NASA-ingeniører: 'Umulig' motor ser ud til at virke
NASA-ingeniører har testet et apparat, der tilsyneladende accelererer uden brug af brændstof. Det såkaldte EM-drev kan revolutionere rumfarten, men en dansk fysiker giver ikke meget for idéen.
EM-drive

Magien finder sted i den kegleformede kobberbeholder. Mikrobølgerne i den får angiveligt keglen til at bevæge sig. (Foto: NASA/H. White et al.)

Man ville nok kigge en ekstra gang, hvis en tom, lukket mikrobølgeovn begyndte at flytte sig rundt på køkkenbordet, blot fordi man tændte for den. Især hvis den bevægede sig stadig hurtigere i en bestemt retning.

Men det er omtrent, hvad ingeniører fra NASA's Eagleworks Laboratories påstår, at de kan måle – blot med en form for kegleformet mikrobølgeovn.

I den lille NASA-afdeling afprøver en håndfuld ingeniører forskellige alternative metoder til fremdrift af rumfartøjer.

Om tidsskriftet

Journal of Propulsion and Power er et fagfællebedømt tidsskrift, hvor ingeniører kan få publiceret artikler om fremskridt inden for fremdrift af fly og rumfartøjer.

Tidsskriftet udkommer hver anden måned.

I en ny, videnskabelig artikel, der er publiceret i tidsskriftet Journal of Propulsion and Power, beskriver de, hvordan mikrobølger i et lukket, kegleformet hulrum ser ud til at kunne producere en smule fremdrift.

Ingeniørernes mikrobølgeapparatet bevæger sig tilsyneladende lidt mod keglens snævre ende, vel at mærke uden at der slipper mikrobølger eller noget andet ud af det.

Overtræder Newtons 3. lov

Det er et uhyre kontroversielt resultat, for det ser ud til at overtræde en af fysikkens love.

Newtons tredje lov fortæller, at aktion er lig med reaktion – at når man skubber til noget, så skubber det igen. Hvis man påvirker noget med en kraft, så bliver man selv påvirket med en lige så stor kraft i den modsatte retning.

Hvis man for eksempel skubber til en gynge, skal man sørge for at stå godt fast, for det er ikke kun gyngen, der får fart på i skubbet. Man bliver også selv påvirket – gyngen prøver at skubbe én bagud. Men her påstår forskerne, at de kan måle en kraft, uden at der er en modsatrettet kraft.

Det svarer til, at man lukker en masse hoppebolde ind i en kegleformet beholder og ryster den godt. Når man så lægger keglen på gulvet, så bevæger den sig i retning af keglens top. Altid og uden undtagelse. I eksperimentet fungerer mikrobølgerne som hoppeboldene.

Fysikere er skeptiske

Langt de fleste fysikere er uhyre skeptiske over for sådan et resultat. Det gælder også Jørgen Beck Hansen, der er lektor i fysik på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet:

»Hvis det er sandt, er det herligt, men jeg skal blankt indrømme, at jeg ikke tror på det. Det er en interessant ting, men der er flere grupper, der har forsøgt sig med sådan et apparat, og de får forskellige resultater.«

»På nuværende tidspunkt er det en idé, der ikke understøttes af nogen videnskabelig forklaring, og effekterne, som de ser, er i en størrelsesorden, hvor det meget vel kan være noget andet, der sker. Det er en meget, meget lille effekt – en milli-newton er ikke engang nok til at flytte en sukkerknald – og sandsynligheden for, at bevægelserne skyldes noget sekundært, er overvældende stor.«

Ideelt til rumfartøjer på langfart

Newtons tredje lov er grundlaget for, at raketter virker. I en raketmotor skubbes varme udstødningsgasser bagud, så raketten bevæger sig fremad.

Warp-drive testes også

I Eaglework Laboratories har ingeniørerne frie hænder til at teste revolutionerende måder at drive rumfartøjer fremad.

De arbejder også på et 'warp-drev', som vrider selve rumtiden så voldsomt, at man kan komme fra ét sted til et andet med en hastighed på mange gange lysets, selv om man i virkelighed slet ikke bevæger sig.

De er nu ikke nået så langt med dette såkaldte Alcubierre-drev.

Men med elektromagnetisk fremdrift – et EM-drev – som forskerne beskriver i den nye artikel, er der ikke brug for brændstof.

Sådan en motor, der kan drive et fartøj frem uden brug af brændstof, har potentiale til at revolutionere rumfarten, specielt hvis man virkelig skal på langfart.

Det er ikke sådan, at EM-drevet fungerer uden energi. Der skal strøm til for at producere de mikrobølger, der lukkes ind i det kegleformede hulrum. Men det ville være en stor fordel, hvis man kunne slippe for at fylde brændstof på rumfartøjer og i stedet blot sørge for at forsyne dem med en energikilde, for eksempel i form af solpaneler.

I testopstillingen måler NASA-forskerne en beskeden kraft på 1,2 milli-newton for hver kilowatt, de sender ind i en kobberkegle i form af mikrobølger. Det er ikke ret meget, men med en konstant kraft kan et rumfartøj blive ved med at accelerere, og så kan det alligevel blive til noget.

Forskere bag EM-drev har tidligere proklameret, at rumfartøjer med EM-drev kunne forkorte rejsetiden til Mars fra et halvt år til 70 dage.

Forsøger sig med en kvantefysisk forklaring

I artiklen skriver forskerne, at den målte effekt måske kan forklares ud fra den kendsgerning, at selve vakuummet – altså det tomme rum – faktisk ikke er helt tomt. Ifølge kvantefysikken er det fyldt med såkaldte virtuelle partikler, som hele tiden opstår af ingenting for lynhurtigt at forsvinde igen.

Måske kommer fremdriften fra vekselvirkningen mellem mikrobølgerne og den virtuelle suppe af partikler i det kegleformede hulrum, lyder argumentet. Det kan være, at EM-drevet bruger kvante-vakummet til at støde af fra, som det skrives i den artikel i Journal of Propulsion and Power.

Det er da heller ikke fuldstændig uhørt, at kvantemekaniske effekter kan få ting til at bevæge sig. Det sker nemlig i forbindelse med Casimir-effekten.

Hvis man anbringer to uladede, elektrisk ledende plader ganske tæt på hinanden i et lufttomt rum, vil de tiltrække hinanden, og det kan kun forstås, hvis man tager kvantemekanikkens værktøjskasse i brug.

En kanin op af hatten

Casimir-effekten kan forklares med, at der er plads til flere former for virtuelle partikler – eller bølger, om man vil, idet partikler og bølger i kvantemekanikken er to sider af samme sag – rundt om de to plader, end der er imellem dem.

Motor kvantemekanik mikrobølger kegle fremdrift

I forbindelse med Casimir-effekten kan kvantemekaniske effekter få ting til at bevæge sig. (Illustration: Emok/ Wikimedia Commons)

Virtuelle fotoner med alle mulige bølgelængder skubber til pladerne udefra, mens kun fotoner med bølgelængder, der er plads til mellem pladerne, skubber modsat, og derfor opstår der en kraft, så pladerne skubbes sammen.

Casimir-effekten kan måles i eksperimenter, men den kan ikke bruges til at få ting til at flytte sig. De to plader bevæger sig i hver sin retning, og så er man jo lige vidt. Men forskerne bag EM-drevet eller det 'lukkede radiofrekvens-hulrum' mener altså, at en lignende kvantemekanisk effekt står bag de bevægelser, de kan observere.

»Det er en meget besynderlig forklaring. Den giver jeg ikke meget for. De hiver lige en kanin op af hatten, og det skulle de nok have afholdt sig fra. De observerer en effekt, men kan ikke forklare den, og så skriver de, at det kan være en helt ny kvantemekanisk effekt, som de opfinder. I min øjne sker der snarere noget i laboratoriet, som de har glemt at tage højde for,« siger Jørgen Beck Hansen om teorien.

Skiftende forklaringer på fremdriften

Det hører med til historien, at EM-drevets angivelige virkemåde har ændret sig i årenes løb. Det blev opfundet af den britiske ingeniør Roger Shawyer omkring årtusindeskiftet, og i en artikel i det populærvidenskabelige magasin New Scientist i 2006 skrev han, at fremdriften kunne forklares ved at se på, hvordan bølger opfører sig i henhold til Einsteins specielle relativitetsteori.

Nu hælder forskerne åbenbart mere til en kvantemekanisk forklaring.

Sandheden er imidlertid nok den, at der er en naturlig forklaring på fænomenet. Altså en, der ikke kræver, at vi omskriver fysikken.

Forskerne bag de nye målinger lister da også ni forskellige mulige fejlkilder op. Måske skyldes den målte kraft i virkeligheden temperaturudsving, elektromagnetiske vekselvirkninger med omgivelserne, en utæt kegle eller noget helt andet.

Ikke snyd, men der mangler tal

EM-drive

Mikrobølgeapparatet blev testet i et vakuumkammer for at minimere fejlkilderne. (Foto: NASA/H. White et al.)

»Når man smider så mange watt ind, så skal man passe meget på. De pumper meget energi ind, og så er det klart, at der sker noget. De kan hurtigt få materialeeffekter, så det ser ud, som om der kommer kræfter på, uden at de egentlig er der. Man får skabt temperaturforskelle, som gør, at materialet arbejder, og der kan være effekter fra varmestråling og anden varmeafgivelse,« fortæller Jørgen Beck Hansen og fortsætter:

»Jeg tror bestemt ikke, at der er tale om videnskabeligt snyd. Det er ingeniører, der har lavet et forsøg, som de beskriver og præsenterer resultaterne af. Men artiklen er meget lidt kvantitativ – der er ikke mange tal.«

»Manglen på tal gør det sværere at reproducere resultatet. I særdeleshed er det meget småt med tal i deres diskussion af fejlkilder. Der er absolut ting, man kan gøre bedre.«

Værd at efterprøve yderligere

Situationen minder lidt om den såkaldte Pioneer-anomali. Rumfartøjerne Pioneer 10 og 11 bevægede sig ikke helt, som fysikerne havde ventet, og det var noget af et mysterium i slutningen af årtusindet.

I 2012 viste det sig dog, at afvigelsen blot skyldtes rumfartøjernes asymmetriske varmeafgivelse.

Der kan selvfølgelig også være en fejl i forsøgsopstillingen a la den løse forbindelse, der i 2011 fik det til at se ud, som om elementarpartikler kaldet neutrinoer bevægede sig hurtigere end lyset.

Men nu kan andre forskergrupper i hvert fald lade sig inspirere af NASA-forskerne og forsøge at gentage eksperimentet på en måde, hvor der er endnu bedre styr på fejlkilderne.

Den mindst sandsynlige forklaring – at der rent faktisk er udviklet en motor, der kan give rumfartøjer fremdrift uden brug af brændstof – er selvfølgelig også den mest spændende, og den er værd at efterprøve yderligere.