Térhajtómű a valóságban

Másfél éve történt hogy Harold White fizikus bejelentése megrázta az aeronautikai szakértőkön túl az egész tudományos világot: tudósokból álló csapatával elkezdtek dolgozni egy fénysebességnél gyorsabb utazást lehetővé tevő hajtóművön. Tervezetük lényege az Alcubierre-hajtómű zseniális átalakítása, és a kész motor akár hetek alatt a közelebbi naprendszerekbe képes repíteni egy űrhajót, ráadásul az Einstein-féle relativitás-elmélet megsértése nélkül. Megkerestük White urat a NASA-nál és megkértük, magyarázza el hogyan is működne mindez a valóságban.

A fenti illusztráción egy Vulkán parancsnoki hajó látható a Star Trekből, a rajta levő Alcubierre-hajtómű egyébként az EvE SOE-hajóihoz is hasonló. A kép tulajdonosa a CBS.

De mi is ez az Alcubierre-hajtómű?

Az ötlet akkor jutott White eszébe amikor Miguel Alcubierre fizikus figyelemre méltó elméletén töprengett. Egy 1994-es publikációjában (“Térhajtómű: Hipergyors utazás az általános relativitáson belül”), Alcubierre egy olyan modellt javasolt ahol a téridő az űrhajó előtt és mögött megváltoztatásra kerül.

Michio Kaku professzor White elképzelését egyenesen “útlevél a világegyetembe” néven illette. Egy olyan jelenség segítségével működik ami lehetővé teszi a tér összehúzását és kibővítését, lerövidítve a távolságot a csillagközi célpontok között. Lényegében a hajó mögötti tér felpumpálása nyomná előre a hajót, az utasok pedig a gyorsulás teljes hiánya mellett is mozgást érzékelnének.

White számításai szerint az ilyen hajtómű akár két hét alatt eljuttathat az Alpha Centaurira egy űrhajót 4.3 fényév távolságra.

A hajtómű két módosított félgömbnyi térbuborékot hoz létre, egy összehúzódót és egy tágulót. Így a “hígabb” tér felé lökődne a hajó, miközben a “sűrű” tér tolná hátulról.

“Jusson eszünkbe hogy a fénysebsséget nem lehet átlépni, ugyanakkor a térsűrűség gyúrható bármilyen sebességnél” mondta White. “Ám mivel a téridő nagyon merev, ezért a sűrítése-lazítása rendkívül energiaigényes, gyors utazáshoz erős energiaforrás szükséges.”

Valójában a korai számítások szerint borzalmasan nagy energia kellene egy ilyen hajtómű effektív működtetéséhez – lényegében a Jupiterével azonos tömegenergia (317 Föld-tömegnyi). Csalódottan félresöpörték tehát az elméletet, praktikum szempontjából teljességgel hasznavehetetlennek ítélve. Nagyon úgy tűnt, hogy bár a lehetőség adott, képtelenség működtetni.

“Mégis van remény” jelentette ki White: “Az elmúlt időszakban végzett újabb elemzések alapján kiderült: a hajtómű-geometria kulcsfontosságú.”

Az új formaterv

Két éve ugyanis, az orlando-i “Százéves Csillaghajó Project”-beli előadására készülve White újra áttekintette kutatásában a mezőegyenletek érzékenységi analízisét, és megdöbbentő különbségeket tapasztalt különböző designoknál: “a legelső tervek pusztán matematikai alapon működtek, de aztán rájöttem hogy ha vastagabbra változtatom a vákumenergia-gyűrűt – vékony övforma helyett lyukas fánk formájúra – és rezonáltatva hergelem a térbuborékot, több nagyságrenddel kevesebb energia szükséges a kívánt effektus létrehozásához.”

Egy évvel később, Atlantában, ugyanezen a konferencián mutatta be a jelentősen optimalizált hajtóműterveket: már csak egy űrszonda (Voyager 1) súlyú energiatömeg kell a hajtómű működtetéséhez. Ez az eredeti energiaigényhez képest kb. semmi, mindössze 730 kg!

Vissza a papírmunkához

Elméletileg persze mindez szép és jó. De mivel immár a NASA is támogatásáról biztosította, ideje volt előállni valami kézzelfogható eredménnyel. White végre valódi kutatásokkal kezdhette bizonyítani elméletét.

“Egy módosított Michelson-Morley interferométert használunk ellenőrzésre, ez az eszköz a mikroszkopikus téridő-változások mérését hivatott szolgálni. Esetünkben az interferométer egyik érzékelőjének a távolságát mérjük, miközben teszthajtműveinket energiával töltjük fel a közelében.” White és munkatársai a leendő hajtóműnél jóval kisebb, tizedmilliónyira kicsinyített méretben, lézerekkel bolygatják a téridő szerkezetét.

Természetesen a NASA-nak esze ágában sincs interferométert építeni űrhajóra, tesztelésre azonban kiválóan megfelel.

“Kiindulásként egy nagyerejű energiagyűrűt hozunk létre – egyébként kékes fényhullámhosszon szabad szemmel látható is a laborban -, több tízezer volttal terhelünk kerámiakondenzátorokat. Aztán addig kalibráljuk az interferométeren belül a szubtérmezőt amíg direktben generáljuk a negatív vákumenergiát.”

White rámutatott hogy a Kazimir-effektus és a terhelt térben megjelenő különböző fizikai jelenségek szinergiája jelenthet megoldást, a részkísérletek eredményeként pedig elindulhat a valódi hajtómű gyártása.

Születésre várva

Tekintettel arra hogy mennyire fantasztikus és meseszerű ez az egész, megkérdeztük White-ot, valóban hisz-e abban hogy a térhajtóműves űrhajó a közeljövőben megvalósul:

“Matematikailag a mezőegyenletek tökéletesen bizonyítják a működését, de a kutatási eredményeket praktikumba kell ültetni, és mindig ez a legnehezebb. Jelenleg a Chicago Pile momentumra várunk, hogy praktikus példával éljek: 1942 vége felé az emberiség először hozott működésbe nukleáris reaktort, a Chicago-i Egyetemen. Kemény fél watt volt a teljesítménye, még arra sem elegendő hogy egy lámpaizzót kivilágítson. Mégis, egyetlen évvel később már elkészült az első 4 megawattos reaktor, ami egy kisváros energiaellátását egyedül is képes volt biztosítani. A létezés bizonyítása a fontos, nem a mértéke.”

Óvatos megközelítései ellenére White biztos abban hogy egy valós térhajtómű alaposan felbolygatja majd a végtelen univerzummal kapcsolatos jelenlegi álláspontunkat.

“Ez a kiskapu, ami a megkerülhetetlen általános relativitás-elmélet csücskében lapul, elképesztő mértékű sebességet adhat az emberiségnek minden tekintetben. Ráadásul az idő azonos mértékben telne a Földön és az űrhajóban, kevesebb lemondással járna az utazás. Jelenleg a kísérlet kifinomultabb eredményei nehezen érthetőek laikusok számára, méricskélünk, pontosítunk, újratervezünk amíg elnyerjük a végső formát és belső felépítést. Rendkívül komplex munka. Sokkal többet nem mondhatok.”

Mindez teljességgel érthető is, de hála eddigi kutatásainak már van valami amit mindannyian nyertünk a munkájával: megújult, friss reménnyel telve várja az emberiség azt a tudományos áttörést amire az ősidők óta várunk – ha a téridő megregulázásával legyőzzük a teret és az időt, “új világokat lelhetünk, új életformákat és új civilizációkat ismerhetünk meg, büszkén utazva mindenhova ahol ember még nem járt” (Kirk kapitány).

Forrás: https://io9.com/5963263/how-nasa-will-build-its-very-first-warp-drive

Köszönjük Salvia az újabb cikket.