Si potrebbe ragionevolmente prevedere che una cavità RF in rame come questa abbia una Q> 7000?

L'articolo Misurazione della spinta impulsiva da una cavità a radiofrequenza chiusa nel vuoto (H. White et al, J. Propulsion & Power, novembre 2016, http://dx.doi.org/10.2514/1.B36120 ) si riferisce a una cavità in rame di forma insolita con una risonanza a circa 1,94 GHz. Questo è descritto nella sezione citata di seguito. (ulteriore lettura: /space/tagged/emdrive )

La Fig. 4 suggerisce che la Q di questa cavità sia superiore a 7000 (7E + 03). Per quanto ne so, non vi è alcun suggerimento di un rivestimento insolitamente conduttivo all'interno del rame.

La mia domanda riguarda l'estrema Q. Penso che tra quelli con esperienza con cavità di rame risonanti a ~ GHz dovremmo essere in grado di rispondere a questa esperienza, senza che sia troppo basata sull'opinione. Si potrebbe ragionevolmente prevedere che una cavità RF in rame come questa abbia una Q> 7000?

Sono curioso: con un azionamento di 50 W, quale sarebbe l'ordine dei campi elettrici di grandezza all'interno? kV / m? MV / m? Posso interromperlo come una domanda separata, se necessario.

Un esempio di qualcosa di vicino nella configurazione e Q potrebbe essere la base di un "sì" e un esempio di qualcosa di vicino nella configurazione, altamente ottimizzato e nemmeno vicino in Q potrebbe essere la base di una risposta "no".

B. Test dell'articolo

L'articolo del test di risonanza RF è un frustum di rame con un diametro interno di 27,9 cm sull'estremità grande, un diametro interno di 15,9 cm sull'estremità piccola e una lunghezza assiale di 22,9 cm. L'articolo di prova contiene un disco di polietilene di 5,4 cm di spessore con un diametro esterno di 15,6 cm che è montato sulla faccia interna dell'estremità del diametro più piccolo del tronco. Un'antenna ad anello di 13,5 mm di diametro guida il sistema in modalità TM212 a 1937 MHz. Poiché non esistono soluzioni analitiche per le modalità risonanti di un cono troncato, l'uso del termine TM212 descrive una modalità con due nodi in direzione assiale e quattro nodi in direzione azimutale. Una piccola antenna a frusta fornisce feedback al sistema ad anello a blocco di fase (PLL). La Figura 3 fornisce uno schema a blocchi degli elementi principali dell'articolo di prova.

sopra: Figura 4 da qui . Fare clic con il tasto destro del mouse per aprire in una finestra separata per visualizzare chiaramente a schermo intero o visualizzare il collegamento originale.

sopra: "Fig. 14 Configurazione del montaggio di spinta in avanti (il dissipatore di calore è un elemento alettato nero tra l'articolo di prova e l'amplificatore)." da qui

sopra: "Fig. 17 Configurazione di montaggio a spinta nulla, b) vista laterale" da qui

Il trucco per ottenere una buona cavità risonante a microonde Q è quello di avere un buon conduttore, una finitura liscia, un allineamento preciso, un leggero accoppiamento del segnale di ingresso e un pickup microfonico limitato.

Il disegno nella foto sembra che potrebbe essere stato limitato dai microfoni, e quindi rielaborato per eliminarli. Ad esempio, utilizza un grande dissipatore di calore anziché una ventola. Sembra anche che l'allineamento sarebbe una vera seccatura!

La specifica Q caricata per il risonatore a cilindro diviso Keysight è> 20.000 a 10 GHz. Se guardi in una delle metà del risonatore, vedrai te stesso nella finitura della superficie dello specchio. Il risuonatore è placcato in oro e il diamante di precisione è tornito . Le parti sembrano così belle che hanno usato plastica trasparente per le coperture dello strumento! Molto insolito per l'abbigliamento Keysight.

Ecco ulteriori informazioni di base sul Risonatore a cilindro diviso, nel caso qualcuno fosse interessato:

L'allineamento viene effettuato con una montatura cinematica, simile a come viene regolato uno specchio del telescopio. Le metà del risonatore possono quindi essere regolate avanti e indietro, mantenendo l'allineamento. Un campione di misurazione viene inserito nello spazio. Il campione cambia la Q e la frequenza di risonanza del risonatore. Questo, insieme a un analizzatore di rete, consente la misurazione della costante dielettrica e della perdita del campione. L'accuratezza della misurazione dielettrica si basa sull'avere un risonatore ad alto Q.

Ecco i dettagli sulla finitura superficiale del foglio dati: "I cilindri sono torniti al diamante di precisione Al 6061-T6 placcati con 0,5 μm Cu, 0,25 μm PdNi e 2,0 μm Au."

Informativa completa: sto parlando da solo, non da Keysight, anche se lavoro lì.

$10^6$$10^{12}$

Il calcolo dell'energia immagazzinata in una cavità conica troncata non è banale e richiede l'integrazione dei campi elettrici trasversali magnetici e trasversali, calcolati per una data geometria usando le equazioni di Maxwell. Il modo in cui farlo è al di là dell'ambito di questa domanda, ma esiste un'eccellente procedura dettagliata e un insieme di soluzioni di equazioni differenziali per un cono sferico troncato (non proprio uguale a questo, ma abbastanza vicino) qui . In effetti, l'intera pagina è solo una meravigliosa annotazione su questo argomento e lo consiglio vivamente a chiunque sia interessato a sporcarsi con la matematica.

Facciamo solo una semplice, una cavità risonante che è un semplice cilindro. Non è un sostituto del tutto terribile per un cono troncato, penso che saresti d'accordo.

Il fattore Q per tale cavità è:

e ho già il bruciore di stomaco, quindi farò quello che farebbe qualsiasi ingegnere e userò invece l'approssimazione molto più semplice! Si può dimostrare che una cavità risonante avrà una Q che è nell'ordine di grandezza di:

$\delta$

Ormai dovrebbe essere evidente che la creazione di una semplice cavità cilindrica in rame con una Q ben superiore a 7000, più simile tra 10.000 e 100.000. 7000 in realtà sembra insolitamente basso per una cavità a forma di quella delle foto. Alla profondità della pelle, la levigatezza della superficie e le imperfezioni diventano una preoccupazione, quindi se la qualità della superficie interna è scadente, ciò potrebbe causare un calo significativo della Q.

Comunque, per rispondere alla domanda non posta qui, che è come questa cosa produce spinta ... beh, non è affatto anamolo. Sembra essere esattamente la grandezza giusta per la spinta prevista a causa della radiazione irregolare del calore , come si può vedere dalla scrittura che ho collegato in precedenza. Questo produce una spinta e funzionerà nel vuoto. Sfortunatamente, la relatività impone un limite piuttosto deprimente alla spinta per potenza.

Questa unità non produrrà mai più di micronewton per killowatt. Questo lo rende il mezzo più inefficiente e poco pratico di propulsione spaziale disponibile, massa di reazione o no. E non migliorerà. Almeno, questa è la conclusione che ho tratto, ma mi piacerebbe essere smentito.