Was ist der Alcubierre "Warp" Drive? – Space Magazine

Es ist immer eine willkommene Sache zu erfahren, dass Ideen, die in der Science-Fiction alltäglich sind, eine Grundlage in wissenschaftlichen Fakten haben. Kryo-Gefriergeräte, Laserpistolen, Roboter, Silikatimplantate … und vergessen wir nicht den Warp-Antrieb! Ob Sie es glauben oder nicht, dieses Konzept – alternativ bekannt als FTL-Reisen (Faster-Than-Light), Hyperraum, Lichtgeschwindigkeit usw. – hat tatsächlich einen Fuß in der Welt der realen Wissenschaft.

In der Physik ist es der sogenannte Alcubierre Warp Drive. Auf dem Papier handelt es sich um eine hochspekulative, aber möglicherweise gültige Lösung der Einstein-Feldgleichungen, insbesondere der Wechselwirkung von Raum, Zeit und Energie. In diesem speziellen mathematischen Modell der Raumzeit gibt es Merkmale, die anscheinend an den fiktiven „Warp Drive“ oder „Hyperraum“ namhafter Science-Fiction-Franchise-Unternehmen erinnern, daher die Assoziation.

Hintergrund:

Seit Einstein 1905 erstmals die Spezielle Relativitätstheorie vorschlug, arbeiten Wissenschaftler unter den Einschränkungen eines relativistischen Universums. Eine dieser Einschränkungen ist der Glaube, dass die Lichtgeschwindigkeit unzerbrechlich ist und es daher niemals eine FTL-Raumfahrt oder -Erforschung geben wird.

Obwohl es nachfolgenden Generationen von Wissenschaftlern und Ingenieuren gelang, die Schallmauer zu durchbrechen und die Anziehungskraft der Erdgravitation zu überwinden, schien die Lichtgeschwindigkeit eine Barriere zu sein, die halten sollte. Aber dann, 1994, kam ein mexikanischer Physiker namens Miguel Alcubierre mit einer vorgeschlagenen Methode, um das Gefüge der Raum-Zeit so zu dehnen, dass FTL-Reisen theoretisch schneller werden könnten.

Konzept:

Einfach ausgedrückt, beinhaltet diese Methode der Raumfahrt das Strecken des Raum-Zeit-Gewebes in einer Welle, die (theoretisch) dazu führen würde, dass sich der Raum vor einem Objekt zusammenzieht, während sich der Raum dahinter ausdehnt. Ein Objekt innerhalb dieser Welle (d. H. Ein Raumschiff) könnte dann diese Region reiten, die als "Warp-Blase" des flachen Raums bekannt ist.

Dies ist die sogenannte „Alcubierre-Metrik“. Im Zusammenhang mit der Allgemeinen Relativitätstheorie interpretiert, ermöglicht die Metrik, dass eine Warp-Blase in einem zuvor flachen Bereich der Raumzeit erscheint und sich effektiv mit Geschwindigkeiten entfernt, die die Lichtgeschwindigkeit überschreiten. Das Innere der Blase ist der Trägheitsreferenzrahmen für jedes Objekt, das sie bewohnt.

Da sich das Schiff nicht innerhalb dieser Blase bewegt, sondern während der Bewegung der Region selbst mitgeführt wird, würden herkömmliche relativistische Effekte wie die Zeitdilatation nicht angewendet. Daher würden die Raum-Zeit-Regeln und die Relativitätsgesetze im herkömmlichen Sinne nicht verletzt.

Einer der Gründe dafür ist, dass diese Methode nicht darauf beruhen würde, sich schneller als Licht im lokalen Sinne zu bewegen, da sich ein Lichtstrahl innerhalb dieser Blase immer noch schneller als das Schiff bewegen würde. Es ist nur in dem Sinne „schneller als Licht“, dass das Schiff sein Ziel schneller erreichen könnte als ein Lichtstrahl, der sich außerhalb der Warpblase bewegte.

Schwierigkeiten:

Es gibt jedoch nur wenige Probleme mit dieser Theorie. Zum einen sind keine Methoden bekannt, um eine solche Warp-Blase in einem Raumbereich zu erzeugen, der noch keine enthalten würde. Zweitens gibt es unter der Annahme, dass es einen Weg gibt, eine solche Blase zu erzeugen, noch keinen bekannten Weg, sie einmal darin zu belassen. Infolgedessen bleibt der Alcubierre-Antrieb (oder die Metrik) zu diesem Zeitpunkt in der Kategorie der Theorie.

Mathematisch kann es durch die folgende Gleichung dargestellt werden: ds2= – (a2 – B.ichB.ich) dt2 + 2Bich dxich dt + gijdxich dxj, wobei a die Zeitrafferfunktion ist, die das Intervall der richtigen Zeit zwischen nahe gelegenen Hyperflächen angibt, B.ichist der Verschiebungsvektor, der die räumlichen Koordinatensysteme auf verschiedenen Hyperflächen und in Beziehung setzt Gij ist eine positive definitive Metrik für jede der Hyperflächen.

Entwicklungsversuche:

1996 gründete die NASA ein Forschungsprojekt namens Breakthrough Propulsion Physics Project (BPP), um verschiedene Vorschläge und Technologien für Raumfahrzeuge zu untersuchen. Im Jahr 2002 wurde die Finanzierung des Projekts eingestellt, was den Gründer – Marc G. Millis – und mehrere Mitglieder dazu veranlasste, die Tau Zero Foundation zu gründen. Diese Organisation wurde nach dem berühmten gleichnamigen Roman von Poul Anderson benannt und widmet sich der Erforschung interstellarer Reisen.

Im Jahr 2012 gab das Advanced Propulsion Physics Laboratory der NASA (auch bekannt als Eagleworks) bekannt, dass sie begonnen hatten, Experimente durchzuführen, um festzustellen, ob ein „Warp-Antrieb“ tatsächlich möglich ist. Dies beinhaltete die Entwicklung eines Interferometers zur Erfassung der räumlichen Verzerrungen, die durch die expandierende und kontrahierende Raumzeit der Alcubierre-Metrik erzeugt werden.

Der Teamleiter – Dr. Harold Sonny White – beschrieb ihre Arbeit in einem NASA-Artikel mit dem Titel Warpfeldmechanik 101. Er erklärte auch ihre Arbeit in der NASA 2012 Zusammenfassen Veröffentlichung:

"Wir haben in diesem Labor einen Interferometer-Prüfstand initiiert, in dem wir versuchen werden, eine mikroskopische Instanz einer kleinen Warp-Blase zu erzeugen. Und obwohl dies nur ein mikroskopisches Beispiel für diese Phänomene ist, stören wir die Raumzeit, einen Teil von 10 Millionen, eine sehr kleine Menge… Die Mathematik würde es Ihnen ermöglichen, in zwei Wochen nach Alpha Centauri zu gehen, gemessen mit Uhren hier auf der Erde . Jemandes Uhr an Bord des Raumfahrzeugs hat also die gleiche Zeit wie jemand, der hier in Houston die Missionskontrolle hat. Es gibt keine Gezeitenkräfte, keine unangemessenen Probleme und die richtige Beschleunigung ist Null. Wenn Sie das Feld einschalten, schlagen nicht alle gegen das Schott, was eine sehr kurze und traurige Reise wäre. "

Im Jahr 2013 veröffentlichten Dr. White und Mitglieder von Eagleworks die Ergebnisse ihres 19,6-Sekunden-Warp-Feldtests unter Vakuumbedingungen. Diese Ergebnisse, die als nicht schlüssig eingestuft wurden, wurden auf dem Icarus Interstellar Starship Congress 2013 in Dallas, Texas, vorgestellt.

Wenn es um die Zukunft der Weltraumforschung geht, scheinen einige sehr schwierige Fragen unvermeidlich. Und Fragen wie "Wie lange brauchen wir, um den nächsten Stern zu finden?" scheinen ziemlich beunruhigend zu sein, wenn wir keine Hypervelocity oder Transitmethode berücksichtigen, die schneller als Licht ist. Wie können wir erwarten, eine interstellare Spezies zu werden, wenn alle verfügbaren Methoden entweder Jahrhunderte (oder länger) dauern oder stattdessen das Senden eines Nanotransplantats beinhalten?

Gegenwärtig scheint so etwas nicht ganz im Bereich der Möglichkeiten zu liegen. Und Versuche, das Gegenteil zu beweisen, bleiben erfolglos oder nicht schlüssig. Aber wie uns die Geschichte gelehrt hat, ändert sich das, was als unmöglich angesehen wird, im Laufe der Zeit. Wer weiß eines Tages, was wir erreichen können? Aber bis dahin müssen wir nur geduldig sein und auf zukünftige Forschungen warten.

Wir haben viele Artikel über das Alcubierre "Warp" Drive for Space Magazine geschrieben. Hier sind Warp-Antriebe wahrscheinlich unmöglich, Warp-Antriebe und Tarnvorrichtungen, nicht nur Science-Fiction mehr, Warp-Antrieb kann mit einem Killer-Nachteil verbunden sein, Astronomie ohne Teleskop – Warp-Antrieb auf Papier und Zoom, Zoom, Zoom: Wunderschöne Warp-Schiffsdesign-Freuden Das Internet.

Wenn Sie weitere Informationen zum Alcubierre "Warp" -Laufwerk wünschen, lesen Sie einen Artikel aus Wikipedia. Lesen Sie auch einen anderen Artikel über die Raumschiff-Engine mit Warp-Antrieb.

Wir haben auch eine ganze Episode von Astronomy Cast rund um Light Echoes aufgenommen. Hören Sie hier, Episode 215: Light Echoes.

Quellen:

  • Wikipedia – Alcubierre Fahrt
  • NASA – Ist Warp Drive echt?
  • NASA – Warp Field Mechanics 101 (von Dr. Harold Sonny White)
  • Universität von Washington: CENPA – Der Alcubierre Warp Drive
  • Tau Zero Foundation
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