De meetopstelling. Als de ruimte binnen de orus inkrimpt of uitzet, verandert dat het zeer gevoelige interferentiepatroon. Bron: NASA

Hoe werkt de warp drive die NASA nu aan het testen is?

Er is september 2012 de nodige publiciteit geweest rond een claim van NASA-onderzoekers, dat zij in staat zouden zijn om een zogeheten warpveld op te wekken. Hoewel de meetopstelling waarmee de ruimtetijdvervorming wordt gemeten uitgebreid wordt beschreven, is het opmerkelijk stil rondom het interessantste onderdeel. Namelijk de ring, die het warpveld op zou wekken. Hoe zouden White en zijn groep dit warpveld op willen wekken? Een uitstapje naar frame dragging en onverklaarbare anomalieën bij supergeleiding.

Wiskundig gezien en volgens de algemene relativiteitstheorie kan het Alcubierre warpveld bestaan. Zullen we op een dag sneller dan het licht kunnen gaan?
Wiskundig gezien en volgens de algemene relativiteitstheorie kan het Alcubierre warpveld bestaan. Zullen we op een dag sneller dan het licht kunnen gaan?

Massa-anomalie
Het verhaal begint bij het vaststellen van een merkwaardig effect in supergeleiders.  Volgens de heersende en ook best werkende theorie voor het beschriiven van supergeleiding, die van Bardeen, Cooper en Schrieffer (het drietal kreeg voor hun werk de Nobelprijs natuurkunde in 1972) vormen elektronen in supergeleiders paren, de zogeheten Cooperparen. Deze elektronenparen kunnen ongehinderd door het supergeleidende materiaal bewegen, waardoor de elektrische weerstand nul is. Wordt meer energie aan een Cooperpaar toegevoerd dan de binding aankan, bijvoorbeeld door botsingen met hoge-temperatuur fononen (trillingsquanta), dan valt het paar uit elkaar en stopt het materiaal supergeleider te zijn. De reden waarom supergeleiding alleen bij lage temperaturen lukt.  Cooperparen hebben een bepaalde massa, immers dat hebben de elektronen waar ze uit bestaan ook. Om precies te zijn: een kleine fractie minder dan twee elektronmassa’s, immers: massa is evenredig aan energie en omdat de elektronen samen een Cooperpaar vormen, is hun totale energie lager dan twee losse elektronen).

Nu blijkt uit zeer nauwkeurige metingen van Tate (1998) die daarna bevestigd zijn door andere onderzoekers, dat de massa van elektronen in Cooperparen afwijkt van die door de BCS theorie voorspeld word in ‘klassieke’ supergeleiders, zoals niobium (die verder goed begrepen worden). Hoge-temperatuur supergeleiders zijn überhaupt nog steeds een raadsel. Om precies te zijn: de Cooperparen blijken een tienduizendste elektronmassa zwaarder te zijn dan BCS en de algemene relativiteitstheorie voorspellen (1). Tot nu toe is er nog geen theoretisch natuurkundige geweest, die met klassieke natuurkunde een bevredigende verklaring kon geven. Martin Tajmar veronderstelt dat deze bizarre toename van massa wordt veroorzaakt door een vrij onbekend fenomeen: gravitomagnetisme, dat de Cooperparen op de een of andere manier extra massa verschaft.

Wat is gravitomagnetisme?
Gravitomagnetisme is niets nieuws. Analoog aan de effecten van bewegende elektrische lading, die een magnetisch veld opwekt, bestaat er ook voor zwaartekracht een dergelijk effect. Dit Lense-Thirring effect is al ruim een halve eeuw geleden voorspeld en kort geleden door de Gravity B probe aangetoond. Het Lense-Thirring effect (frame dragging effect) komt er op neer dat in de buurt van een rondtollend zwaar voorwerp, zoals de aarde of nog beter: een pulsar, ruimtetijd wordt meegesleept, zodat voorwerpen die zich in een baan om de pulsar bevinden, ook gaan rondtollen. Rond de aarde is dit effect zeer zwak en zelfs de Gravity Probe B satelliet had de grootste moeite om deze voorspelling van de algemene relativiteitstheorie te verifiëren. Dit is ondertussen toch gelukt. Voor meer achtergronden over gravitomagnetisme, zie hier.

Van gravitomagnetisme naar zwaartekracht
Gravitomagnetisme staat ruwweg tot zwaartekracht als magnetisme tot elektriciteit. Ruwweg, want er bestaat uiteraard geen negatieve zwaartekracht voorzover we weten.  De vergelijkingen die gravitomagnetische beschrijven lijken sterk op de Maxwellvergelijkingen voor elektromagnetisme, alleen een minteken verschilt. Zoals een wisselend gravitatieveld gravitomagnetisme opwekt, zo wekt een wisselend gravitomagnetisch veld zwaartekracht op. Zo kan je een gravitomagnetische versneller bouwen. Stel, je zou in staat zijn een aantal extreem dichte rondtollende ringen te construeren met de massa van een kleine ster. Stel, die ringen vormen samen een soort torus. Dan wekken ze door hun rotatie een gravitatieveld op, waardoor bijvoorbeeld een ruimteschip zonder voelbare versnelling bijna tot de lichtsnelheid zou kunnen versnellen. De energie wordt dan geleverd uit de rotatie-energie van de ringen.

Hoe wek je gravitomagnetisme op zonder een pulsar bij de hand?
Uiteraard is het niet erg praktisch om neutronensterren om elkaar in een cirkelvormige baan te laten draaien. Al was het maar dat we daar in het zonnestelsel niet genoeg materie voor hebben. En je smartphone en computer in een smeulend hoopje metaal zullen veranderen, omdat de bijbehorende magneetvelden extreem sterk zijn. Tajmar vermoedt dat het mogelijk is om met roterende supergeleiders gravitomagnetisme op te wekken en wel in veel sterkere mate dan volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie kan. Dit op grond van het gemeten massaeffect, dat vele miljoenen malen groter is dan de algemene relativiteitstheorie voorspelt. Vervolgexperimenten van Tajmar vonden inderdaad een meetbaar gravitomagnetisch effect, maar een Nieuw-Zeelandse onderzoeksgroep slaagde er niet in zijn meting te reproduceren. Op dit moment is het daarom nog de vraag of het werkt.

De meetopstelling. Als de ruimte binnen de orus inkrimpt of uitzet, verandert dat het zeer gevoelige interferentiepatroon. Bron: NASA
De meetopstelling. Als de ruimte binnen de orus inkrimpt of uitzet, verandert dat het zeer gevoelige interferentiepatroon. Bron: NASA

Hoe werkt de NASA warpdrive (niet)?
Centraal in de proefopstelling die door White wordt beschreven staat een zogeheten Michelson-Morley interferometer.  Met een primitieve versie van dit apparaat werd in 1868 voor het eerst aangetoond dat er niet zoiets als een ether bestond (tenzij de ether ook de interferometer zelf deed inkrimpen). Dit leidde uiteindelijk tot de ontwikkeling van Einsteins relativiteitstheorie. Deze interferometer is nu uitgerust met een laser, wat het een extreem gevoelig apparaat maakt, waarmee verschuivingen van fracties van nanometers zijn vast te stellen.  Dit apparaat wordt in het NASA-experiment van White en zijn groep gebruikt om de vervorming van  ruimtetijd vast te stellen binnen een torus onder hoge spanning, waarover door White verder geen mededelingen worden gedaan(2) (3).

Uiteraard draait het om die torus. Bekend is dat NASA en luchtvaartgigant Boeing intensieve contacten hebben gehad met de Russische supergeleidingsonderzoeker Evgeni Podkletnov. Podkletnov beweerde dat een roterende supergeleidende schijf het zwaartekrachtsveld er boven tot twee procent afzwakte, wat hem in enorme moeilijkheden bracht. Als het hier om een supergeleidend object gaat (en zowel het werk van Podkletnov als Tajmar laten dit veronderstellen) probeert White vermoedelijk dit effect na te bootsen en te exploiteren.


Bronnen
1. Martin Tajmar en Clovis de Matos, Gravitomagnetic Fields in Rotating Superconductors to Solve Tate’s Cooper Pair Mass Anomaly, ArXiv (2007)
2. Roundup, NASA, Johnson Space Center pagina 8 (2012)
3.  H. White, Warp drive mechanics, NASA (2011) 

30 gedachten over “Hoe werkt de warp drive die NASA nu aan het testen is?”

  1. Wat een verademing dit artikel, en welke toekomst schuilt er in deze mogelijkheden. Ik snap er natuurlijk geen snars van hoe dit werkt, maar heb de stille hoop dat Lukas nog wat snarsrepen voor ons heeft. :)

    1. Helaas, aan mij heb je hier ook niks aan. algemene relativiteit vind ik al moeilijk genoeg zonder al die hocus-pocus!

      Dit soort ‘cutting-edge’ wetenschap is echt voorbehouden aan mensen die zich specialiseren in exact hetzelfde gebied: Als deze wetenschappers praten met andere experts over relativiteit dan begrijpen die experts het ook niet helemaal.

      Een goed voorbeeld:
      Een goede vriend van mij werkt op het moment aan veranderingen van polariteit van lichtstralen die weerkaatst worden door een stuk ijzer-boron-oxide onder invloed van een magnetisch veld. Als hij mij uitlegt waar dat allemaal over gaat begrijp ik ook maar de helft. Dat is heel normaal bij wetenschappers onderling; ieder heeft zijn eigen vakgebied en heeft alleen daar expertise in.

      Dat is de reden waarom universiteiten iedere maand wel één of meerdere colloquia hebben waar ze anderen uitleggen waar ze mee bezig zijn en wat de resultaten tot nu toe zijn. Mocht je in de buurt van een universiteit wonen, dan raad ik je aan eens naar zo’n colloquium te gaan. Ze zijn voor iedereen toegankelijk en worden altijd van te voren aangekondigd op de universiteitswebsite.

  2. De mensheid is verre van klaar om het heelal te gaan verkennen.Zolang we onszelf en de wereld niet op orde hebben is het beter voor onze gezondheid en de gezondheid van ‘anderen’ om stap voor stap ons zonnestelsel te verkennen en eventueel koloniseren maar verder dan dat mogen we nog niet gaan.En iets zegt me dat het ook niet zal lukken tot we een bepaald stadium bereikt hebben.
    We zullen ooit sneller gaan dan het licht maar nog niet onmiddellijk.

    1. Welk stadium bedoel je Zebbie? Volgens mij staat technologische ontwikkeling los van maatschappelijke ontwikkeling omdat er juist een grote kloof is tussen arm en rijk. Ik lees op deze site over mensen als Elon Musk en Peter Diamantis die met hun verworven kapitaal technologie stimuleren, ondanks de miljarden mensen aan de onderkant van de samenleving (met de vorm van een pyramide).
      Ik heb de hoop dat  baanbrekende ontdekkingen als hierboven tot een nieuw paradigma zal leiden, waar we hopelijk allemaal beter van worden.

      Of het creeert een zwart gat, die de hele melkweg verslindt, maar dan zijn we ook af van alle leed op aarde. 

      1. Ik ben een groot voorstander om technologie te gebruiken om het leven van de mens te verbeteren.Daarom ben ik ook een voorstander van the venus project.De bedoeling is juist om technologie te gebruiken om die kloof tussen arm en rijk weg te werken.
        Met het ‘stadium’ bedoel ik dat de mens mentaal of maatschappelijk zoals je het wil noemen niet klaar is om de sterren te gaan verkennen.Stel je voor dat binnen 10 jaar ze een warpship bouwen en naar andere zonnestelsels reizen en daar leefbare planeten vinden of zelfs ander intelligent leven.Wat denk je dat er zal geburen met de huidige mentaliteit?Eerst snel vriendjes proberen te worden maar al snel pogingen ondernemen om de boel naar onze hand te zetten?Voor je het weet zitten we met een galactische oorlog.Stel dat er geen intelligent leven is op die planeten maar wel een soort hof van eden.Dan vrees ik dat bepaalde bevolkingsgroepen het zinkend schip aarde zullen verlaten en de rest vergeten te vertellen over dit paradijs en ons laten rotten.In het beste geval nemen ze een hoop werkers of zeg maar slaven mee.
        Ik ben een groot voorstander van ruimtevaart maar voorlopig moeten we in ons zonnestelsel blijven.We hebben hier genoeg planeten,manen en astroiden om grondstoffen te delven,kolonies op te zetten en te experimenteren.Hebben we maatschappelijk/mentaal orde op zaken en voldoende kennis opgedaan in ons zonnestelsel dan kunnen we verder gaan kijken.

        1. Imperialisme/landjepik zit in onze genen, misschien krijg je er dat uit met genetische manipulatie maar anders niet denk ik.

        2. Precies, rommel blijven we voorlopig toch wel schoppen als soort. De vraag is, moeten we wachten tot we allemaal genetisch gemanipuleerd zijn, of kunnen we anderen met die voorsprong van nature, die kant op sturen?

    2. Zebbie, ik denk dat je hier een heel sterk punt heb, met de uitspraak: dat we eerst op aarde de zaken in orde moeten hebben. Dat er onderzoek in de ruimte gedaan moet worden heb ik nog wel begrip voor. Maar het is wel een miljarden verslindend projekt, terwijl er op aarde nog teveel mensen honger lijden . En zo zijn er nog wel een paar feiten neer te leggen. Zie bv mede naar de landen, die aan ruimte onderzoek investeren. Deze landen kennen doorgaans veel honger en armoede.
      Of het geld nu komt van investeerders of van de grote rijken maakt m.i. niets uit. We kunnen op aarde echt nog wel een tijdje vooruit, als ik het goed begrepen heb nog wel zo’n 4,5 miljard jaar. Maar dan moet je wel willen samenwerken en dat begrip is ver te zoeken. Zou je ook hier kunnen concluderen dat het om macht gaat. Mvg, Paul. :-(

      1. Paul, de vraag is dan ook niet ‘Moeten we eerst op aarde zaken in orde hebben?’ maar eerder ‘Hoe hebben we op aarde eerder de zaken op orde, door ruimtevaartgeld in armoedebestrijding te stoppen of door het verzamelen van grondstoffen uit de ruimte waardoor armoede ook kan verdwijnen’ (Bij dit laatste zijn we na het bestrijden van armoede technologisch wel verder ontwikkeld denk ik). 

        1. Anno, hier kijk ik toch wel even anders naar. Een mooi voorbeeld: de Olie wereld heeft jaar en dag, alle nieuwe ontwikkelingen betreffende andere vormen van energie mogelijkheden, zolang mogelijk tegen gehouden. M.a.w. er zijn heden ten dagen nog genoeg mogelijkheden aanwezig. Die delfstoffen die uit de ruimte zou moeten komen is een te dure aangelegenheid en nog bij lange niet nodig. Zo zou je ook nog veel beter kunnen investeren in recycling en zo zijn er nog vele mogelijkheden. Dus zie ik nog echt niet in, waarom er delfstoffen uit de ruimte moet komen. Net zoals als waterstof, waarvan we nog genoeg van hebben, geeft een ongekende scala aan mogelijkheden. Mvg, Paul. :?

        2. Paul, honger en armoede lijden we hier op aarde, omdat we opzettelijk uitgelokte oorlogen en onderdrukking van volkeren ondergaan. De partijen die dit doen zijn te machtig voor individuele groepjes idealisten met inzicht. Alles hier op aarde eerst in orde maken, zal een illusie blijven als we niet massaal tegengestelde belangen aan die van de elite gaan steunen. Individuele initiatieven als die van Alan Musk bijvoorbeeld, of het theoretisch gedachtengoed van Podkletnov als sprankelend voorbeeld van een visie. Ik zie daar wel degelijk bruikbare alternatieven in, die voor gaan op die van de bestrijding van het resultaat, van allerlei intrigestreken op de  onwetende bevolking.

        3. Andre, ook hier is een oplossing voor nl om een ander speeltje te bedenken voor die kapitaalzwervers, inplaats van oorlog voeren etc. ;) Mvg, Paul.

  3. Ik heb alle video’s bekeken en begrijp nu, dat dit absoluut onbekend terrein is voor de wetenschap. E.e.a. wordt zelfs aangegeven als een verboden wetenschap, in de interviews die Podkletnov geeft. Professor Podkletnov is bijzonder openhartig over de resultaten van de onderzoeken, die hij samen met andere geleerden heeft gedaan. Hij vertelde daarbij ook hoe ongeveer de opstellingen bij de experimenten in elkaar zitten. Het meest intrigerende vond ik zelf het experiment, waarbij men twee gelamineerde schijven liet ronddraaien om hun as, op afstand, tegenover elkaar. Vervolgens werd met behulp van een van de Graaf generator, een spanning opgewekt van 2000 000 volt tussen de beide schijven. Op het moment van de spanningsoverslag, ontstond gedurende 1 miljoenste seconde een impulsmoment. Met het opvoeren van de frequentie,  bleef dit impulsmoment toenemen, en men bleek zelfs een boek van de experimenteertafel af te kunnen duwen. Tijdens latere experimenten kon men zelfs metalen buigen op afstanden, die overigens niet werden aangegeven. Wel werd vermeld dat het impulsmoment van de straal op afstand niet veranderde, en dat de geschatte snelheid van de bundel, die van het licht, circa 64 maal overschreed. Niemand heeft tot nu toe begrepen hoe dit werkt, de ontdekking van dit verschijnsel was een toevalligheid.

    Over de schijven zegt Podkletnov, dat ze zijn opgebouwd uit telkens twee delen op elkaar, (laminaat) waarvan één deel supergeleidend is en het andere niet. De samenstelling is ongeveer gelijk, maar verschilt net genoeg om de één wel supergeleidend te maken, de andere zoals gezegd niet.

    Als zo’n samengestelde schijf voldoende gekoeld is, en spint met ongeveer 5000 rpm, verplaatsen zich elektronen uit de normale schijf (niet supergeleidend) naar de supergeleidende schijf, en vormen Cooperparen. Dit geheel wordt dan weer beschreven als een Bose-Einstein condensaat. 

    De rotatie van de schijven wordt aangegeven als een niet relativistische beweging, omdat de roterende beweging als absoluut wordt beschouwd, ze kan daarom niet relatief zijn. Verder wordt verklaard dat het Bose-Einstein condensaat als gevolg van deze roterende beweging, een interactie ondergaat met subatomaire deeltje in de ruimte. Hoe groter nu de spin, des te groter de interactie, welke nog versterkt kan worden door de al beschreven opgevoerde frequentie. Podkletnov noemde het geheel als experimentele opstelling, een “Impuls Gravitatie Generator”.

    Als men met dit systeem een ruimteschip zou uitrusten, kun je je in principe  dan theoretisch verplaatsen met 64 maal de lichtsnelheid, omdat het de ruimte zelf is, die je vervormen gaat.

    Zelf kon ik daar nog wel een toepassing aan toevoegen:

    Richt zo’n straal op de Jupiteratmosfeer; deze zal daarop een impulsmoment uitoefenen, waardoor atmosferische gassen, zoals helium en andere edelgassen, naar een punt buiten de aantrekkingskracht van de planeet worden getransporteerd. Daar kunnen ze opgevangen worden in scheidings-installaties, en voor andere doeleinden beschikbaar komen.

    Verder kan zo een gericht moment uitgeoefend worden, op astroiden op weg naar de aarde, of juist bewerkstelligen dat deze in een baan om de aarde terechtkomen. De ruimte exploratieperspectieven komen dan zo wel erg in de nabije toekomst te liggen. Er zijn talloze mogelijkheden die ik hier niet kan beschrijeven, het zijn er teveel. Wat mij echter wel duidelijk is geworden, is het waarom van de door podkletnov ontdekte vinding geheim moest blijven….Het gaat om militaire en strategisch, economische belangenverstrengeling, zo lijkt het althans. Tenminste, als dit geen nep is. :)

    1. Vervolg:

      Het verdiend aandacht dat Podkletnov vermeldde, dat ook andere materialen dan supergeleidende combinaties werkten tijdens de experimenten. Alsmede ook snel roterende magnetische velden. Podkletnov werd zich van de noodzaak daarvan bewust, om dat de oorspronkelijke schijven, de enorme middelpuntvliegende krachten (centrifugaal krachten) niet aankunnen en uitelkaar spatten.

      1. Andre, als deze leek het nu goed begrijp, zeg je het volgende: Dat er een mogelijk systeem bestaat om delfstoffen, die aanwezig zijn in een astroiden naar de aarde te delegeren en deze in bv in een woestijn te laten landen en hier de desbetreffende delfstoffen uit te halen? of begrijp ik het verkeerd? Mvg, Paul.

        1. Op aarde, maar ook in de ruimte. Met die energiebundel zijn we goed in staat om stukken aangevoerd ruimtepuin, heel zachtjes te laten landen op aarde, omdat we ze kunnen laten zweven op die bundels. ;)

        2. Bedankt, als je dus deze optie nu open laat voor het geval dat het inderdaad daadwerkelijk nodig is enof 1x dit uitprobeert, dan kun je dat later, indien nodig is gebruiken. Mits je dus ook daadwerkelijk weet of de juiste delfstoffen in die desbetreffende asteroide aanwezig is. Kunnen we dus vrolijk verder, met het recyclings proces enof iets van de gelijk waardige mogelijkheden verder mee te gaan, want we hebben nog een boel puin te ruimen op aarde. Is ook weer goed voor het milieu en hoef je dus voorlopig geen geld daarin te steken. Mvg, Paul. :D

        3. Je hebt gelijk Paul, laten we deze gemeenschap op aarde eerst alle rommel die ze gemaakt hebben opruimen, wat een eeuwigheid gaat duren. Ik wordt echt lekker enthousiast van dat idee. :(

        4. Andre, het is eigenlijk triest hoe de mens met de aarde omspringt. Dat je er niet enthousiast van wordt, begrijp ik ook nog wel. Maar als je delfstoffen uit de ruimte op aarde gaat exporteren krijg je nog meer rommel. We zullen de aarde nooit meer in dezelfde staat krijgen, zoals het was, maar je kan nog zeer veel ruimte creeren en de natuur weer wat op orde brengen en het voor de mens weer wat leefbaarder maken. Indien de mens dat ook daadwerkelijk wilt. Mvg, Paul.

        5. Aan de winning van steeds zeldzamere delfstoffen, olie, en gassen op aarde, hebben we die rotzooi en milieuvervuiling juist te danken. Diezelfde delfstoffen, olie, en gassen kun je van andere hemelichamen af halen in oneindige hoeveelheden. Alleen al rondom Jupiter kunnen we onuitputtelijke hoeveelheden methaangas, olie koolwaterstoffen, helium, argon, en al het andere winnen. Triest met de aarde omgaan kunnen we  blijven doen, door hier steeds dieper in het millieu in te grijpen, omwille van de winning van steeds zeldzamere grondstoffen. Al die topgeleerde wetenschappers, die werken aan planning van ruimte-exploratie en voorverkenning van wingebieden omwille van het milieu hier, zullen dan wel op hun achterhoofd gevallen zijn.

        6. Hi Paul
          Ik zie het heel anders. Als je delfstoffen uit de ruimte kunt halen betekent dat allerlei zeer vervuilende industrieën niet meer nodig zijn.

        7. Andre en Jasper, Jullie hebben beidde een punt, maar ruim toch echt de oude rotzooi eerst op voordat je met wat nieuws begint. Mvg, paul.

  4. Lijkt mij logisch dat als deze aandrijving blijkt te werken, men het aantal schepen zal bouwen dat nodig is, in verhouding tot het gebruik dan, op aarde. Aerodynamische kwaliteiten hoeven deze schepen niet te hebben, ze kunnen op een slakkegangetje de atmosfeer verlaten, om daarna in het vacuum te versnellen. Als je bedenkt dat de omstandigheden op aarde heel wat zwaarder zijn voor schepen, dan in de ruimte, dan worden dergelijke schepen heel wat goedkoper. Nu is dat andersom, omdat we met 11 km/sec de atmosfeer in en uitvliegen, wat straks bijvoorbeeld 5 km/h wordt. 99% van zo’n tankschip bestaat uit vrachtruim, waar niet eens een druk zal heersen, 1% is nodig voor (heel mischien) bemanning, maar waarschijnlijk worden het volautomatische schepen. Datzelfde geldt voor ertsschepen. Van alle schepen is de aandrijving en besturing het meest complexe, de rest is opslagruimte. Raakt zo’n schip lek, dan stuur je alleen het vrachtruim naar de zon en je bent van de rommel af. Stukken beter dan maandenlang olie in zee lekken zoals nu gebeurd, of alweer een zeldzaam biotoop voorgoed de geschiedenis in jagen. Maar vóór dit alles geldt één ding, die aandrijving moet eerst werken. ;)

Laat een reactie achter