El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Emdrive: *¡thbpprrrrrrt!*

A través de Tincho1977 me entero de la noticia sobre el Emdrive, un supuesto sistema de propulsión revolucionario que, de ser viable, podría llevar una misión tripulada a Marte en unos 41 días. Tras leer la descripción del sistema en la página de su creador y notar cómo se me erizaba el pelo, iba a dar mi opinión en el foro en respuesta a Tincho1977, pero una búsqueda rápida en Google ha mostrado que la noticia está por todas partes, de modo que contesto en un breve artículo.

Como sabéis los habituales, normalmente no escribimos entradas sobre teorías absurdas para no darles publicidad, pero si la noticia está por todos lados somos de la opinión de que el posible aumento de publicidad es pequeño (porque la página correspondiente ya está recibiendo bastante tráfico) y se compensa, esperamos, con la información crítica que tratamos de proporcionar.

Porque la respuesta de El Tamiz al Emdrive tiene que ser, al menos por el momento, una sonora pedorreta: ¡thbppprrrprt! (sí, eso es una pedorreta, ¿tienes algún problema?). Veamos brevemente en qué consiste el artilugio y por qué se nos deberían poner los pelos de punta al leer la teoría que hay detrás.

Si quieres leer directamente la información proporcionada por el creador de Emdrive puedes encontrar el PDF [aquí](http://emdrive.com/theorypaper9-4.pdf “”). Por si no tienes ganas, o no te manejas con soltura en la lengua de Shakespeare, aquí tienes una breve descripción: el Emdrive es, de acuerdo con su creador, un sistema de propulsión sin reacción que funciona haciendo resonar microondas en una caja metálica de una forma específica, de modo que producen un impulso neto sobre la caja en una dirección determinada. Su uso a corto plazo pretende ser la propulsión de sondas, satélites y naves espaciales, pero también se menciona su uso en la Tierra para, por ejemplo, mantener peso en el aire de forma estática.

Como probablemente sabes, los sistemas de propulsión de vehículos espaciales se basan, esencialmente, en soltar algo desde el vehículo a la mayor velocidad posible, de modo que la conservación del momento lineal impulse al vehículo en sentido contrario. Puede tratarse de algún combustible líquido que, tras la combustión, produce un “chorro” a gran velocidad, puede tratarse de iones acelerados en el interior del vehículo que salen despedidos por un extremo, etc. Dicho mal y pronto, puesto que en el espacio no hay apenas nada contra lo que “empujarse”, la solución es desprender una parte de la nave o sonda a gran velocidad para “empujarse contra ella” en sentido contrario.

Pero el Emdrive supuestamente no desprende nada. La idea es construir una cavidad resonante dentro de la que un magnetrón emite microondas (mencionamos el funcionamiento básico de un microondas en el PDF sobre los mitos relacionados con ellos). Una vez las microondas están rebotando dentro de la cavidad, empujan las paredes de uno y otro lado. Pero la forma de la cavidad –cuyo extremo frontal en la dirección del movimiento es más grande que el trasero, como verás en una imagen unos párrafos más abajo– es tal que, supuestamente, la fuerza que ejerce la radiación en un extremo y el otro no es igual, de modo que aparece una fuerza neta sobre la cavidad que la impulsa en el espacio… sin que las microondas salgan de la cavidad en ningún momento, como sucede en un sistema a reacción normal.

Según los críticos, esta teoría es incompatible con la conservación del momento lineal: si tienes algo rebotando dentro de una caja, es imposible que la caja se mueva de forma neta, puesto que los rebotes en ambos lados se compensan. Si dejas salir lo que está rebotando por un lado, por supuesto, es posible que la caja se mueva en un sentido, puesto que lo que rebotaba se escapa por el otro lado y el momento lineal se conserva. Según Shawyer, al tener en cuenta la Teoría Especial de la Relatividad en el problema y no sólo la mecánica newtoniana, el sistema es un sistema abierto y el momento lineal se conserva a pesar de que la radiación no sale de la caja. Si ya estás arqueando una ceja, no te culpo.

La cuestión es que, si sabes del asunto, según leas el artículo los pelillos se te van a poner de punta. Hay una serie de cosas que huelen fatal:

En primer lugar, el artículo me resulta muy confuso. Puesto que conozco bastante bien las fórmulas y conceptos que se supone que usa, esto no debería suceder – de hecho, cuando he leído artículos de científicos que refutan su teoría, me han resultado meridianamente claros, pero lo de este hombre me parece un batiburrillo de fórmulas y expresiones que suenan muy chulas pero no define las cosas rigurosa ni claramente. Desde luego, es perfectamente posible que yo sea un asno pretencioso y el problema sea que no entiendo lo suficiente… pero mi experiencia me dice que cuando alguien conoce realmente algo, lo hace simple, no confuso.

En segundo lugar, el artículo empieza exponiendo su teoría supuestamente usando sólo mecánica newtoniana para, al final, demostrar cómo al tener en cuenta la relatividad las cosas no son lo que intuitivamente parecerían, y cómo aparece un impulso neto sobre la cavidad resonante. Pero al empezar* utiliza ya ecuaciones de cuántica* (como la energía de un fotón) y de relatividad (como la relación entre la energía y el momento), lo cual me parece de una incongruencia pasmosa.

Además, utiliza ecuaciones, como la de la fuerza de Lorentz, para justificar que la fuerza en un extremo de la cavidad es mayor que en la otra… introduciendo la velocidad de grupo de las microondas en la ecuación de Lorentz, y sin especificar qué diablos es la carga en esa ecuación y ese contexto. Algo parecido pasa en algunos lugares más: suelta ecuaciones a diestro y siniestro sin justificar con la más mínima solidez lo que es cada variable ni por qué las está usando. Por ejemplo, cuando empieza a hablar de fotones en cuántica, utiliza la velocidad de la luz, c, pero en el mismo párrafo habla de la “velocidad del haz” de fotones, sin más concreción ni mención alguna de ondas, y en la fórmula incluye como variable esa velocidad v (distinta de c)… ¡arg!

El artículo parece haber sido enviado a varias publicaciones de revisión por pares (es decir, las revistas científicas serias) y hasta ahora ha sido rechazada, pero no puede ser de otra manera: no tiene el menor rigor. Si pretende ser un análisis riguroso, da unos saltos tremendos y no tiene consistencia. Si pretende ser una breve introducción (lo que me extraña, porque empieza con un Abstract como los artículos serios deben hacer), es confuso y pretencioso.

Pero además, el “salto de gigante” que pretende incluir en la teoría, como he dicho antes, es el siguiente: que si aplicamos únicamente la teoría de Newton (aunque el buen hombre incluya ecuaciones de cuántica y relatividad al hacerlo), su máquina viola el principio de conservación del momento linea, pero al incluir la relatividad especial esto no sucede, el sistema es abierto (de una manera que no explica) y todo es fantástico.

Pero, vamos a ver … el principio de conservación del momento lineal es exactamente el mismo en mecánica clásica que en la relatividad especial. No hay absolutamente ningún cambio en esa ley de conservación, de modo que no entiendo ese supuesto “salto” al incluir la relatividad. La definición del momento es diferente en ambas teorías, pero el momento se conserva igual. Shawyer pretende decir que al incluir la relatividad especial tenemos dos sistemas de referencia (ambas paredes donde rebotan las microondas) y no uno, y que eso hace del sistema algo abierto, pero esa afirmación –en mi humilde opinión, por supuesto– realmente no dice nada, y la supuesta diferencia no tiene, en la práctica, ninguna consecuencia sobre el movimiento de la caja.

El propio concepto de la cavidad resonante y cómo se supone que logra el impulso neto no tiene sentido para mí: se supone que tiene un extremo más grande que el otro, de modo que el impulso neto producido por los fotones de microondas al rebotar sobre el extremo grande es mayor que sobre el extremo más estrecho. Pero, vamos a ver… ¿qué hay de las paredes laterales?

El artículo supone que las ondas rebotan en ambos extremos de la caja, produciendo un impulso neto en la dirección axial del cono… pero no veo en ningún sitio que se tenga en cuenta la presión de la radiación sobre las paredes laterales. Si se tratase de un cilindro, no habría problema: el impulso neto en la dirección axial sería nulo, ya que la presión de la radiación es perpendicular a la superficie, y las paredes laterales de un cilindro sufrirían una presión neta “hacia fuera”, que no afectaría al problema.

Pero las paredes de la cavidad de Shawyer no son las de un cilindro, sino las de un cono. Se estrechan hacia el lado más fino, y la presión de la radiación sobre ellas sí tiene una componente axial. Dicho mal y pronto, los fotones que chocan contra esas paredes ejercen una presión “hacia fuera”, pero “hacia fuera” en las paredes del cono no es una dirección perpendicular al movimiento de la cavidad, sino que tiene una componente “hacia el lado estrecho”. Un dibujito debería aclarar esto, comparando un cilindro con un cono. Observa la dirección de las flechas perpendiculares a las paredes del cono:

Diagrama de la presión de la radiación en el Emdrive

Dirección de la presión sobre las paredes de una cavidad cilíndrica y cónica.

Da igual que la máquina no tenga paredes reflectantes en los lados, o que logre de algún modo desviar la dirección de propagación de la onda: haga lo que haga va a sufrir una fuerza neta perpendicular a la pared, y esa fuerza neta tiene una componente que se opone al impulso que se supone que tiene la caja, de modo que al final la fuerza neta es, ¡oh, sorpresa!, nula.

Es como si tuvieras una cámara cerrada con pelotas de tenis dentro, y pudieras modificar las paredes de la cámara para que tuvieran la forma que te diera la gana, y dar un impulso inicial a las pelotas en la dirección que quieras. Si las pelotas no salen de la caja sino que rebotan dentro de ella, no hay manera (aunque hagas la pared de delante más grande que la de atrás, como hace Shawyer) de que la cámara se mueva hacia ninguna parte. No, tampoco incluyendo la relatividad especial en el problema.

Además, no encuentro mención alguna de las fuentes de energía. Incluso si, por azares del destino, el sistema funciona… ¿de dónde saca la energía el magnetrón? O bien la cavidad se acelera constantemente sin un aporte continuo de energía (en cuyo caso se estaría violando la conservación de la energía y me empiezan a salir canas ahora mismo), o bien hay algo (una batería, combustible, paneles solares) que deben proporcionar la potencia correspondiente al magnetrón. Y, de ser así, el principal problema de la propulsión espacial (el peso del combustible) sigue estando ahí. El propio hecho de no ver mención del asunto me hace arquear aún más la ceja.

¿Quiere esto decir que es imposible que el aparato funcione? No, en absoluto. No tengo duda alguna de que la teoría tiene más agujeros que un colador y que está fatal escrita, y creo que su autor o bien no conoce suficientemente bien las teorías que usa, o trata de hacer el problema intencionadamente confuso para dar la impresión de que puede funcionar. Pero existen varias posibilidades:

  1. No entiendo bien la teoría por mis propias limitaciones, y realmente tiene todo el sentido del mundo. Tras formarme mi propia idea he leído un artículo de [refutación de las teorías de Shawyer](http://www.assassinationscience.com/johncostella/shawyerfraud.pdf “”) por parte de John P. Costella (que tiene, entre otras cosas, un doctorado en electrodinámica relativista) en el que veo que saca las mismas conclusiones que yo. Pero bueno: es posible que Costella y yo seamos un par de mentes cerradas e ignorantes, por mucho que me duela considerar esa posibilidad (no por Costella, sino por mí, diablos).

  2. Es posible que, al construir la cámara resonante de Shawyer, la cosa funcione por razones que su teoría no tiene en cuenta. Es decir, puede que su teoría sea un montón de tonterías pero que, por intuición o chiripa, el prototipo funcione porque (por ejemplo) la radiación emitida cuando se calienta la cavidad resonante, al escapar de ella, se lleva parte del momento por un lado e impulsa la cavidad en sentido contrario. Pero entonces no se tratará de un modo de propulsión sin reacción, sino que la reacción no es tan evidente como en otros sistemas de propulsión.

Puesto que, por ahora, no hay artículos publicados por parte de ninguna revista seria, ni hay experimentos ni prototipos reproducidos por laboratorios independientes, lo único que tenemos es la teoría de Shawyer en su página. La única respuesta posible ahora mismo es ¡thrbrprrrrt! ante los agujeros de su teoría. Si en algún momento la situación cambia porque se construye un prototipo que funcione, o bien habrá que descubrir por qué funciona (porque estoy bastante convencido de que no va a ser por lo que dice él), o bien tendré que comerme mis palabras con patatas. Es más: por mucho que hiera mi ego, ojalá me equivoque, puesto que sería una gran noticia para la exploración espacial. Pero lo dudo mucho.

Para saber más:

Ciencia, Tecnología

24 comentarios

De: meneame.net
2008-09-27 13:50:11

Emdrive: ¡thbpprrrrrrt!...

Artículo de El Tamiz en el que describen porque no va a funcionar el EmDrive: "Porque la respuesta de El Tamiz al Emdrive tiene que ser, al menos por el momento, una sonora pedorreta: ¡thbppprrrprt! (sí, eso es una pedorreta, ¿tienes algún problem...


De: chamaeleo
2008-09-27 13:50:46

Ostras, pues no sabía que la caja era cerrada, eso sí que me ha dejado completamente KO. Cuando leí la noticia por ahí, pensaba que la caja era abierta y por eso aún le veía cierto sentido.

No eres ignorante ni tienes la mente cerrada. Más bien al contrario: tanto tú como la mayoría de los científicos son abiertos, no dan nada por cerrado ni aceptan las teorías por autoridad o por que alguien lo diga porque sí, por eso son críticos con las noticias de esta clase. Comprendiendo las cosas es como se logra avanzar. No hay que confundir ser abierto con aceptar cualquier cosa que se diga ciegamente.


De: Brigo
2008-09-27 14:02:21

Existe otra ley que es violada, del dominio de la estática: la suma de las fuerzas internas es siempre cero. De ahí que no podamos volar tirando de los cordones de los zapatos o cosas así.


De: lluisteixido
2008-09-27 15:37:00

@Brigo

Éso es lo mismo que decir que se tiene que conservar el momento lineal, como ya apunta Pedro en su artículo. Pero con otras palabras


De: Macluskey
2008-09-27 19:10:42

Lo siguiente que inventará será el "Salto por el Hiperespacio", y luego los "Teleyectores".... sin saber que ya los inventaron Isaac Asimov y Dan Simmons!!

No se mucho de mecánica cuántica ni de relatividad (lo que Vd., Sr. Profesor, me ha enseñado aquí en eltamiz), pero estoy jartito de ver especificaciones funcionales de Sistemas Informáticos auto-mágicos que simplemente no pueden funcionar en la vida real... pero ¡Es que el Papel lo Aguanta Todo!!!

Saludos


De: Quegak
2008-09-27 21:07:37

cuando he visto la imagen he pensado en un propulsor ionico: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Ion_engine.svg

pero al ver que es cerrado ya he comenzado a dudar y aun mas cuando segun creo haber visto mezcla mecanica newtoniana con relativista, ya que normalmente cuando se usa estas dos mezcladas de forma oscura y poco clara es para decir que se pueden violar las leyes de la termodinamica.


De: Gencianal
2008-09-28 00:16:05

Mi profe de física de la Uni no acudiría siquiera al momento lineal para justificarlo. Diría: esta teoría, según la Tercera Ley de Newton (principio de acción-reacción) no tiene ni pies ni cabeza.

Vamos, ya sabemos todos que para que una fuerza ejerza una resultante sobre un sistema ha de ser externa a el, porque sino será cancelada por la fuerza de reacción. Poniendo un ejemplo: si tenemos un barquito de vela y soplamos, aunque tengamos un superfuelle por pulmón, el barco no se mueve porque estamos sobre él. Otra cosa es que estemos desde el muelle y soplamos, entonces si que se mueve (o que sople el viento): son fuerzas ajenas al sistema.

Pedro, si he dicho una sarta de tonterías sin sentido, corrígeme!


De: Pedro
2008-09-28 00:41:28

@ Gencianal,

Lo que has dicho tiene sentido porque es básicamente lo mismo que ha dicho Brigo y que he dicho yo :) Si tu profe usase el principio de acción y reacción para desmontar la teoría, estaría utilizando también el principio de conservación del momento lineal, que es una versión más sólida que la ley de Newton.


De: serxio
2008-09-28 04:04:51

Lo que llegan a prometer algunos con tal de pillar subvenciones... y lo peor es que siempre hay quién pica, en este caso "the UK government's Department of Trade and Industry" según la wikipedia.


De: Juanex
2008-09-28 04:59:56

Pues el prototipo es super chulo, aunque eso si, parece hecho de latón.

Esto podría ser la nueva variante del timo de las máquinas que sacan energia de la nada, como ya empieza a no creerselo nadie, ahora se inventan los motores que sacan propulsión de la nada. Parece que siempre hay incautos que quieren invertir en nuevas tecnologías con futuro.


De: Chapu
2008-09-28 13:33:51

A mí, el articulito de Shawyer me ha sonado a la jerga con que hablan los parapsicólogos y demás mierda pseudocientífica cuando quieren darle al asunto un marchamo "técnico". Conclusión: Emdrive... ¡thbpprrrrrrt!…


De: Nikolai
2008-09-29 02:23:54

Tiempos sin pasar a saludar :)
En hora buena este articulo, desmontar estas cosas es una labor muy importante.


De: Pedro
2008-09-29 07:33:54

@ Nikolai,

Me alegro de que aún estés por aquí :)


De: todo_spam
2008-09-29 11:26:14

Ay, criaturas desconfiadas e incrédulas...

Yo mismo he ido y he vuelto de Marte. E incluso mucho más cerca.
Y usando un sistema de prisapropulsión parecido a este.

Su funcionamiento, es simple. Os voy a iluminar:
Se tira 1D20 y si se saca 18 o más, te plantas en un plis plas.
Lo malo es si sacas un 1 y te pegas con el sputnik.
En ese caso sueles tardar más de 41 días.

Y si no os convence, siempre podéis usar la teoria de Kirk y salir hoy en dirección al Sol y llegar ayer.
Aunque lo mismo no hace falta. Como vamos a tener un agujerito negro en Suiza. O eso dicen los catastrofistas. Que yo no lo comparto. Lo de catastrofista, me explico. Porque hace 2 años que tengo un agujerito negro de esos en el jardín y todavía no se ha tragado las malas hierbas ni los muebles del Ikea.
¿Será que mi jardín es cuántico?

PD. Mis pedorretas nunca empiezan por th... Que envidia.


De: Tritio
2008-09-29 12:43:26

Pues ahí está, por lo menos lo ha mandado a revistas científicas para ver si lo confirman o lo mandan a la basura directamente. No sé... aunque sea un disparate (que tiene toda la pinta) a lo mejor a alguno se le ilumina la bombilla.
He leído el artículo y coincido contigo al pensar que está todo un poco desordenado y obvia algunos "pequeños principios fundamentales de la física" en su beneficio. Pero supongo habrá que esperar.


De: Fernando-C
2008-09-29 15:08:22

Creo que la teoría del Emdrive sería más interesante si fuese más sencilla.
Entonces habría sido divertido intentar descubrir dónde está la violación de alguna ley, como cuando un físico propone, con fines educativos una máquina de movimiento continuo que a primera vista parece "funcionar", o un matemático "demuestra", por ejemplo, que 1=0.
Estos ejercicios de "ilusionismo" físico o matemático, me parecen estimulantes y, cuando los resuelves, ayudan mucho a aclarar conceptos.
Lamentablemente la exposición de la teoría es, para mí, demasiado complicada para encontrar divertida la búsqueda del truco.
Agradezco a Pedro que lo haya encontrado y nos lo haya expuesto de una forma tan ilustrativa.


De: printen
2008-09-29 15:49:33

A la velocidad absurda de Spaceballs te plantas en marte en cuestión de minutos


De: Trol impresentable
2008-09-29 17:31:10

Hola Pedro! que tal estás?
Cuando vi la noticia en Meneame no le hice mucho caso pero veo que por lo que dices ha tenido bastante acogida en los medios.
Permíteme que te pregunte una cosa que pone en evidencia mi ignorancia supina y te parecerá una estupidez: Qué quieres decir con eso de que seria imposible que algo se moviera con pelotas de tenis? Entiendo que si la cámara con las pelotas de tenis está totalmente cerrada no se propulse, pero no veo el paralelismo entre una cámara totalmente cerrada y una cámara con paredes transparentes a la radiación "propulsante". Más bien me imagino que se podria comparar con una cámara cerrada pero cuyas paredes laterales están hechas de una malla metálica con unos agujeros 1,5 veces más grandes que el diámetro de las pelotas. Creo que en este caso funcionaria -propulsandose- ya que el momento lineal de las pelotas que se escaparan por las paredes laterales se perderia. Podemos decir que es una estupidez y que seria muchisimo menos eficiente que encarar el "lanzapelotas" directamente hacia fura, y como bien dices, que no soluciona de ninguna manera el problema de la energia y que en realidad se basa totalmente en la propulsion. Ahora bien, esto es lo que me dice el sentido común, pero seria realmente así?

Por otro lado también me atreveré a preguntarte si realmente es posible una propulsión electromagnética útil para transportarnos en tiempos humanos. (O sea, transporte propulsado por fotones pero no del tipo "mil años emitiendo rayos gama en la misma direccion en un vacio perfecto nos darian una velocidad de bla bla bla").


De: Pedro
2008-09-29 18:17:08

@ Trol,


Entiendo que si la cámara con las pelotas de tenis está totalmente cerrada no se propulse, pero no veo el paralelismo entre una cámara totalmente cerrada y una cámara con paredes transparentes a la radiación “propulsante”.


¿Paredes transparentes? ¿Dónde hay paredes transparentes?


Por otro lado también me atreveré a preguntarte si realmente es posible una propulsión electromagnética útil para transportarnos en tiempos humanos.


Sí, aunque todavía estamos en pañales: http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_sail


De: Trol impresentable
2008-09-29 21:22:31

Lo de las paredes "transparentes" lo decia por lo de "Da igual que la máquina no tenga paredes reflectantes en los lados, o que logre de algún modo desviar la dirección de propagación de la onda".


De: Pedro
2008-09-29 21:24:32

@ Trol,

Hmm... tal vez esa frase pudiera ser más clara: no quiero decir que no haya paredes, sino que no sean reflectantes (que no reflejen la onda, sino que, por ejemplo, la absorban). Pero siempre sin salir de la cavidad, que es en lo que se basa el sistema de Shawyer.


De: Manuko
2008-09-29 22:00:29

printen:

Por ser realmente científico, debo decir que a velocidad absurda el problema no se plantea al ir, sino al llegar... :P

Pero es más rápido el Halcón Milenario, recordemos que hizo la carrera Kessel en menos de 12 parsecs... y eso que el parsec es una unidad de distancia...


De: Alejandro
2010-06-24 16:07:12

Todo encajaría a la perfección si este aparato al cual sigo desde sus comienzos lo que está haciendo es mover levemente el espacio dentro de la cavidad. habría que que hacer incidir un laser muy preciso y medir desviaciones mínimas para comprobar que se está distorsionado el espacio-tiempo o peor aún fluyendo.


De: traiano
2015-05-20 16:19

Siguen a vueltas con el juguetito http://danielmarin.naukas.com/2015/05/05/el-motor-emdrive-sigue-violando-las-leyes-de-la-fisica/ y los argumentos tanto a favor como en contra parecen muy "sesudos" ¿Se merecen que lo amplies con una segunda parte? Tambien Francis (la ciencia de la mula) se ha interesado este mes por el tema. ¡Glups!!! He escrito esto antes de leer tu última entrada. Lo primero es la salud. Os deseo que os repongais los dos lo mas rapido posible. Mucho animo, concentra tus energias en lo importante.

Escribe un comentario

Todos los comentarios deben ser aprobados por un moderador antes de ser publicados. Si quieres puedes usar markdown. Todos los campos son opcionales excepto el cuerpo del comentario, claro:

Nombre:
E-mail: (privado, para que aparezca tu gravatar)
Sitio web:

« Falacias - El efecto invernadero III (dióxido de carbono) Vídeos - Reentrada del Jules Verne »