‘Massaloze EM-Drive maakt bemande reis naar Pluto mogelijk’ – update

Share Button

De omstreden EM-Drive belooft een einde aan de gevaarlijke en dure chemische raketten. En hij werkt, zegt nu een tweede, onafhankelijk onderzoeksteam. Met een slag om de arm.  Kunnen we nu eindelijk de mens naar verre bestemmingen zoals Pluto sturen?

Het probleem met raketten
In de ruimte is er geen lucht, of een oppervlak om je tegen af te zetten. De enige praktische methode om vooruit te komen is daarom om je af te zetten tegen iets dat je meebrengt: raketbrandstof. Door deze brandstof weg te stuwen, vliegt de raket de andere kant op. (Er zijn andere in principe werkende methoden, zoals zonnezeilen en je afzetten tegen de zonnewind of magnetische veld, maar deze zijn nu nog in het experimentele stadium).

Raketten die een lading tot buiten het zwaartekrachtsveld van de aarde moeten brengen, kunnen maar een paar procent nuttige lading meenemen.  De rest van de raket bestaat uit raketbrandstof, plus het omhulsel. Het grootste deel van deze brandstof wordt gebruikt om de andere brandstof omhoog te slepen.

EM Drive als oplossing?
Als je elektromagnetische straling (bijvoorbeeld licht of radiostraling) in tegengestelde richting schijnt, kan je ook je raket wegduwen. Die druk is alleen gewoonlijk miniem. Dat komt door de lichtsnelheid c in de noemer, een enorm groot getal: met bijvoorbeeld een energieflux Ef van 1000 watt vermogen, denk: grote magnetron, wek je slechts

P_{reflect} = \frac{2E_f}{c} \cos^2 \alpha

(onder een rechte hoek α=0, dus (cos 0)2=1)

dus 2 * 1000 / 300 000 000 * 1 = rond de 1,5 miljoenste newton stuwkracht op. Nog niet voldoende om een zandkorrel mee in de lucht te houden. Niet echt praktisch dus. Ter vergelijking: met diezelfde 1000 watt kan je een elektrische fiets 80 km per uur laten rijden, of een gemiddelde volwassen man stil laten hangen in de lucht.

Een uitvinder, de verder goed aangeschreven Britse lucht- en ruimtevaartingenieur Roger Shawyer, denkt een uitweg te hebben gevonden.
De uitvinder beweert dat zijn EM Drive veel beter kan dan dit, omdat hij gebruik maakt van vacuümvoortstuwing. Het vacuüm is volgens de kwantummechanica niet werkelijk leeg, maar gevuld met zeer kort levende ‘spookdeeltjes’. De EM Drive zou zich hiertegen afzetten.

Volgens schattingen van NASA kan een verbeterde versie van de EM Drive Pluto in 18 maanden bereiken, of Mars in twee maanden.

Zeer omstreden
Deze verklaring is zeer omstreden (al blijkt het vacuüm rondtollende stofjes wel degelijk langzaam af te kunnen remmen). Volgens mainstream fysici, zoals natuurkundige en science fictionschrijver Greg Egan en wiskundig fysicus John Baez gaat het hier om een motor, die zich (als hij zou werken) impuls levert uit het niets, met andere woorden: de zo ongeveer heiligste natuurkundige wet, de wet van behoud van impuls, met voeten treedt.

De meetopsteling van Tajmar.

De meetopsteling van Tajmar.

Persoonlijk denk ik dat beide heren, en Motl, hier te stellig zijn. Er kan wel degelijk impuls door ruimtetijd geleverd worden: denk bijvoorbeeld aan zwaartekrachtsgolven, het (nog niet aangetoonde, wel voorspelde) Unruh effect en de eerder beschreven vacuümafremming van stofjes.

Elektromagnetische velden polariseren de virtuele deeltjesparen in het vacuüm. Mogelijk vindt er toch impulsoverdracht tussen deze velden en de gepolariseerde deeltjesparen plaats. Of gedragen die gepolariseerde virtuele deeltjesparen zich als een Bose-Einstein condensaat, dat in ieder geval in atomaire materie de lichtsnelheid c sterk terug kan brengen. Daardoor zou het rekensommetje boven een honderden keren zo grote uitkomst krijgen. Deze mogelijkheden moeten nagetrokken worden. Dit zou werkelijk een wereld aan mogelijkheden openen. Zou je vacuüm net als een vloeistof kunnen manipuleren, dan kan je antizwaartekracht opwekken en de tijd vertragen.

Werkzaamheid in drie experimenten aangetoond
In drie onafhankelijke experimenten is nu de werkzaamheid van de EM Drive aangetoond, althans: is een voortstuwing gemeten die veel groter is dan de minieme voortstuwing die de stralingsdruk kan leveren. Shawyer zelf claimde dat zijn EM Drive inderdaad meetbare stuwing produceerde. Een Chinees team bereikte vergelijkbare resultaten. Dat is duizenden malen meer dan alleen stralingsdruk. Een team van NASA produceerde met een veredelde magnetron een vergelijkbare stuwing van honderdsten newton. Omdat zowel de Chinezen als de NASA-techneuten ingenieurs zijn, geen natuurkundigen, namen veel natuurkundigen deze resultaten weinig serieus. Ze zullen wel een fout in de opstelling hebben gemaakt, is de gedachte.

Dat wordt veel moeilijker met het derde onderzoek. Een team onder leiding van de Oostenrijkse professor ruimtevaarttechniek en natuurkundige Martin Tajmar mat de impuls ook[1]. Tajmar heeft in zijn proefopstelling er werkelijk alles aan gedaan om andere verklaringen dan vacuümstuwing uit te sluiten. Toch zijn er nog enkele loopholes, al sloot Tajmar er meerdere. Tajmar blijft voorzichtig en noemt de afstotingskracht door de verbindingskabels waar de stroom doorheen vloeit een mogelijke verklaring. Toch vindt ook hij de resultaten interessant genoeg om er vervolgonderzoek naar te doen.

Zou de theorie kloppen, dan kunnen er enkele geliefde natuurkundige dogma’s over het vacuüm naar de schroothoop.

Een kleine prijs om te betalen, als daarmee het zonnestelsel voor ons openligt, zoals het team van NASA terecht opmerkte.

UPDATE: NASA vindt opnieuw anomale stuwkracht
In een vervolgtest van de EM Drive hebben NASA-medewerkers die aan het project werken, weer enkele zwakke punten gecorrigeerd in de testopstelling, meldde Paul March, een van de medewerkers, op een forum. Zo veronderstelden enkele natuurkundigen in een nog niet gepubliceerd artikel, dat de gemeten voortstuwing in feite een Lorentzkracht is. Dat is een kracht die ontstaat als een elektrische stroom door een magnetisch veld stroomt (in dit geval: het magnetische veld van de aarde). Dat lijkt met de nieuwe testopstelling uitgesloten te zijn.

Bron
1. M. Tajmar en G.Fiedler, Direct Thrust Measurements of an EMDrive and Evaluation of Possible Side-Effects, 51ST AIAA/SAE/ASEE JOINT PROPULSION CONFERENCE, 2015 (paywall); gratis versie

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

8 reacties

  1. antares schreef:

    Boeing heeft onlangs patent aangevraagd en gekregen op een nucleaire straalaandrijving. De stuwdruk in de aan één zijde open reactor, wordt uit een constante nucleaire reactie verkregen, op gang gehouden en gecontroleerd door lasers. Het is de bedoeling dat dit type aandrijving in de toekomst zal worden gebruikt in vliegtuigen en ruimtevaartuigen.

    Het ligt voor de hand dat hier de verhoudingen brandstofmassa-stuwdruk prestaties, uitermate gunstig uitpakken; er wordt echter niet beschreven wat de reststraling in de uitstoot is. Deze moet in dit geval miniem zijn, wat inhoudt dat het zich hier om een fusieproces zou handelen, wat er helaas niet bij wordt vermeldt. De in bovenstaand artikel beschreven EM Drive werkt in vacuüm. Opstijgen vanuit een atmosfeer zal dan door een gecombineerde aandrijving moeten plaatsvinden. Er zit denk ik een behoorlijk verschil tussen de theoretisch te bereiken snelheid, van beide hierboven beschreven aandrijvingen.

    In het ontwerp van Boeing worden de generatoren die de lasers voorzien van energie, aangedreven door turbines in de stuwgassen. Dit beperkt de maximale snelheid waarmee de uitstoot kan plaatsvinden, en dus de reisduur. De EM Drive kent dit probleem niet, vooropgesteld dat deze aandrijving toegepast zal worden.

    Op dit ogenblik heeft de New Horizon met een snelheid van 15km/sec Pluto gepasseerd, en gaat als alles goed gaat, een bezoek brengen aan één of twee objecten in de Kuiper belt. De reis naar Pluto duurde ruim negen jaar, en de risico’s op botsingen met ruimtepuin waren aanzienlijk. Door toenemende snelheden worden we straks zo voorspelbaar genoodzaakt, om lasers in te zetten die een pad banen vóór het schip aan. Massieve lichamen die vóór het schip uitrazen als schild, kunnen na botsingen uit koers raken, dus lijkt laser de enige optie. Wat dat betreft zou reizen met gedeeltelijk relativistische snelheden moeten opvallen. Daarom denk ik niet dat er anderlingen (aliens) in onze buurt zitten, we zouden ze moeten zien.

  2. antares schreef:

    Overigens, met microgolf straling kun je volgens mij meer doen dan een aandrijving realiseren.

    Experiment:

    Neem een gewone flessenkurk, boor daar een gaatje in, (in axiale richting) en plaats daar een kaars lont in.
    Plaats deze combinatie rechtop onder een doorzichtige stolp in de magnetron, en steek de lont aan.
    Schakel de magnetron in, en de kaarsvlam zal i.d.v. van een plasma, van de lont verdreven worden naar een positie boven in de stolp.
    Schakel de magnetron uit, de plasmawolk dooft en het vuur is uit.

    Op deze manier zou je brand moeten kunnen bestrijden zonder blusmiddelen……….

    • Bemoeier schreef:

      Wat betekend i.d.v.? Ontstaat het plasma door de microgolf straling?
      Met geluid kan ook vuur gedooft worden, daar heb ik weleens een artikel over gezien.

      • antares schreef:

        I.d.v. van, betekent: In de vorm van, het is een gangbare afkorting. “Met geluid kan ook vuur gedoofd worden”, weet ik; dat geschied door drukgolven veroorzaakt door geluid. “Ontstaat het plasma door de microgolfstraling?” Ja en nee, niet zomaar. Als de paraffine in de kaars lont brandt, vindt een elektronen uitwisseling plaats tussen de zuurstofatomen en de koolwaterstof atomen in de paraffine. Deze uitwisseling van elektronen vindt plaats binnen de reactieomgeving van de vlam. De vlam vormt zo een elektrisch geleidende capaciteit, (uitwisseling van, en dus transport van elektronen) waar de microgolfstraling vat op heeft. De vrije elektronen in dit verbrandingsproces worden opgenomen in de bundel microgolfstraling, waarbij zich een plasmawolk vormt. Wat je hierbij in de praktijk ziet, is dat verbrandingsprocessen binnen de vlamomgeving altijd elektrisch geleidend zijn. Elektrische geleiders kun je wanneer daar een stroom door loopt, of i.d.v. van een plasma, beïnvloeden met magnetische velden.

        Experiment:

        Gebruik een kleine brander.
        Plaats een kathode, anode opstelling tussen de brander en het uiteinde van de vlam.
        Plaats een gelijkstroombron tussen de opstelling van ongeveer 60 volt op de kathode, (de brander behuizing) en de anode (vrije elektrode) aan het eind van de opstelling (het vrije uiteinde van de vlam).
        Steek de brander aan, en schakel de gelijkstroom in.
        Beweeg nu een permanent magnetisch veld in de richting van de vlam, (deurmagneet bijvoorbeeld) en je zult zien dat de vlam aangetrokken wordt, of afgestoten. Vuur kun je zo dus manipuleren.

  3. Gerald schreef:

    Leuke info weer ! Natuurlijk heerst er nergens een absoluut vacuum, zelfs in de intergalactische ruimtes niet en ook in de proefopstellingen hier op aarde niet.

  4. Targa schreef:

    Destijds de strip van Suske & Wiske ( in Chocowakije ) gelezen, misschien
    dat deze gedachte er al in zat van de EM straling maar in vacuüm dan :-)

  5. Joe schreef:

    Een idee, niet gehinderd door enige kennis:

    Een stuiterbal die in een doosje met zware en een lichte kant heen en weer stuitert beweegt het doosje een kant op,. met steeds kleinere stukjes, als een deeltje dat z’n energie verliest.

    -In alle tekeningen is een kant van het apparaat groter dan de andere kant.
    -Ergens gelezen dat energie iets te maken heeft met massa.
    -Ergens gelezen dat een microgolf zowel als deeltje als als golf kan worden gezien, en zich met lichtsnelheid voortbeweegt, ook als het energie verliest.
    -In een “kleine” doos is het deeltje vrijwel gelijktijdig aan de ene als de andere kant?
    -Tijdens de botsing met een zijde verliest het energie en vergroot daarmee tijdelijk de massa van een deeltje in die zijde?
    -Als er een limiet aan die verhoging van die massa zit dan zal een kant tijdelijk zwaarder kunnen worden dan de andere kant, want die is groter?
    -Energie wetten lijken me behouden te blijven, de energie die tijdelijk de massa verhoogt doet iets leuks met zwaartekracht waar niemand geloof ik nog uit is.

    En nog te testen ook: Zelfde apparaat, beide zeiden even groot, gaat geen kant op.

    Waarschijnlijk een onzinnige verklaring, maar je weet nooit

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger