Le basi sperimentali della propulsione non newtoniana

(Emidio Laureti)

 

Il concetto di propulsione denominato dall'ASPS (Associazione Sviluppo Propulsione Spaziale) PNN (Propulsione Non Newtoniana) nel dettaglio propulsione senza espulsione di massa di reazione (o di fotoni) nasce con la fondazione dell'ASPS nel 1979.

Nel 1992 viene concepito un sistema di propulsione elettromagnetico (SC23) che sfruttando opportunamente le fasi delle correnti e dei campi magnetici nei circuiti in alta frequenza rendeva possibile in linea teorica l'apparente violazione del principio di conservazione della quantità di moto nella accezione newtoniana.

Tale apparenza è in realtà dettata dal semplice fatto che in elettrodinamica proprio per l'inesistenza di una interazione istantanea del campo e.m. (tutte le interazioni si propagano al massimo con la velocità della luce c) il principio di azione e reazione nella accezione newtoniana non vale in quanto informulabile [1].

Mentre continua a valere la conservazione dell'impulso totale, se si include nel sistema dei corpi che esercitano fra di loro forze di azione e reazione anche il campo e.m..

Attraverso la procedura illustrata nel prototipo denominato SC23 [2] (a cui è stato concesso il brevetto nell'Aprile del 2000 ) si realizza una sequenza di interazioni e.m. in cui il principio di azione e reazione non vale mai essendo le forze elettrodinamiche di azione e reazione dirette nella stessa direzione e verso.

Identicamente si ha una sequenza di istanti in cui è appunto L'INCLUSIONE del campo e.m. nel principio di conservazione della qdm a conservare il principio stesso [3] in quanto l'impulso totale acquistato dal sistema in una direzione è uguale e opposto a quello del campo e.m. (va sottolineato [3] che tale impulso non deve essere confuso con quello del sistema di propulsione funzionante a rinculi fotonici).

Tutta questa procedura passa necessariamente attraverso una condizione sperimentale che non è stata debitmente controllata per oltre 200 anni.

Sui testi classici di elettrodinamica infatti si nega che possano esistere forze elettrodinamiche tra circuiti aperti in cui scorre corrente oscillante, ovvero che tali forze abbiano significato per circuiti aperti solo matematico e non fisico [4], [5].

Tale impostazione era necessaria poichè l'esistenza stessa di forze elettrodinamiche tra tratti di circuito aperto, in cui scorre corrente variabile, implicitamente avrebbe dato la possibilità di violare il Principio di Azione e Reazione come classicamente si definisce, permettendo la propulsione senza espulsione di massa di reazione.

Che tale violazione sia possibile e necessariamente conseguente lo dicono gli autori stessi che parlano delle formule di Laplace riferite a circuiti aperti [4], [5].

Solo se la generazione di forze tra circuiti aperti è impossibile, il Principio di Azione e Reazione può evitare la "particolarizzazione" e il superamento.

Ad esempio il testo di E. Amaldi (uno dei "ragazzi" di via Panisperna) dice che le formule di Laplace sono "espressioni matematiche vuote di significato fisico" [4]; mentre il testo del Perrucca dice " ... in casi meno simmetrici, a voler dedurre le azioni elettrodinamiche dalla successiva applicazione delle due leggi di Laplace non risulta di regola soddisfatto il principio di azione e reazione " [5]. L'unica forza elettrodinamica tra circuiti aperti che può esistere in alta frequenza sarebbe il solo striminzito impulso fotonico p = E/c , dove p è l'impulso requisivo scambiato, E è l'energia, e c è la velocità della luce.

Per dimostrare che queste erano solo assunzioni dovute all'assenza di sperimentazione sull'elettrodinamica in alta frequenza occorreva verificare soprattutto che la forza ettrodinamica in alta frequenza poteva essere anche ATTRATTIVA e non solo repulsiva.

In primis va ricordato che ricercatori esterni all'Asps, pur con obbietivi diversi dalla PNN, realizzarono alcune configurazioni sperimentali sui circuiti aperti [6].

Questi autori [7] nel perseguire l'obbiettivo di dimostrare l'inapplicabilità della forza relativistica di Lorentz nel caso di circuiti aperti, incidentalmente dimostrarono che l'Equazione Cardinale di Ampere (non relativistica) era valida per i circuiti aperti.

Essi scrivono esplicitamente "No where in the literature before appears such investigation of the forces between physically non closed circuits " che è quello che dice pure da tempo l'Asps, con l'aggiunta di una spiegazione elementare alla mancanza di tale investigation: ovvero che l'accettazione acritica e/o limitativa delle Maxwell equazioni (nello specifico l'uso che l'autore fa della cosiddetta "corrente di spostamento") ha in pratica bloccato ogni iniziativa di sperimentazione fisica sulla dinamica dell'elettromagnetismo ad alte frequenze [8], [9],[10], [11], [12].

Negli anni immediatamente seguenti il 1992 l'Asps iniziò faticosamente a acquisire apparati sperimentali idonei alla PNN o più correttamente e ad adattare alla PNN l'esistente.

Soprattutto si definirono e si migliorarono progressivamente le tecniche di rilevamento dei dati sperimentali.

Dal 1999 iniziarono sistematicamente i primi esperimenti circa la possibilità di esistenza di forze elettrodinamiche tra circuiti aperti.

Uno step delle nostre attività sperimentali è stato appunto quello di dimostrare in primo luogo che tali forze esistono se si approntano gli apparati sperimentali in grado di dimostrarne l'esistenza.

In un esperimento condotto dall'Asps un conduttore aperto appeso a un pendolo balistico viene attratto da un dipolo emittente onde e.m. se il conduttore è opportunamente condizionato e progettato per essere un circuito in cui la corrente di autoinduzione è in fase con quella della sorgente emettente il campo e.m..

Negli ultimi mesi del 2001 dopo innumerevoli tentativi e modifiche venne realizzata prima una configurazione sperimentale in cui alcuni dei bracci dei dipoli del sistema di propulsione non newtoniano SC23 si spostavano in un unico verso della stessa direzione [13] con un impulso maggiore di E/c ,sotto alimentazione del generatore di potenza SXP2000.

Alcuni bracci di SC23 "nuotano" in pratica nel campo elettromagnetico da loro emesso, perché ogni campo e.m.,una volta emesso,è indipendente dalla sorgente.

Nello stesso periodo (Dicembre 2001) una sintesi e una reinterpretazione di tutte le esperienze condotte permetteva di concepire un prototipo finalmente operativo: SC2.12.

Successivamente nel Febbraio 2002 si ottimizzarono alcuni parametri di tale prototipo portandolo addirittura a competere con le spinte dei motori a ioni.

Si ricapitolano brevemente gli eventi di tale esperienza:

Secondo la procedura già illustrata in Nova 91 Gennaio-Febbraio-Marzo 2002 [14], il prototipo SC2.12 (vedi foto qui di seguito) è attaccato a un pendolo balistico lungo circa 1 metro, mentre i sistemi che ne rilevano lo spostamento sono un laser che illumina di taglio la superficie del prototipo e un fascio di luce prodotta da quello che è chiamato "il nostro occhiale", ovvero un sistema laser + lente che proietta un'iride sulla parete.

La scatola contenente la variante di SC2.12 è nascosta da una copertina di Nova Astronautica, issn: 0393-1005, Organo Ufficiale dell'ASPS. L'occhiale illumina una "appendice-indice" attaccata in basso sulla copertina che copre il prototipo SC2.12 e proietta una iride circolare su una parete.

SINTESI:

Un laser illumina la coopertina quasi orizzontalmente, mentre l'occhiale illumina più in basso l'indice attaccato alla copertina (indice non presente nella foto di SC2.12 con copertina).

Il prototipo sotto alimentazione elettrica irraggia un campo e.m. rilevato dal "Field Strength Meter" (non presente nella foto di SC2.12 con copertina).

Evento Sperimentale: simultaneamente all'aumento del campo elettromagnetico rilevato dal "Field Strength Meter" SC2.12 avanza nella direzione dell'osservatore di circa 3,136 millimetri e conseguentemente l'illuminazione del laser si allunga da destra verso sinistra, per poi tornare indietro quando l'alimentazione elettrica al prototipo viene disattivata.

L'illuminazione dell'indice da parte dell'occhiale è proiettata su una parete del Lab del Dip. Ra-1 dell'ASPS in forma di iride. L'occhiale è a circa 13 cm dall'indice e a circa 373 cm dalla parete. L'iride proiettata sulla parete ha un diametro di circa 11 cm.

Evento Sperimentale: simultaneamente all'aumento del campo elettromagnetico rilevato dal "Field Strength Meter" SC2.12 avanza da sinistra a destra nella direzione orizzontale con uno spostamento amplificato di circa 9 cm. La proiezione dell'indice torna indietro quando l'alimentazione elettrica e quindi il campo e.m. viene disattivato.

Il rapporto Fpnn/p tra la spinta pnn Fpnn e il rinculo fotonico p (pag.8 di Nova Astronautica n. 91) [14] era pari a 1363 , se alcuni parametri PNN non erano ottimizzati.

Lo spostamento S in millimetri sul pendolo balistico era pari a:

S=1,045 millimetri

A 50 watt il rinculo fotonico dava una spinta di 0,017 milligrammi (pag.7 di Nova 91).

Moltiplicando 1363*0,017milligrammi si ottiene una spinta Fpnn = 23,171 milligrammi per quanto descritto in Nova 91 [14].

Viene illustrata una spinta ottimizzata con modifica di alcuni parametri di SC2.12

L'Iride in media ha un diametro di circa 11 cm.

Come da riferimento sulla scala graduata sul muro lo spostamento dell'indice è di circa 9 cm in modo che si evince uno spostamento Sm in millimetri del prototipo sul pendolo pari a:

Sm = 90 millimetri * (13/373) = 3,136 millimetri

cioè è triplo rispetto al precedente (e sempre a 50 watt).

Ricordando i parametri precedenti la spinta Fpnn diventa pari a:

Fpnn=(3,136/1,045)* 23,171 milligrammi = 69,535 milligrammi

Il guadagno rispetto al rinculo fotonico è di circa 4090 volte.

Conclusioni e ulteriori analisi

Le esperienze condotte dall'Asps su pendolo balistico hanno dimostrato che nella definizione dell'intensità della forza in alta frequenza intervengono anche dei parametri inaspettati ma sempre legati strettamente alla corrente e al campo magnetico con cui si determina l'interazione.

L'intensità di spinta Fpnn che la PNN può determinare attualmente è compresa tra circa:

23 milligrammi < Fpnn < 70 milligrammi

Essa è confrontabile con la propulsione ionica ma con il vantaggio di un elevatissimo impulso specifico dato che il sistema PNN non espelle massa di reazione ma utilizza solo energia e.m. per generare la spinta.

Come da esperienza riportata in Nova Astronautica n.91 2002 (pag.3-8) [14], anche la spinta amplificata di SC2.12 nel Febbraio 2002 presentava ROS, ovvero SWR elevati.

Un calcolo successivo portava a quantificare l'utilizzazione di almeno il solo 40% dei 50 watt erogati dall'alimentatore.

La spinta pnn Fpnn a 70 milligrammi utilizzava pertanto circa 20 watt.

Ora la spinta di un FEEP thruster è di circa 1 millinewton per 60 watt, ovvero 102 milligrammi.

La spinta di SC2.12 a 60 watt utilizzati per la spinta va pertanto triplicata e risulta essere dell'ordine dei 210 milligrammi ovvero doppia a parità di consumo energetico rispetto a quella del FEEP Thruster, ovvero dell'ordine dei 2 millinewton.

Da notare che l'Impulso Specifico dei motori dello Space-Shuttle è di 460 secondi.

L'Impulso Specifico dei motori ionici tipo FEEP thrusters è compreso tra 6000 e 10000 secondi.

L'Impulso Specifico Ipnn di SC2.12 è invece:

Ipnn =(23*10-6 Kg x (9 x 1016 metri2/sec2)/50 watt) = 4.14 x 1010 secondi .

Ovvero più di un milione di volte più elevato di quello del motore a ioni.

 

Bibliografia

 

[1] E. Laureti, "Non validità del Principio di Azione e Reazione in elettrodinamica", Nova Astronautica, Vol. 20 n.86, 2000.

[2] E. Laureti, "Il Prototipo SC23", Nova Astronautica, Vol.18 n. 77, 1998.

[3] E. Laureti, "La PNN e il Principio di Azione e Reazione", Nova Astronautica, Vol. 19 n. 82, 1999.

[4] E. Amaldi, Fisica Generale II, Università di Roma, 1965, pag. 290-291.

[5] E. Perrucca, Fisica Generale e Sperimentale II, Un. Tip. Ed. Torinese 1949, pag. 627-628.

[6] P.T. Pappas & T. Vaughan, "Stigma Antenna Force Experiments", in The Thorny Way of Truth, IV, East-West, Graz, 1989, pag. 158-168.

[7] P.T. Pappas,"Forces on a Stigma Antenna", Physics Essays, 3, 3, 211, 1990.

[8] E. Laureti, "Brevetto di SC23 e Attività Sperimentali", Nova Astronautica Vol.20 n. 96, 2000.

[9] A.P.French, J.R.Tessman, Am. J. Phys., 31, 201, 1963.

[10] F.W. Warburton, "Displacement Current, a Useless Concept", Am. J. Phys., 22, 229,1954.

[11l J.C. Maxwell, "A Treatise on Electricity and Magnetism", V2, Dover, New York, 1954.

[12] E. Laureti, "Riflessioni sulla Conservazione della quantità di Moto e Basi sperimentali della PNN", Nova Astronautica, Vol.21 n. 87, 2001.

[13] E. Laureti, "Per Santa Rita e San Gabriele santi Protettori dell'ASPS Hurra!", Nova Astronautica Vol. 21 n. 90, 2001.

[14] E. Laureti, "Setup sperimentale di SC2.12", Nova Astronautica Vol. 22 n. 91, 2002.

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Emidio Laureti è nato a Roma nel 1947. Si è laureato in Fisica nel 1974 presso l'Università di Roma, con una Tesi dal titolo "Correzioni Relativistiche al Fattore di Forma Elettrico del Deuterio". Attualmente è docente di Matematica e Fisica nelle scuole medie superiori. Fondatore e Presidente dell'Associazione Sviluppo Propulsione Spaziale (ASPS) nel 1979, si occupa insieme ad altri collaboratori di attività sperimentali su concetti di propulsione di tipo "propellantless", all'ASPS definiti Propulsione Non Newtoniana (PNN). Dal 1982 è Direttore Responsabile di Nova Astronautica (issn: 0393-1005), Organo Ufficiale dell'ASPS.

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