Nehéz egy relativista univerzumban élni, ahol még a legközelebbi csillagok is olyan távol vannak, és a fény sebessége abszolút. Nem csoda, hogy miért használják a tudományos fantasztikus franchise-k rutinszerűen az FTL-t (Faster-than-Light) grafikus eszközként. Nyomjon meg egy gombot, nyomja meg a pedált, és a képzeletbeli hajtásrendszer - amelynek működését senki sem tudja megmagyarázni - téridőben más helyre küld minket.
Az utóbbi években azonban a tudományos közösség érthetően izgatott és szkeptikus volt azon állítások iránt, amelyek szerint egy adott koncepció - az Alcubierre lánchajtómű - valóban megvalósítható. Erről az idén az Amerikai Repülési és Űrhajózási Meghajtó és Energia Fórumon tartott előadás tárgyát tartották augusztus 19. és 22. között Indianapolisban.
A prezentációt Joseph Agnew vezette - egy egyetemi mérnök és kutatási asszisztens az Alabama Egyetemen, Huntsville Propulsion Research Centerében (Kínai Népköztársaság). A „Nukleáris és áttöréses hajtóképesség jövője” című ülés részeként Agnew megosztotta egy, a „láncelmélet és -technológia vizsgálata a technika állásának és megvalósíthatóságának meghatározására” című tanulmányának eredményeit.
Ahogy Agnew elmagyarázta egy csomagolt háznak, a láncfelfüggesztő rendszer mögött meghúzódó elmélet viszonylag egyszerű. Az eredetileg a mexikói Miguel Alcubierre által 1994-ben javasolt fizikológus ezt az FTL-rendszer koncepcióját az ember az Einstein mezõegyenletek rendkívül elméleti (de valószínûleg érvényes) megoldásaként kezeli, amely leírja, hogy az univerzumban a tér, az idõ és az energia hogyan hatnak egymásra.
A laikus szavak szerint az Alcubierre Drive az FTL utazást úgy érinti el, hogy a tér-idő szövetét egy hullámban meghúzza, ami az előtte lévő tér összehúzódását eredményezi, miközben a mögötte lévő tér kibővül. Elméletileg egy ezen a hullámon belüli űrhajó képes lenne megmozgatni ezt a „láncbuborékot”, és a fénysebességnél nagyobb sebességeket érne el. Ez az úgynevezett „Alcubierre metrika”.
Az általános relativitáselmélet értelmében ennek a láncbuboréknak a belseje tetszőleges referenciakeretet képezne. Ugyanígy az ilyen buborékok megjelenhetnek a téridő korábban sík szakaszában, és meghaladhatják a fénysebességet. Mivel a hajó nem mozog a téridőn (hanem maga mozgatja a téridőt), a hagyományos relativista hatások (mint például az időtágulás) nem lennének alkalmazhatók.
Röviden: az Alcubierre metrika lehetővé teszi az FTL utazást anélkül, hogy a hagyományos értelemben vett relativitási törvényeket megsértenék. Amint Agnew e-mailben elmondta a Space Magazine-nak, már a középiskolában ihlette ezt a koncepciót, és azóta is folytatja ezt a koncepciót:
„Többet belemerültem a matematikába és a természettudományba, és ennek eredményeként elkezdtem érdeklődni a tudományos fantasztika és a fejlettebb elméletek iránt, technikailag szélesebb körben. Megkezdtem a Star Trek, az Original sorozat és a The Next Generation nézését, és észrevettem, hogy miként jósolták meg vagy inspirálták a mobiltelefonok, táblagépek és más kényelmi eszközök feltalálását. Átgondoltam néhány egyéb technológiát, például a foton-torpedókat, a fázist és a láncfrekvencia-meghajtót, és megpróbáltam kutatni, hogy mit mondhat a „csillag trek tudomány” és a „valódi világ tudományos egyenértékű”. Ezután megbotlottam Miguel Alcubierre eredeti papírján, majd egy ideig megalkotva elkezdtem más kulcsszavakat és dolgokat keresni, és mélyebben elmélyültem az elméletben. ”
Míg a koncepciót általában elméleti és nagyon spekulatív jellegű elutasítása miatt elutasították, az utóbbi években új életet kapott. Ennek nagyrészt dr. Harold “Sonny” White, a fejlett hajtómű csapata vezetõje a NASA Johnson Űrközpont Fejlett hajtófizikai laboratóriumában (más néven “Eagleworks Laboratory”).
A 2011-es 100 éves csillaghajó-szimpóziumon Dr. White megosztotta az Alcubierre metrika néhány frissített számítását, amelyekről „Warp Field Mechanics 101” című bemutató tárgyát képezte (és egy azonos nevű tanulmányt). Dr. White szerint az Alcubierre elmélete megalapozott, de komoly tesztelésre és fejlesztésre volt szükség. Azóta ő és kollégái ezt a dolgot csinálták az Eagleworks Labon.
Hasonlóképpen, Agnew tudományos karrierje nagy részét a láncmechanika mögötti elmélet és mechanika kutatásával töltötte. Dr. Jason Cassibry - a mechanikai és repüléstechnikai egyetemi docens és az Egyesült Arab Emírségek Propulziós Kutatóközpontjának egyetemi tanára - mentorálása alatt Agnew munkája egy olyan tanulmány csúcspontja volt, amely a láncmechanikai kutatások által felvetett fő akadályokra és lehetőségekre irányul.
Amint Agnew elmondta, az egyik legnagyobb a tény, hogy a „lánchajtás” fogalmát a tudományos körökben még mindig nem veszik túl komolyan:
“Tapasztalataim szerint a lánchajtás megemlítése hajlamosak kuncogásokat idézni a beszélgetésbe, mert ez annyira elméleti és közvetlenül a tudományos fantasztikán kívül esik. Valójában gyakran elutasító megjegyzésekkel találkoznak, és valami teljesen furcsa, példaként használják, ami érthető. Tudom, hogy a saját esetemben kezdetben szellemileg ugyanabba a kategóriába csoportosítottam, mint a tipikus superluminalis fogalmakat, mivel nyilvánvalóan mind megsértik a „fénysebesség a végső sebesség” feltevést. Csak akkor, amikor alaposabban belemerültem az elméletbe, rájöttem, hogy ezeknek nem merülnek fel ezek a problémák. Úgy gondolom, hogy sokkal nagyobb érdeklődés mutatkozik majd, ha az egyének belemerülnek az elért haladásba. Az ötlet történelmileg elméleti jellege önmagában szintén valószínűleg visszatartó ereje, mivel sokkal nehezebb észlelni a jelentős előrehaladást, ha kvantitatív eredmények helyett egyenleteket nézünk.“
Miközben a mező még gyerekcipőben áll, számos közelmúltbeli fejlesztés segített. Például a természetben előforduló gravitációs hullámok (GWS) felfedezése a LIGO tudósok által 2016-ban, amelyek egyaránt megerősítették az Einstein egy évszázaddal ezelőtti előrejelzését, és bizonyítják, hogy a láncvesztés alapja létezik a természetben. Amint Agnew rámutatott, ez talán a legjelentősebb fejlemény, de nem az egyetlen:
“Kb. Az elmúlt 5-10 évben nagyszerű előrelépés történt a hajtóerő várható hatásainak előrejelzése, az annak megvalósulásának meghatározása, az alapvető feltételezések és koncepciók megerősítése, valamint a személyes kedvencem alapján , az elmélet laboratóriumi tesztelésének módjai.
„A LIGO felfedezése néhány évvel ezelőtt véleményem szerint óriási előrelépést jelentett a tudományban, mivel kísérletileg bebizonyította, hogy az űrtartalom hatalmas gravitációs mezők jelenlétében„ elveszítheti és hajlíthat ”, és ez terjed a az univerzum oly módon, hogy meg tudjuk mérni. Korábban volt egy megértés, hogy valószínűleg ez a helyzet, Einsteinnek köszönhetően, de most már biztosan tudjuk. ”
Mivel a rendszer a téridő kibővítésére és tömörítésére támaszkodik, mondta Agnew, ez a felfedezés bebizonyította, hogy ezeknek a hatásoknak némelyike természetesen fordul elő. "Most, hogy tudjuk, hogy a hatás valódi, véleményem szerint a következő kérdés:" Hogyan tanulmányozhatjuk, és miként tudjuk saját magunkkal generálni a laboratóriumban? "" - tette hozzá. "Nyilvánvaló, hogy valami ilyen hatalmas idő- és erőforrás-befektetés lenne, de óriási előnyökkel járna."
Természetesen a Warp Drive koncepció további támogatást és számos előrelépést igényel, mielőtt a kísérleti kutatás lehetséges lesz. Ezek magukban foglalják az elméleti keretrendszer fejlődését, valamint a technológiai fejlődést. Ha ezeket egy hatalmas kihívás helyett „harapásméretű” problémáknak tekintik - mondta Agnew, akkor biztosan haladást kell elérni:
„Lényegében a lánckerekes hajtáshoz szükség van arra, hogy az űrtartalmat kibővítsük és összehúzzuk az akarat szerint és helyi módon, például egy kis tárgy vagy hajó körül. Biztosan tudjuk, hogy például a nagyon magas energia sűrűség, például EM mezők vagy tömeg formájában, görbülést okozhat az űridőben. Hatalmas összegekbe telik, a jelenlegi elemzésünkkel azonban ezt megteszik. ”
„A műszaki területeken a műszaki területeknek meg kell próbálniuk a berendezéseket és a folyamatokat a lehető legnagyobb mértékben finomítani, ezáltal a magas energia sűrűség megbízhatóbbá téve. Úgy gondolom, hogy van esély arra, hogy amint a hatás laboratóriumi léptékben megismételhető, sokkal mélyebb megértést fog eredményezni a gravitáció működéséről, és megnyithatja az ajtót néhány még fel nem fedezett elmélet vagy kiskapu számára. Összefoglalva azt gondolom, hogy a legnagyobb akadály az energia, és ezzel együtt járnak technológiai akadályok, nagyobb EM-mezőkre, érzékenyebb berendezésekre stb.“
Az Alcubierre koncepciójának legnagyobb kihívása továbbra is a láncbuborék létrehozásához szükséges pozitív és negatív energia mennyisége. Jelenleg a tudósok úgy vélik, hogy a buborék előállításához szükséges negatív energia sűrűség fenntartásának egyetlen módja az egzotikus anyag. A tudósok azt is becsülik, hogy a teljes energiaigény megegyezik a Jupiter tömegével.
Ez azonban jelentős csökkenést jelent a korábbi energiabecslésekhez képest, amelyek azt állították, hogy ehhez az egész univerzummal egyenértékű energiatömeg szükséges. Ennek ellenére az egzotikus anyagok Jupiter-tömegű mennyisége továbbra is meglepően nagy. Ebben a tekintetben továbbra is jelentős előrelépést kell tenni az energiaigény csökkentése érdekében, hogy valami reálisabb legyen.
Ennek egyetlen előrelátható módja a kvantumfizika, a kvantummechanika és a metaatermékek további előrelépése - mondja Agnew. Ami a műszaki oldalt illeti, további előrelépésre van szükség a szupravezetők, interferométerek és mágneses generátorok létrehozásában. És természetesen ott van a finanszírozás kérdése, amely mindig kihívást jelent, ha olyan koncepciókra gondolunk, amelyeket „odakint” tekintünk.
De amint Agnew kijelenti, ez nem egy leküzdhetetlen kihívás. Tekintettel az eddig elért haladásra, vannak
“Az elmélet eddig megerősítette, hogy érdemes folytatni, és most már korábban könnyebb bizonyítékot szolgáltatni annak jogszerűségéről. Az erőforrások elosztásának indoklása szempontjából nem nehéz belátni, hogy ha a Naprendszerünkön, akár galaxisunkon kívül is felfedeznénk az óriási ugrást az emberiség számára. És a technológia növekedése, amely a kutatás határainak eltolódásából származik, minden bizonnyal hasznos lenne. ”
Mint az avionika, a nukleáris kutatás, az űrkutatás, az elektromos autók és az újrafelhasználható rakétaverősítők, úgy tűnik, hogy az Alcubierre Warp Drive az egyik olyan koncepció, amelynek küzdenie kell a felfelé vezető úton. De ha ezek a többi történeti eset valamilyen utalást mutat, akkor ez végül átmehet egy visszatérési ponton, és hirtelen teljesen lehetségesnek tűnik!
És mivel az exoplanetekkel (a csillagászat egy másik robbanó területe) egyre inkább foglalkozunk, nem hiányzik az emberek abban a reményben, hogy küldetéseket küldenek a közeli csillagokhoz potenciálisan lakható bolygók keresésére. És amint a fent említett példák bizonyosan bizonyítják, néha minden, ami a labda gördüléséhez szükséges, jó lökést jelent ...
Felső kép - “IXS Csillaghajó ”. Hitel és ©: Mark Rademaker (2016)
