Trăiește într-un Univers relativist, unde chiar și cele mai apropiate stele sunt atât de departe și viteza luminii este absolută. Nu este de mirare atunci de ce francizele science fiction folosesc de regulă FTL (Faster-than-Light) ca dispozitiv de complot. Apăsați un buton, apăsați o pedală și acel sistem de acționare fantezist - a cărui funcționare nimeni nu poate explica - ne va trimite într-o altă locație în spațiu-timp.
Cu toate acestea, în ultimii ani, comunitatea științifică a devenit înțelept și sceptică în ceea ce privește afirmațiile că un anumit concept - Alcubierre Warp Drive - ar putea fi de fapt posibil. Acesta a fost subiectul unei prezentări realizate la Institutul American de Aeronautică și Forumul pentru Propulsie și Energie pentru Astronautică din acest an, care a avut loc între 19 și 22 august la Indianapolis.
Această prezentare a fost realizată de Joseph Agnew - un inginer universitar și asistent de cercetare de la Universitatea Alabama din Centrul de Cercetare pentru Propulsie (PRC) din Huntsville. În cadrul unei sesiuni intitulată „Viitorul propulsiei nucleare și descoperitoare”, Agnew a împărtășit rezultatele unui studiu pe care l-a realizat intitulat „O examinare a teoriei și a tehnologiei Warp pentru a determina starea artei și a fezabilității”.
După cum a explicat Agnew pentru o casă ambalată, teoria din spatele unui sistem de propulsie urzeală este relativ simplă. Propus inițial de fizicianul mexican Miguel Alcubierre în 1994, acest concept pentru un sistem FTL este privit de om ca o soluție extrem de teoretică (dar posibil valabilă) la ecuațiile de câmp ale lui Einstein, care descriu modul în care interacționează spațiul, timpul și energia din Universul nostru.
În termenii profanului, Alcubierre Drive realizează deplasarea FTL prin întinderea materialului spațiu-timp într-un val, determinând spațiul din fața sa să se contracte în timp ce spațiul din spatele său se extinde. În teorie, o navă spațială din interiorul acestei valuri ar putea să călărească această „bulă de urzeală” și să atingă viteze peste viteza luminii. Aceasta este ceea ce este cunoscut sub numele de „Metoda Alcubierre”.
Interpretat în contextul Relativității generale, interiorul acestei bule de urzeală ar constitui cadrul de referință inerțial pentru orice din interior. În același punct, astfel de bule pot apărea într-o regiune anterior plană și depășesc viteza luminii. Deoarece nava nu se deplasează prin spațiu-timp (ci în mișcare spațiul-timp în sine), efecte relativiste convenționale (cum ar fi dilatarea timpului) nu se vor aplica.
Pe scurt, metoda Alcubierre permite deplasarea FTL fără a încălca legile relativității în sens convențional. Așa cum Agnew a spus Space Magazine prin e-mail, el a fost inspirat de acest concept încă din liceu și îl urmărește încă de atunci:
„Am aprofundat mai mult în matematică și știință și, ca urmare, am început să mă interesez de ficțiunea științifică și de teoriile avansate la o scară mai tehnică. Am început să privesc Star Trek, serialele Original și The Next Generation și am observat cum au prezis sau au inspirat invenția telefoanelor mobile, tabletelor și alte facilități. M-am gândit la unele dintre celelalte tehnologii, cum ar fi torpilele fotonice, fazerele și unitatea de urzeală și am încercat să cercetez atât ce trebuie să spună „știința călătoriei stelelor”, cât și „echivalentul științei reale din lume”. Apoi am dat peste hârtia originală de Miguel Alcubierre și după ce am digerat-o o perioadă, am început să urmăresc alte cuvinte cheie și lucrări și să mă adânc în teorie. ”
În timp ce conceptul a fost respins, în general, pentru a fi în întregime teoretic și extrem de speculativ, în ultimii ani a avut o nouă viață. Creditul pentru acest lucru se bazează în mare parte pe dr. Harold „Sonny” White, echipa de propulsie avansată, care a condus la Laboratorul avansat de fizică de propulsie al Centrului Spațial NASA Johnson (de asemenea, „Laboratorul Eagleworks”).
În cadrul Simpozionului de 100 de ani al navei în 2011, Dr. White a împărtășit câteva calcule actualizate ale metricului Alcubierre, care au făcut obiectul unei prezentări intitulată „Warp Field Mechanics 101” (și un studiu cu același nume). Potrivit Dr. White, teoria lui Alcubierre a fost temeinică, dar a avut nevoie de anumite teste și dezvoltări serioase. De atunci, el și colegii săi au făcut aceste lucruri chiar prin Eagleworks Lab.
Într-o perspectivă similară, Agnew și-a petrecut o mare parte din cariera sa academică cercetând teoria și mecanica din spatele mecanicii de urzeală. Sub mentoratul dr. Jason Cassibry - profesor asociat de inginerie mecanică și aerospațială și membru al facultății din Centrul de Cercetare a Propulsiei din UAH - activitatea Agnew a culminat cu un studiu care abordează obstacolele și oportunitățile majore prezentate de cercetarea în mecanică de urzeală.
Așa cum a relatat Agnew, unul dintre cele mai mari este faptul că conceptul de „acțiune de urzeală” nu este încă luat în serios în cercurile științifice:
“În experiența mea, menționarea „Warp Drive” tinde să aducă chicote în conversație, deoarece este atât de teoretică și chiar în afara științei ficțiunii. De fapt, de multe ori este întâmpinat cu observații respingătoare, și este folosit ca exemplu de ceva total outlandish, care este de înțeles. Știu, în cazul meu, inițial că l-am grupat, mental, în aceeași categorie ca și conceptele tipice superluminale, deoarece, evident, toate încalcă presupunerea „viteza luminii este viteza supremă”. Abia până am săpat în teorie mai atent, mi-am dat seama că nu are aceste probleme. Cred că ar fi / va fi mult mai mult interes atunci când indivizii vor profita de progresele realizate. Natura istorică teoretică a ideii este, de asemenea, ea însăși un posibil descurajant, deoarece este mult mai dificil să observați progrese substanțiale atunci când priviți ecuații în loc de rezultate cantitative.“
În timp ce domeniul este încă la început, au existat o serie de dezvoltări recente care au ajutat. De exemplu, descoperirea undelor gravitaționale (GWSs) naturale de către oamenii de știință LIGO în 2016, care au confirmat ambele o predicție făcută de Einstein în urmă cu un secol și dovedește că baza pentru antrenarea urzeală există în natură. După cum a indicat Agnew, aceasta este poate cea mai semnificativă dezvoltare, dar nu și singura:
“În ultimii 5-10 ani, au fost multe progrese excelente de-a lungul liniilor de a prezice efectele anticipate ale drive-ului, de a determina modul în care se poate aduce existența, de a consolida ipotezele și conceptele fundamentale și, preferatul meu personal , modalități de testare a teoriei într-un laborator.
„Descoperirea LIGO de câțiva ani în urmă a fost, după părerea mea, un salt imens în știință, întrucât a demonstrat, experimental, că spațiul de timp se poate„ deforma ”și se poate îndoi în prezența unor câmpuri gravitaționale enorme, iar acest lucru este propagat în întreaga universul într-un mod pe care îl putem măsura. Înainte, se înțelegea că acesta a fost probabil cazul, datorită lui Einstein, dar acum știm sigur. ”
Având în vedere că sistemul se bazează pe extinderea și compresia spațiului, a spus Agnew, această descoperire a demonstrat că unele dintre aceste efecte apar în mod natural. „Acum că știm că efectul este real, următoarea întrebare, în mintea mea, este:„ cum o studiem și cum o putem genera noi în laborator? ”, A adăugat el. „Evident, ceva de genul acesta ar fi o investiție uriașă de timp și resurse, dar ar fi masiv benefic.”
Desigur, conceptul Warp Drive necesită sprijin suplimentar și numeroase progrese înainte ca cercetările experimentale să fie posibile. Acestea includ avansuri în ceea ce privește cadrul teoretic, precum și avansări tehnologice. Dacă acestea sunt tratate ca probleme de „mărimea mușcăturii” în loc de o provocare masivă, a spus Agnew, atunci este sigur că vor fi înregistrate progrese:
„În esență, ceea ce este necesar pentru o acțiune de urgență este o modalitate de a extinde și de a contracta spațiul în timp liber, și într-o manieră locală, cum ar fi în jurul unui obiect sau navă mică. Știm cu siguranță că densități foarte mari de energie, sub formă de câmpuri EM sau de masă, de exemplu, pot provoca curbură în spațiu. Este nevoie de sume enorme pentru a face acest lucru, cu analiza noastră actuală a problemei. ”
„Pe flipside, zonele tehnice ar trebui să încerce să perfecționeze echipamentul și să proceseze cât mai mult posibil, ceea ce face ca aceste densități energetice mari să fie mai plauzibile. Cred că există o șansă ca, odată ce efectul poate fi duplicat pe o scară de laborator, acesta va duce la o înțelegere mult mai profundă a modului în care funcționează gravitația și poate deschide ușa unor teorii sau lacune încă nedescoperite. Presupun că rezumăm, cea mai mare piedică este energia și, prin aceasta, vin obstacole tehnologice, având nevoie de câmpuri EM mai mari, echipamente mai sensibile etc.“
Cea mai mare provocare de energie pozitivă și negativă necesară creării unei bule de urzeală rămâne cea mai mare provocare asociată conceptului lui Alcubierre. În prezent, oamenii de știință consideră că singura cale de a menține densitatea negativă de energie necesară pentru producerea bulei este prin materie exotică. Oamenii de știință estimează, de asemenea, că necesarul total de energie ar fi echivalent cu masa de Jupiter.
Totuși, acest lucru reprezintă o scădere semnificativă față de estimările energetice anterioare, care au susținut că ar avea nevoie de o masă energetică echivalentă cu întregul Univers. Cu toate acestea, o cantitate de masă Jupiter de materie exotică este încă prohibitiv de mare. În acest sens, mai trebuie să se înregistreze progrese semnificative pentru a reduce cerințele energetice la ceva mai realist.
Singurul mod previzibil de a face acest lucru este prin avansări suplimentare în fizica cuantică, mecanica cuantică și metamateriale, spune Agnew. În ceea ce privește latura tehnică a lucrurilor, va fi nevoie de progrese suplimentare în crearea de superconductori, interferometre și generatoare magnetice. Și, desigur, există problema finanțării, care este întotdeauna o provocare atunci când vine vorba de concepte despre care se consideră „acolo”.
Dar, după cum afirmă Agnew, aceasta nu este o provocare insurmontabilă. Având în vedere progresele înregistrate până acum, există
“Teoria a susținut până acum că merită urmărită și este mai ușor acum decât înainte să oferi dovezi că este legitimă. În ceea ce privește justificările pentru alocarea resurselor, nu este greu de văzut că capacitatea de a explora dincolo de sistemul nostru solar, chiar și dincolo de galaxia noastră, ar fi un salt enorm pentru omenire. Și creșterea tehnologiei rezultate din impingerea limitelor cercetării ar fi cu siguranță benefică. ”
Ca și avionica, cercetarea nucleară, explorarea spațiului, mașinile electrice și racelele reutilizabile pentru rachete, Alcubierre Warp Drive pare destinat să fie unul dintre acele concepte care vor trebui să-și lupte în sus. Dar dacă aceste alte cazuri istorice sunt vreun indiciu, în cele din urmă poate trece un punct de neîntoarcere și, dintr-odată, pare complet posibil!
Și având în vedere preocuparea noastră din ce în ce mai mare pentru exoplanete (un alt domeniu exploziv al astronomiei), nu lipsesc oamenii care speră să trimită misiuni către stelele din apropiere pentru a căuta planete potențial locuibile. Și, după cum arată exemplele menționate, cu siguranță, uneori, tot ceea ce este necesar pentru a face rularea mingii este o apăsare bună ...
Imagine de sus - „IXS Starship ”. Credit și ©: Mark Rademaker (2016)
