NASA ingenieur ontwerpt de ‘Helical Engine’ voor brandstofloze ruimtereizen

De ‘Helical Engine’ is een concept ontwerp van aandrijving voor ruimteschepen bedacht door NASA ingenieur David Burns. Burns is verbonden aan NASA’s Marshall Space Flight Center te Alabama. Zijn aandrijving maakt gebruik van massaveranderende effecten die optreden bij snelheden in de buurt van die van het licht. Burns deelt zijn ontwerp op een NASA server.

Het artikel is een schets van een idee, geen wetenschappelijk getoetst werk*. Burns geeft toe dat het basisconcept niet bewezen is, het is niet door experts beoordeeld en er kunnen wiskundige fouten in staan. De voorgestelde “schroefmotor” van Burns zou een reactieloze aandrijving zijn vergelijkbaar met de EM-Drive, begin 2000 stelde de Britse uitvinder Roger Shawyer de EM-aandrijving voor, die gevangen microgolven zou omzetten in stuwkracht, en zou dus in strijd zijn met de derde bewegingswet van Newton. Burns’ Helical Engine en de EM-Drive zijn beide ‘reactieloos’, omdat ze in tegenstelling tot traditionele raketten en stuwraketten geen drijfgas uitstoten. In wezen zijn alle raketten gebaseerd op de derde bewegingswet van Newton, die zegt dat voor elke kracht die je op je raket uitoefent, er een gelijke tegenkracht op iets anders moet worden toegepast. Voor een raket is dat een type brandstof. Werp heet gas met hoge snelheid uit de achterkant van je raket, en volgens de derde wet van Newton gaat de raket vooruit.

Een reactievrije aandrijving is anders. Het zou de raket stuwen zonder brandstofuitstoot, dus je hebt niet al dat extra gewicht aan brandstof nodig. Het enige dat nodig is is stroom van zonnepanelen of een fusiereactor. Echter reactievrije motoren schenden de derde wet van Newton. Het ‘helisch’ principe is als een doos die op een wrijvingsloos oppervlak staat. In deze doos bevindt zich een staaf waar een ring langs kan glijden. Als een springveer in de doos de ring een duw geeft, dan schuift die langs de staaf de ene kant op, terwijl de doos een terugslag krijgt in de andere richting. Als de ring het einde van de doos bereikt, stuitert hij terug – en verandert de richting van de terugslag die de doos ervaart ook. Dit is het principe van ‘actie is reactie’ en onder normale omstandigheden zorgt dat ervoor dat de doos heen en weer beweegt.

Maar wat als de massa van de ring veel groter is als hij de ene kant op beweegt dan wanneer hij de andere kant op gaat? Dan geeft hij de doos een grotere duw aan het ene uiteinde dan aan het andere. Actie zou reactie overtreffen en de doos zou in één richting versnellen. Een veranderende massa is niet verboden binnen de natuurkunde. De speciale relativiteitstheorie van Einstein stelt dat objecten zwaarder worden als hun snelheid de lichtsnelheid nadert. In deeltjesversnellers is het nodig om rekening te houden met dit effect. Een simplistische uitvoering van Burns’ concept is dan ook om de ring te vervangen door een cirkelvormige deeltjesversneller. Daarin worden ionen tijdens één beweging van de ring versneld tot bijna de lichtsnelheid, en vertraagd tijdens de volgende. Burns denkt echter erover de doos en de staaf weg te laten en de deeltjesversneller te gebruiken voor zowel de heen en weer gaande beweging als de cirkelbeweging. In dat geval zou de versneller de vorm moeten hebben van een helix.

De versneller zou zo’n 200 meter lang en 12 meter in diameter moeten zijn en een vermogen van 165 megawatt nodig hebben om 1 newton aan stuwkracht te genereren. Dit is zeer weinig en daardoor zou de motor alleen behoorlijke snelheden kunnen bereiken in het vacuüm van de ruimte. ‘De motor zou 99 procent van de lichtsnelheid kunnen bereiken, als je maar genoeg tijd en vermogen hebt’, aldus Burns. Tevens is hij er zich zeer van bewust bewust dat het net zoiets kan worden als de EM drive, begin 2000 stelde de Britse uitvinder Roger Shawyer de EM-aandrijving voor, die gevangen microgolven zou omzetten in stuwkracht, maar er is nooit aangetoond dat het werkt. Toch houdt Burns stug vol met het onderzoek en doet dit alles op eigen initiatief zonder steun van NASA. Zijn artikel is recent gepubliceerd en te lezen als PDF. Bronnen; NewScientist, UniverseToday, NASA

*_{https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20190029657}