Het is altijd welkom om te leren dat ideeën die gebruikelijk zijn in sciencefiction, een basis hebben in wetenschappelijk feit. Cryogene vriezers, laser geweren, robotten, silicaatimplantaten… en laten we de warpaandrijving niet vergeten! Geloof het of niet, dit concept - ook wel bekend als FTL (Faster-Than-Light) reizen, hyperruimte, Lichtsnelheid, enz. – heeft eigenlijk één voet in de wereld van de echte wetenschap.

in de natuurkunde, het is wat bekend staat als de Alcubierre Warp Drive. Op papier, het is een zeer speculatief, maar mogelijk geldig, oplossing van de Einstein-veldvergelijkingen, specifiek hoe ruimte, tijd en energie interageren. In dit specifieke wiskundige model van ruimtetijd, er zijn functies die blijkbaar doen denken aan de fictieve "warp drive" of "hyperspace" van opmerkelijke sciencefictionfranchises, vandaar de vereniging.

Achtergrond:

Sinds Einstein in 1905 voor het eerst de speciale relativiteitstheorie voorstelde, wetenschappers hebben geopereerd onder de beperkingen die zijn opgelegd door een relativistisch universum. Een van deze beperkingen is de overtuiging dat de lichtsnelheid onbreekbaar is en daarom, dat er nooit zoiets zal zijn als FTL-ruimtevaart of verkenning.

Hoewel volgende generaties wetenschappers en ingenieurs erin slaagden de geluidsbarrière te doorbreken en de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de aarde te verslaan, de snelheid van het licht leek een barrière te zijn die voorbestemd was om vast te houden. Maar dan, in 1994, een Mexicaanse natuurkundige met de naam Miguel Alcubierre kwam met een voorgestelde methode om het weefsel van ruimte-tijd op een manier te rekken die zou, in theorie, FTL-reizen laten verlopen.

Concept:

Simpel gezegd, deze methode van ruimtevaart omvat het uitrekken van het weefsel van ruimte-tijd in een golf die (in theorie) ervoor zou zorgen dat de ruimte voor een object zou samentrekken terwijl de ruimte erachter zou uitzetten. Een object binnen deze golf (d.w.z. een ruimteschip) zou dan in dit gebied kunnen rijden, bekend als een "warp bubble" van platte ruimte.

Dit is wat bekend staat als de "Alcubierre Metric". Geïnterpreteerd in de context van de algemene relativiteitstheorie, de metriek maakt het mogelijk dat een warp-bel verschijnt in een voorheen vlak gebied van ruimtetijd en weggaat, effectief met snelheden die de snelheid van het licht overschrijden. Het binnenste van de bel is het traagheidsreferentieframe voor elk object dat erin leeft.

Aangezien het schip niet binnen deze luchtbel beweegt, maar wordt meegevoerd terwijl de regio zelf beweegt, conventionele relativistische effecten zoals tijddilatatie zouden niet van toepassing zijn. Vandaar, de regels van de ruimte-tijd en de relativiteitswetten zouden niet in de conventionele zin worden geschonden.

Een van de redenen hiervoor is dat deze methode niet gebaseerd zou zijn op sneller bewegen dan het licht in de lokale zin, omdat een lichtstraal binnen deze bel nog steeds altijd sneller zou bewegen dan het schip. Het is alleen "sneller dan het licht" in de zin dat het schip zijn bestemming sneller zou kunnen bereiken dan een lichtstraal die buiten de warpbel reisde.

Moeilijkheden:

Echter, er zijn weinig problemen met deze theorie. Voor een, er zijn geen methoden bekend om zo'n warp-bel te creëren in een gebied in de ruimte dat er nog geen zou bevatten. Tweede, in de veronderstelling dat er een manier was om zo'n bubbel te creëren, er is nog geen manier bekend om er eenmaal binnen te komen. Als resultaat, de Alcubierre-aandrijving (of metrisch) blijft op dit moment in de categorie van theorie.

wiskundig, het kan worden weergegeven door de volgende vergelijking:ds2=– (a2 – BiBi) dt2 + 2Bi dxi dt + gijdxi dxj, waarbij a de vervalfunctie is die het interval van de juiste tijd geeft tussen nabijgelegen hyperoppervlakken, Bi is de verschuivingsvector die de ruimtelijke coördinatensystemen op verschillende hyperoppervlakken relateert en gij is een positief bepaalde metriek op elk van de hyperoppervlakken.

Pogingen tot ontwikkeling:

1996, NASA heeft een onderzoeksproject opgericht dat bekend staat als het Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP) om verschillende voorstellen en technologieën voor ruimtevaartuigen te bestuderen. In 2002, de financiering van het project werd stopgezet, wat de oprichter – Marc G. Millis – en verschillende leden ertoe aanzette om de Tau Zero Foundation op te richten. Vernoemd naar de beroemde roman met dezelfde naam van Poul Anderson, deze organisatie is toegewijd aan het onderzoeken van interstellaire reizen.

In 2012, NASA's Advanced Propulsion Physics Laboratory (ook bekend als Eagleworks) kondigde aan dat ze waren begonnen met het uitvoeren van experimenten om te zien of een "warp-drive" echt mogelijk was. Dit omvatte het ontwikkelen van een interferometer om de ruimtelijke vervormingen te detecteren die worden veroorzaakt door de uitdijende en samentrekkende ruimtetijd van de Alcubierre-metriek.

De teamleider - Dr. Harold Sonny White - beschreef hun werk in een NASA-paper getiteld Warp Field Mechanics 101. Hij legde ook hun werk uit in de Roundup-publicatie van NASA uit 2012:

"We hebben een interferometer-testbed opgezet in dit lab, where we're going to go through and try and generate a microscopic instance of a little warp bubble. And although this is just a microscopic instance of the phenomena, we're perturbing space time, one part in 10 million, a very tiny amount… The math would allow you to go to Alpha Centauri in two weeks as measured by clocks here on Earth. So somebody's clock onboard the spacecraft has the same rate of time as somebody in mission control here in Houston might have. There are no tidal forces, no undue issues, and the proper acceleration is zero. When you turn the field on, everybody doesn't go slamming against the bulkhead, (which) would be a very short and sad trip."

In 2013, Dr. White and members of Eagleworks published the results of their 19.6-second warp field test under vacuum conditions. These results, which were deemed to be inconclusive, were presented at the 2013 Icarus Interstellar Starship Congress held in Dallas, Texas.

When it comes to the future of space exploration, some very tough questions seem unavoidable. And questions like "long will it take us to get the nearest star?" seem rather troubling when we don't make allowances for some kind of hypervelocity or faster-than-light transit method. How can we expect to become an interstellar species when all available methods with either take centuries (or longer), or will involve sending a nanocraft instead?

Momenteel, such a thing just doesn't seem to be entirely within the realm of possibility. And attempts to prove otherwise remain unsuccessful or inconclusive. But as history has taught us, what is considered to be impossible changes over time. Someday, who knows what we might be able to accomplish? But until then, we'll just have to be patient and wait on future research.