Udforskning af Mælkevejen – Er hurtigere end lys (FTL) en drøm uden grundlag?

Lysets hastighed i vakuum er cirka 299.792 km/s. Omkring 11 km/s henviser til bemandede flyvninger som Apollo 10 målt i forhold til Jorden, ikke til den højeste hastighed for alle menneskeskabte rumsonder. Ubemandede sonder har bevæget sig langt hurtigere i forhold til Solen. Der findes dog endnu ingen dokumenteret fungerende teknologi til rejser eller kommunikation hurtigere end lyset (FTL).

Kosmos enorme afstande og planer om Marsrejser inspirerer til forskning i hurtigere rumrejser. Et teoretisk preprint fra november 2023 fremlagde en mulig matematisk model for FTL-kommunikation. Det var ikke en demonstration af et fysisk kommunikationsapparat eller en garanti for, at teknologien kan realiseres.

Et teoretisk forslag til kommunikation hurtigere end lyset

I artiklen “Hyperwave: Hyper-Fast Communication within General Relativity” foreslår Lorenzo Pieri warp-bobler med meget lille radius til kommunikation. På forhånd etablerede, rørformede fordelinger af negativ energi, kaldet hypertubes, skal i modellen accelerere og bremse boblerne langs en fastlagt rute.

Forslaget bygger på den warp-boble, som Miguel Alcubierre beskrev i 1994. Rummet foran boblen trækker sig sammen, mens rummet bagved udvider sig. Matematisk kan det give en effektiv bevægelse hurtigere end lyset uden lokalt at overskride lyshastigheden. En sådan løsning af ligningerne dokumenterer dog ikke et byggeligt apparat. Modellen kræver en særlig fordeling af negativ energitæthed. Casimir-effekten indebærer målbare kræfter fra kvantefelter, men er ikke i sig selv en brugbar energiforsyning til en warp-motor.

Pieri undersøger små bobler til information frem for transport af rumfartøjer. Den meget lille radius reducerer modellens samlede behov for negativ energi. Forfatteren skriver, at:

“…det samlede behov for negativ energi bliver mindre end energien i et lyn, mere end 70 størrelsesordener under det oprindelige Alcubierre-drev.”

I modellen kan udsendelsen af energirige partikler, når boblerne bremses, moduleres til at kode information. Denne mulighed for FTL-kommunikation er fortsat teoretisk.

Hyperwave rejser både grundlæggende fysiske spørgsmål og store tekniske udfordringer, herunder:

• At skabe og stabilisere warp-bobler med meget lille radius
• At frembringe den nødvendige fordeling af negativ energitæthed
• At styre boblernes bevægelse og opbremsning præcist

Artiklen peger på et interessant forskningsspor, men viser ikke, at den krævede energifordeling kan skabes, eller at spørgsmål om kausalitet og kvantegravitation er løst. Hvis FTL-kommunikation en dag viser sig mulig, kan virkningerne for informationsoverførsel og rumforskning blive store.

Missioner til Mars

Hvis FTL-kommunikation kan realiseres, kan lavere forsinkelse ændre driften af Marsmissioner. Følgende muligheder er hypotetiske:

1. Kortere kommunikationsforsinkelse: Signaler mellem Jorden og Mars bruger omkring 3–22 minutter hver vej, afhængigt af afstanden. Hurtigere kommunikation kan forbedre koordinering og sikkerhed, men FTL betyder ikke nødvendigvis øjeblikkelig overførsel.
2. Mere direkte missionsstyring: Lavere forsinkelse kan give mere direkte kontrol med rovere og andet udstyr, så justeringer ikke altid behøver at være programmeret på forhånd.
3. Hurtigere reaktion ved nødsituationer: Hurtigere informationsudveksling kan lette håndteringen af uventede hændelser og beskytte besætninger samt kritisk udstyr.
4. Videnskabelige data: Kortere ventetid kan fremskynde analyse og offentliggørelse. Forsinkelse er dog noget andet end overførselskapacitet eller båndbredde.
5. Interplanetarisk internet: Pålidelige netværk kan styrke datadeling og samarbejde mellem Jorden og Mars. Et interplanetarisk netværk kan også bruge konventionel kommunikation, der håndterer lange forsinkelser; FTL er ikke en forudsætning.

Disse mulige FTL-fordele er spekulative, indtil det fysiske grundlag er dokumenteret. I den overskuelige fremtid bygger Marsmissioner på kommunikation inden for lyshastighedens grænse.

Koncepter for hurtige rumrejser

Det vides ikke, om FTL-kommunikation eller FTL-transport kan realiseres, eller hvad der i så fald kommer først. Nedenstående idéer har forskellig teknologisk modenhed. Solsejl og antimateriefremdrift vedrører hastigheder under lysets, mens warp-bobler er spekulative matematiske modeller.

Solsejl: Denne fremdrift udnytter fotoners impulsoverførsel til meget store og ultratynde reflekterende flader. Avancerede koncepter omfatter sejl, der kan spænde over kilometer med yderst tynde materialer. Fremdriften skyldes lysets strålingstryk, ikke solvinden.

Kunstnerisk illustration af et fremtidigt solsejl.

Når sollys reflekteres fra sejlet, overføres impuls til fartøjet, som gradvist accelererer. Sejlet behøver ikke drivmiddel til denne fremdrift og kan derfor reducere masse og behovet for genoptankning. Fartøjet har stadig brug for energi samt styrings- og kommunikationssystemer.

Solsejl er allerede demonstreret. Mere avancerede lyssejl, herunder koncepter drevet af kraftige lasere, undersøges til rejser mellem stjernerne med hastigheder under lysets.

Warp-bobler: Disse modeller fra den generelle relativitetsteori beskriver en forvrængning af rumtiden: rummet foran boblen trækker sig sammen og udvider sig bagved, mens boblen er lokalt flad indvendigt. En effektiv bevægelse hurtigere end lyset i ligningerne dokumenterer hverken et praktisk apparat eller en løsning på kausalitetsproblemerne.

Kunstnerisk illustration af et fartøj i en hypotetisk warp-boble.

At skabe og kontrollere den nødvendige energifordeling er fortsat et grundlæggende problem. Negativ energitæthed i kvantesystemer er ikke blot et ukendt kemisk stof. Det er ikke vist, at den kan tilvejebringes i den mængde og geometri, som en fungerende warp-boble ville kræve.

Antimateriefremdrift: Ved annihilation af stof og antistof omdannes masse til energi og partikler. En hypotetisk motor skal udnytte denne høje energitæthed kontrolleret til fremdrift. Den kunne måske give en betydelig brøkdel af lyshastigheden, men gør ikke et fartøj med masse i stand til at overskride lysgrænsen.

Kunstnerisk illustration af en hypotetisk antimateriemotor.

Konceptet kan muligvis forkorte rejser i Solsystemet og understøtte rejser mellem stjernerne. Produktion, opbevaring og håndtering af nyttige mængder antistof er dog meget vanskelig og dyr.

Der findes endnu ingen praktisk motor, der effektivt udnytter stof–antistof-annihilation til sådanne rejser. Antimateriefremdrift er et langsigtet forskningskoncept for hurtige rumrejser under lyshastigheden.

Virksomheder inden for luft- og rumfart

Fremskridt inden for rumteknologi kræver samarbejde mellem offentlige institutioner og private virksomheder. Følgende er eksempler på virksomheder i sektoren. Deres omtale dokumenterer ikke, at de udvikler eller vil lykkes med FTL.

*Tabellernes tal er historiske øjebliksbilleder fra artiklen i 2023, ikke aktuelle priser eller verificerede prognoser. Et negativt P/E som Boeings er ikke et meningsfuldt mål for indtjeningsbaseret værdiansættelse.*

Børsnoterede

1. Boeing Company

BA Prisdiagram

Boeing fremstiller passagerfly samt forsvars-, rum- og sikkerhedssystemer. Artiklen fra 2023 angav en markedsværdi på cirka 158 mia. USD. Produkter og tjenester omfatter civile og militære fly, satellitter, våben, elektroniske systemer, forsvarssystemer, opsendelsessystemer, informations- og kommunikationsteknologi samt resultatbaseret logistik og uddannelse.

2. Honeywell International Inc.

HON Prisdiagram

Honeywell er også aktiv inden for luft- og rumfart. Artiklen fra 2023 angav en markedsværdi på cirka 135 mia. USD. Porteføljen omfattede dengang luft- og rumfartsprodukter og -tjenester, styringsteknologi til bygninger, boliger og industri samt højtydende materialer og teknologier.

3. RTX Corporation

Raytheon Technologies skiftede navn til RTX Corporation i juli 2023. Artiklen angav en markedsværdi på cirka 116 mia. USD. Koncernen leverer luftfarts- og forsvarssystemer til kommercielle, militære og offentlige kunder, herunder flymotorer, avionik, flystrukturer, cybersikkerhed, missiler, luftforsvar og ubemandede systemer.

Virksomheder, der ikke var børsnoterede i 2023

SpaceX: Elon Musk grundlagde Space Exploration Technologies Corp. i 2002. Ved artiklens udgivelse i 2023 var virksomheden ikke børsnoteret. Den aktuelle kurswidget (SPCX ) vedrører den senere børsnotering i 2026. SpaceX arbejder på at sænke omkostningerne ved rumtransport og muliggøre fremtidige Marsmissioner. Virksomheden har udviklet Falcon 1, Falcon 9, Falcon Heavy og Dragon; Crew Dragon har transporteret astronauter til ISS. I 2023 udviklede den også Starship til fremtidige interplanetariske missioner og satellitinternetprojektet Starlink.

Blue Origin: Jeff Bezos grundlagde virksomheden i 2000 for at gøre rummet mere tilgængeligt og støtte en fremtid, hvor millioner kan bo og arbejde der. I 2023 havde virksomheden udviklet New Shepard til suborbital rumturisme og var ved at udvikle den orbitale New Glenn-raket. Månelanderen Blue Moon indgik også i planerne.

Afsluttende tanker

Idéer om hurtigere kommunikation og rumrejser afspejler menneskets nysgerrighed og ambitioner. Warp-bobler, Hyperwave-kommunikation og antimateriefremdrift rejser forskellige videnskabelige spørgsmål og har ikke samme teknologiske modenhed.

Hvis FTL en dag viser sig fysisk mulig, kan følgerne blive vidtrækkende. Indtil videre er det hypotetisk. Praktisk rumforskning udvikles gennem teknologier, der fungerer inden for kendte fysiske love.