Har NASA-forskere testet en motor, der bryder med naturlovene?

I slutningen af juli præsenterede en lille gruppe forskere et forsøg på en rumfartskonference i Ohio i USA. Det skulle i løbet af kort tid komme til at gå verden over.

Forskerne beskrev en eksperimentel motor, der bevægede sig en lillebitte smule, selvom det tilsyneladende bryder med de grundlæggende naturlove.

Nyheden bredte sig som en steppebrand og tog internettets nørdede side med storm.

Newtons lov: Motoren kan ikke eksistere

Forskerne kommer fra noget, der hedder Eagleworks, en lille forskergruppe ved NASA, der skal udforske alternative ideer inden for fysik og rumfartsteknologi, på grænsen af kendt naturvidenskab.

Selve motoren er en mærkelig maskine og kaldes en RF resonant cavity thruster. Maskinen er en lukket, rund metalbeholder, der hedder Cannea-Drive.

Mikrobølger bliver sendt ind i beholderen og hopper rundt derinde, og her skal maskinen så have givet et lillebitte udslag på et yderst sensitivt instrument, der måler fremdriftskraften.

Men der er ikke noget energi, der forlader selve motoren som for eksempel brændstoffet, der kommer ud af en raketdyse, eller luften, der går ud af en ballon, der flyver frem gennem luften.

Ifølge Newtons love kan sådan en motor ikke eksistere. Det teknologiske tidsskrift Wired sammenligner det med at bevæge en bil ved at skubbe den indefra.

Eagleworks-forskerne siger, at denne maskine kan revolutionere rumfarten og være med til at åbne op for de enorme afstande i rummet.

Mystiske kræfter på spil?

Motoren skal have produceret omkring 0,00004 Newton i fremdrift. En Newton er den kraft, der behøves for at accelerere et kilo i en meter per sekund, så der er ikke tale om store kræfter, men forskerne mener, at forbedringer og opskalering kan give en motor, som rent faktisk vil kunne bruges til satellitter og rumskibe.

De går så vidt som til at beskrive, hvordan denne motor kan bruges på missioner til Mars og Jupiter.

Den kræver ikke brændstof som en raket, kun en strømkilde som eksempelvis et solcellepanel.

Ved hjælp af solcellerne kan den accelerere uden stop og opnå meget høje hastigheder uden al vægten eller besværet med at tage brændstof med sig.

Men Eagleworks-laboratoriet er ikke de første til at påvise denne effekt. Et kinesisk laboratorium har også publiceret en artikel, hvor de mener at have påvist fremdriftskraft fra en lignende maskine.

Men hvis denne maskine skaber fremdrift og tilsyneladende bryder med naturlovene, hvad er det så egentlig, der foregår?

'Det er temmelig uldent og kvasividenskabeligt'

»Jeg betvivler ikke, at de rent faktisk har målt fremdrift,« siger fysiker Bjørn Samset ved Cicero-centeret.

Han tror på, at motoren faktisk har bevæget sig fremad, men der er store problemer med både teorien om, hvorfor den fungerer og selve metoden.

Forsøget skulle bare undersøge, om motoren kunne skabe fremdrift, og forskerne går ikke ind i teorien om, hvorfor denne maskine producerer fremdrift.

Alligevel hævder de, at det ikke kan knyttes til noget kendt elektromagnetisk fænomen, og effekten kan potentielt komme fra det, de kalder 'det virtuelle kvantevakuum-plasma'.

»Dette er temmelig uldent og kvasividenskabeligt,« siger Bjørn Samset.

»Hvis man skal udføre et videnskabeligt forsøg, må man have en hypotese. Her har de sat et forsøg op og har kun en vag ide om, hvorfor motoren fungerer.«

For at forstå, hvorfor forskerne tror, denne motor bevæger sig, må vi bevæge os ind i kvantefysikkens univers.

Det laveste energi-stadie, som ikke er nul

Tidligere troede man, at et perfekt vakuum var helt tomt. Men det har vist sig ikke at stemme, og det er takket være kvantefysikkens mystiske verden. Selv i et perfekt vakuum er der masser af partikler og antipartikler, som hele tiden veksler mellem eksistens og ikke-eksistens.

Disse kvantefluktureringer ændrer energiniveauerne i vakuumet på en ekstremt lille skala og kan måles.

»Dette kaldes også nulpunktsenergi, da det er det laveste stadium af energi, vi kender til, der fortsat ikke er nul,« siger Bjørn Samset.

De partikler, der opstår og forsvinder, kaldes virtuelle partikler.

Disse partikler opfører sig anderledes end det, vi kan kalde 'ægte partikler', da egenskaberne ændrer sig tilfældigt.

»Disse partikler har egentlig ikke nogle egenskaber, hvis man måler dem over tid,« fortæller Samset.

Man tror, at disse virtuelle partikler 'låner' energi fra universet, som så omfordeler sig, når partiklerne forsvinder igen.

Eagleworks-forskerne tror, at motoren udnytter denne nulpunktsenergi.

Så hvorfor bevæger motoren sig fremad?

Motoren er fuld af mikrobølger, der hopper rundt inde i metalbeholderen. Bjørn Samset forklarer, hvordan forskerne har forestillet sig, at motoren skaber fremdrift.

»Mikrobølgerne kolliderer med de virtuelle partikler. Eftersom apparatet er asymmetrisk, skal disse kollisioner på en eller anden måde danne et tryk mod den ene kant, som så giver fremdrift.«

»Men dette er ikke muligt, og der mangler en teknisk forklaring på, hvordan de forestiller sig, at dette faktisk finder sted,« fortæller Bjørn Samset.

Flere andre fysikere har også kritiseret den vage forklaring bag fremdriften og resten af eksperimentet.

Bjørn Samset og andre fysikere kritiserer også begrebet 'virtuel kvantevakuum-plasma', da de virtuelle partikler netop opfører sig som virtuelle partikler, og altså ikke plasma, som er en elektrisk ladet gas.

Bjørn Samset fortæller, at eftersom virtuelle partikler ikke har de samme egenskaber som ægte partikler, kan de heller ikke kollidere med noget.

»Du kan ikke bruge virtuelle partikler til at skabe et skub i en retning, i så fald er der tale om ægte partikler.«

»Det virker som om, de har taget et koncept fra kvantefysikken og brudt nogle af forudsætningerne, der ligger til grund for selve teorien.«

Samtidig dukker de fysiske love, som siger, at man ikke kan have en reaktion uden en modreaktion, som i en god gammeldags raketmotor, op igen.

Fejl i eksperimentet?

Dermed kan det være, at effekten på en eller anden måde kan koges ned til en eksperimentel fejl.

Hvis denne motor skulle have fungeret i rummet, skulle den være testet i et vakuum, som har nøjagtigt samme forhold, som de faktiske er derude.

Men det er uklart, om forskerne har testet motoren under disse forhold. Det virker som om, tekniske begrænsninger ikke gjorde det muligt at teste apparatet i et næsten perfekt vakuum.

Bjørn Samset ser en mulig fejlkilde for sig.

»Når du pumper så meget energi ind i en metalbeholder, vil den blive varmet op. Det vil varme den omgivende luft op, og på grund af temperaturforskellene kan der opstå en lille luftstrøm, som frembringer en lille kraft,« fortæller Bjørn Samset.

»De har for eksempel ikke gjort noget forsøg på at undersøge denne fejlkilde,« siger Samset.

Motoren skal igennem flere tests

Motoren er bygget af en amerikansk opfinder, og Eagleworks gik med til at teste maskinen. En anden variant af en mikrobølgemotor, kaldet EmDrive, var i mediernes søgelys for en del år siden.

Det populærvidenskabelige tidsskrift New Scientist publicerede en forsidesag på denne motor i 2006 og blev mødt med massiv kritik fra flere fysikere dengang.

»Det havde været virkelig sejt, hvis maskinen fungerede på en måde, vi ikke forstår, men der er så meget, der kan gå galt, når du udfører så komplicerede eksperimenter,« siger Samset.

Selve motoren skal nu gennem flere tests, og det vil så vise sig, om der kommer noget nyt, eller om hele konceptet kan afskrives som eksperimentelle fejl eller fejlantagelser.

©forskning.no Oversat af Anna Bestle