19 augustus 2022

Dagdromen over verre ruimtereizen

Volledig hypothetische weergave van hoe het eruit zou kunnen zien als je vliegt op “warpsnelheid”

Zoals bekend, zijn er al decennia plannen om naar de Rode Planeet te reizen. Als dat zou lukken zou dat beschouwd worden als een gigantische doorbraak in de bemande ruimtevaart. Maar wat als we ooit echt ver willen reizen? Naar andere sterren bijvoorbeeld? Met de huidige stand der techniek is dat onmogelijk. Als een technicus ook maar denkt aan bemande interstellaire reizen, zal deze persoon weggezet worden als een fantast – een luchtfietser. Maar hoe terecht is dit? En is het werkelijk verkeerd om te dagdromen over zaken die in de science fiction heel normaal zijn?Hoe moeilijk zijn interstellaire reizen? Het antwoord luidt, weinig verrassend: heel moeilijk. Kijk maar naar de Voyager 1, vaak beschouwd als onze eerste interstellaire ruimtesonde. Het is feitelijk maar een klein geval: het gewicht is nog geen metrische ton. De sonde is druk bezig om het zonnestelsel te verlaten en doet dit met de hoogste snelheid die met de huidige technologie mogelijk is. Voyager 1 is al 33 jaar onderweg en heeft inmiddels een flinke afstand bereikt: 119 keer de afstand tussen de aarde en de zon. Dat lijkt heel wat toch?Nou nee: de dichtstbijzijnde ster (Alpha Centauri) staat op 271.931 keer de afstand tussen de aarde en de zon. Oei. Hoe lang onze eerste interstellaire sonde erover zal doen om deze mijlpaal te bereiken? Hou je vast: 75.000 jaar! Da’s bepaald niet ideaal – vooral niet voor een menselijke bemanning. Tenzij je één of andere gigantische energiebron gebruikt – in combinatie met een futuristisch voortstuwingsmechanisme. Dan wordt het plots een ander verhaal. Maar ja, hoe praktisch is dit?In de jaren ’70 heeft de British Interplanetary Society onderzocht wat er nodig is om een onbemande ruimtesonde binnen 50 jaar naar de Ster van Barnard te sturen (een ster op een afstand van 6 lichtjaar, oftewel 380.000 keer de afstand aarde-zon). Het bleek wel degelijk mogelijk te zijn! Huh? Echt waar? Nou ja…..mogelijk maar zeer onpraktisch. Het geheel zou namelijk 54.000 ton wegen – waarvan 92 procent brandstof. Da’s meer dan 100 keer zwaarder dan het internationale ruimtestation ISS. Het zal niemand verbazen dat dit plan niet is doorgegaan.

Credit: NBC

Maar wat als we mazen in de natuurwetten zouden vinden, om het geheel wat praktischer te maken? Dat zou kunnen werken! Maar aan wat voor soort “mazen” moet je dan denken? Wel, laten we eens kijken naar Star Trek. Daar gebruiken ze een apparaat dat de “warpmotor” wordt genoemd. Hiermee is het mogelijk om sneller dan licht te reizen, zonder de natuurwetten te doorbreken. Maar zo’n warpmotor is toch zeker pure fantasie? Nou…niet persee dus 🙂 Okee. Jullie zullen wel denken “die Olaf van AstroBlogs heeft z’n verstand verloren”. Ik kan jullie niet geheel ongelijk geven: ik weet hoe het klinkt. Maar voordat je stopt met het lezen van dit artikel: heb even geduld en geef me de kans om het uit te leggen. Er bestaan namelijk wiskundige vergelijkingen die mijn bewering staven. Uit deze vergelijkingen blijkt dat dergelijke mazen in de natuurwetten wel degelijk bestaan – het is aan ons om ze te exploiteren.Eén zo’n natuurwet stelt dat het mogelijk is om een warpbubbel te creëren. Hiermee wordt de ruimte voor een ruimtevaartuig samengedrukt, en de ruimte achter het ruimtevaartuig uitgerekt. Dit heeft als resultaat dat de ruimtesonde in korte tijd grote afstanden kan afleggen – ja zelfs sneller dan het licht. Nu lijkt dit een directe overtreding van het elfde gebod: “gij zult niet sneller gaan dan het licht”. Toch is dit niet zo, en daarom is dit een maas in de natuurwetten. Aangezien het de ruimte zélf is die beweegt, zal de ruimtesonde zelf niet sneller gaan dan het licht. Sterker nog: de ruimtesonde staat feitelijk gewoon stil in zijn eigen lokale “bel” van ruimte en tijd. Het is de bel zélf die beweegt. Ergo: geen natuurwet wordt verbroken. Kijk, zo gek ben ik nog niet he!

Nu is een groep echte natuurkundigen, zover ik weet zonder psychiatrisch verleden, van plan om deze maas in de natuurwetten te testen. Ze gebruiken hiervoor een apparaat dat ze een White-Juday Warp Field Interferometer noemen. Ze proberen hiermee het bestaan van micro-warpbubbels aan te tonen. Hoe ze die warpbubbels dan willen maken, vertelt de bron van mijn artikel helaas niet. Sorry! Don’t shoot the messenger! Hoe dan ook, stel dat ze inderdaad bewijzen dat het maken van warpbellen theoretisch mogelijk is. Dan zal het wel lang duren voordat we hier iets mee kunnen, toch?Nou, misschien ook niet: immers, in december 1942 heeft men voor het eerst een demonstratie gegeven van een gecontroleerde nucleaire reactie, met een adembenemende (ahum) energieproductie van een halve watt. Dit bewijs voor het bestaan van gecontroleerde nuclaire reacties leidde in november 1943 tot de ingebruikname van een vier megawatt reactor! Het kan dus snel gaan…Maar laten we eens teruggaan naar de warpbubbel eerder uit het artikel. Zoals gezegd kun je hiermee sneller gaan dan het licht, zonder echt sneller te gaan dan het licht. Maar er zijn meer voordelen, waarmee relativistische effecten vermeden worden. Zo zijn er geen tijdvertragings-effecten: de klok van iemand aan boord zal net zo snel gaan als een klok in Houston (of waar dan ook op aarde). Daarnaast zijn er geen getijdenkrachten binnen de bubbel, en geen G-krachten, want de netto versnelling is nul. Je wordt dus niet tegen je stoelen gedrukt bij het versnellen. Immers: technisch gezien versnel je helemaal niet: het is de ruimte om je heen die dusdanig wordt vervormd, dat het lijkt alsof je sneller gaat dan het licht. Oftewel: er zijn geen nadelige effecten voor de bemanning van het ruimteschip.

Credit: Anderson Institute

Nou, dat klinkt allemaal mooi. Maar hoe zit het dan met de benodigde brandstof? Eerdere onderzoeken hebben immers laten ziet dat een hoeveelheid materie met het gewicht van Jupiter noodzakelijk is voor het creëren van een bruikbare warpbubbel. Recente onderzoeken laten echter zien dat een hoeveelheid materie van 500 kilo voldoende is. Het is hierbij wel belangrijk dat de vorm en dikte van de warpbubbel geoptimaliseerd worden. Toch is er nog één laatste probleem: 500 kilo klinkt praktisch zat, maar 500 kilo wat precies? Nou: exotische materie met een negatieve druk. Helaas pindakaas: dat is nog altijd science fiction. Hoewel er wiskundige vergelijkingen zijn, die het bestaan van dergelijke materie niet uitsluiten. Het blijft dus allemaal mogelijk – zolang we maar blijven dromen en niet opgeven. Ooit zullen een manier hebben om op praktische wijze te reizen naar de sterren. Dat beloof ik. Bron: Icarus Interstellar.

Comments

  1. Reizen met warpbubbels? Het klinkt zoals je zegt science fiction. Maar dat hebben we vaker gehoord bij diverse technologieën. Twintig jaar geleden konden we ook niet bedenken dat we nu met een telefoon rondlopen die op internet kan, waarmee je televisie kan kijken, kan navigeren, muziek luisteren, oh… ja en ook nog bellen. Nou Olaf, hou ons op de hoogte van die ontwikkelingen.

  2. Zucht…..welkeen schoon en hoopvol stukje, Olaf!!
    Enne moge ik jou in goede Startrek-traditie dan weer toewensen dat je maar “long and prosper” mag doorleven en nog veel meer van dit soort astro-zielstrelend proza op astroblogs mag slingeren!!

  3. Jan, niet vergeten vanavond in Warp-speed mijn kant uit te komen, OK? 🙂 Even een long & prosper komend weekend voorbereiden.

  4. “Dat beloof ik.” of bedoelde je “Dat geloof ik.”

    Leuk stukje en zoals Arie al zei, zijn er veel meer technologieen in de loop der jaren toegepast waarvan men eerder dacht dat het sf was. Dus waarom niet. Ik hou wel van dit soort artikelen die onze fantasie prikkelen.

    Ik zag vandaag ook een twitterbericht van astroversum.nl voorbij komen met zelfde onderwerp. Was jij daar ook door getriggerd?

    • Olaf van Kooten zegt

      Het klopt dat ik de “inspiratie” van mijn blogje haalde van een Nederlandse wetenschapssite, maar dat was Scientias, niet Astroversum. Wel grappig trouwens om te zien hoe drie Nederlandstalige sites, in principe van dezelfde bron, toch met geheel eigen “bewerkingen” komen van het bronartikel 🙂

      Het moest inderdaad “dat beloof ik” zijn.

      @Rudy: wederom bedankt voor je interessante achtergrondinfo 🙂

      • En dan gelijk als eerste staan in de top drie van de meest gewaardeerde Astroblogs. Het kan niet op. 😉
        Ik merk trouwens dat de frequentie van Astroversum heel wisselend is. Soms is er weken of maanden niets en dan plots weer een hoos aan berichten.

  5. De orginele publicatie van Harold White zit helaas achter een paywall, maar in een andere (*) geeft hij een samenvatting hoe warpbubbels gemaakt en gemeten kunnen worden. Het uitgangspunt is een brane kosmologie en de eerste wet van de thermodynamica. In het model van White geeft een positieve energiedichtheid de negatieve druk en dit lijkt op hoe kosmologische donkere energie werkt. Experimenteel zou een bubbel gemeten kunnen worden met een interferometer. De bubbel ontstaat door een ring van plasma te gebruiken, of door een ring van condensators met een hoge elektrische spanning. Volgens White en z’n maatje: “[…] This led to the remarkable discovery that a spacecraft’s spacetime expansion boost in the Alcubierre warp spacetime actually represents a movement of the spacecraft off our local brane (3 + 1 dimensional spacetime) and into the higher dimensional bulk space. The Alcubierre warp spacetime expansion boost merely acts as a scalar multiplier acting on an initial velocity. The consequence of this is that the equation of state for the energy density and pressure that induces this effect is equivalent to the dark energy equation of state and the equation of state for the vacuum energy in space. This suggests a conceptual laboratory experiment whereby a toroidal positive energy density induces a negative pressure warp field.”

    (*) The Alcubierre Warp Drive in Higher Dimensional Spacetime, White/Davis.
    http://www.earthtech.org/publications/davis_STAIF_conference_2.pdf

  6. Rob+Heusdens zegt

    We kunnen het proberen met donkere materie. Misschien heeft dat wel die eigenschappen. Negatieve massa iemand?

Speak Your Mind

*

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: