Dean es quizás el ejemplo más conocido de un propulsor sin reacción con un "mecanismo de oscilación lineal"; el propulsor inercial giroscópico es quizás el ejemplo más conocido de un propulsor sin reacción con un "mecanismo de rotación". Estos dos también se destacan porque ambos recibieron mucha publicidad de sus promotores y de la prensa popular en su época y ambos fueron finalmente rechazados cuando se demostró que no producían ninguna fuerza de propulsión sin reacción. El ascenso y la caída de estos dispositivos ahora sirven como advertencia para quienes hacen y revisan afirmaciones similares. [2] Más recientemente, el EmDrive fue tomado lo suficientemente en serio como para ser probado por un puñado de laboratorios de física, pero de manera similar se demostró que no producía una fuerza de propulsión sin reacción.
El motor Dean fue un concepto de dispositivo mecánico promovido por el inventor Norman L. Dean. Dean afirmó que su dispositivo era un "propulsor sin reacción" y que sus modelos de trabajo podían demostrar este efecto. Realizó varias demostraciones privadas, pero nunca reveló el diseño exacto de los modelos ni permitió un análisis independiente de ellos. [3] [4] Posteriormente se demostró que las afirmaciones de Dean sobre la generación de empuje sin reacción eran erróneas y que el "empuje" que producía el movimiento direccional probablemente se debía a la fricción entre el dispositivo y la superficie sobre la que descansaba el dispositivo y no funcionaría en el espacio libre. [2] [5]
El propulsor inercial giroscópico es un sistema de propulsión sin reacción propuesto que se basa en los principios mecánicos de un mecanismo rotatorio. El concepto implica varios métodos de apalancamiento aplicados contra los soportes de un gran giroscopio. El supuesto principio de funcionamiento de un propulsor inercial giroscópico es una masa que viaja alrededor de una trayectoria circular a una velocidad variable. La parte de alta velocidad de la trayectoria supuestamente genera una fuerza centrífuga mayor que la de baja, de modo que hay un mayor empuje en una dirección que en la otra. [6] El inventor escocés Sandy Kidd, un ex técnico de radar de la RAF, investigó la posibilidad (sin éxito) en la década de 1980. [7] Postuló que un giroscopio colocado en varios ángulos podría proporcionar una fuerza de elevación, desafiando la gravedad. [8] En la década de 1990, varias personas enviaron sugerencias al Programa de Difusión de Exploración Espacial (SEOP) de la NASA recomendando que la NASA estudiara un sistema de propulsión inercial giroscópica, especialmente los desarrollos atribuidos al inventor estadounidense Robert Cook y al inventor canadiense Roy Thornson. [6] En las décadas de 1990 y 2000, los entusiastas intentaron construir y probar máquinas GIT. [9]
Eric Laithwaite , el "padre del Maglev", recibió una patente estadounidense para su propio sistema de propulsión, que se afirmaba que creaba un empuje lineal a través de fuerzas giroscópicas e inerciales. [10] Sin embargo, después de años de análisis teórico y pruebas de laboratorio de dispositivos reales, no se ha encontrado ningún dispositivo mecánico giratorio (ni ningún otro) que produzca un empuje unidireccional sin reacción en el espacio libre. [2]
David M. Burns, ex ingeniero de la NASA en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales en Alabama, teorizó sobre un posible sistema de propulsión para naves espaciales que podría explotar los efectos conocidos de alteración de la masa que ocurren cerca de la velocidad de la luz . Escribió un artículo publicado en 2019 por la NASA en el que lo describe como "Se propone un nuevo concepto para la propulsión en el espacio en el que el propulsor no se expulsa del motor, sino que se captura para crear un impulso específico casi infinito". [11]
Se utilizan o se han propuesto varios tipos de métodos de generación de empuje que no requieren combustible, ya que no funcionan como cohetes y la masa de reacción no se transporta ni se expulsa del dispositivo. Sin embargo, no carecen de reacción, ya que constituyen sistemas abiertos que interactúan con ondas electromagnéticas o diversos tipos de campos. [ cita requerida ]
Los métodos sin propulsante más famosos son la maniobra de asistencia gravitacional o tirachinas gravitacional de una nave espacial que acelera a expensas del momento del planeta que orbita, a través del campo gravitacional, o la propulsión impulsada por rayos y la navegación solar , utilizando la presión de radiación de ondas electromagnéticas de una fuente distante como un láser o el sol. [ cita requerida ]
También se han propuesto métodos más especulativos, como el efecto Mach , [12] el propulsor de plasma de vacío cuántico o varias hipótesis asociadas a los propulsores de cavidad resonante .
Debido a que no existe un "centro de masa" bien definido en el espacio-tiempo curvo , la relatividad general permite que un objeto estacionario, en cierto sentido, "cambie su posición" de manera contraria a la intuición, sin violar la conservación del momento.