Manipulation der Schwerkraft: Science-Fiction oder Realität?

Antrieb ohne Treibstoff?

Seit den allerersten V2‑Raketen im Zweiten Weltkrieg basiert das Grundkonzept für den Antrieb von Raketen darauf, Hochgeschwindigkeitsgase in die entgegengesetzte Richtung des Zielorts der Rakete auszustrahlen.

Bis heute ist dies die fast einzige Antriebsform, die von Raketen und Raumfahrzeugen verwendet wird, um der Erdgravitation zu entkommen und sich im Weltraum zu bewegen.

Sie ist im Raketengleichung formalisiert, die in einfachen Worten besagt, dass je mehr Masse ausgestoßen wird und je schneller dies geschieht, desto mehr Schub entsteht. Dies wird manchmal als „die Tyrannei der Raketengleichung“ bezeichnet. Das liegt daran, dass je mehr Treibstoff verwendet wird, desto mehr Treibstoff benötigt wird, um diesen Treibstoff zu heben.

Für eine typische einstufige Rakete müssen etwa 90 % seiner anfänglichen Startmasse muss Treibstoff sein, um die Erdgravitation und den atmosphärischen Widerstand zu überwinden.

Damit bleiben nur noch 10 % für die Struktur, Systeme und Nutzlast der Rakete.

Aber was, wenn es eine Alternative gäbe? Seit sehr langer Zeit wird treibstoffloser Antrieb von der Wissenschaftsgemeinschaft als reine Fantasie und als Stoff aus der Science‑Fiction betrachtet.

Dennoch zeigen einige widersprüchliche Stimmen von seriösen und erfahrenen Wissenschaftlern rätselhafte experimentelle Ergebnisse und erforschen unkonventionelle Theorien, um sie zu erklären.

Ein aktuelles Beispiel ist die Präsentation von Dr. John Brandenburg auf der APEC Propulsion Conference am 31. August 2024 mit dem Titel Beschreibung und Ergebnisse des Gravitätsmodifikations‑Experiments.

Kann Antigravitation real sein

Glaubwürdigkeit

Auf den ersten Blick erscheint das Konzept der Antigravitation sehr abwegig und „unwissenschaftlich“, eher geeignet für Science‑Fiction, Verschwörungstheoretiker, UFO‑Enthusiasten und Amateur‑Erfinder.

Daher ist es überraschend, wenn jemand mit dem Profil von Dr. Brandenburg eine Präsentation zu diesem Thema hält.

Er ist Physiker mit Schwerpunkt Plasma, hat Erfahrung in der Forschung zur Kernfusion und „9 ½ Jahre in Nuklearwaffenlabors am Lawrence Livermore National Laboratory und den Sandia Labs in Albuquerque“ verbracht, wobei beide Institutionen ein hohes Sicherheitsfreigabeniveau erfordern.

Er ist außerdem Erfinder des microwave-electrothermal (MET) Thruster, einer fortschrittlichen Form des Raumfahrtantriebs, die Mikrowellen nutzt, um ultraheiße Plasma zu erzeugen.

Quelle: URA Thrusters

Dieser Hintergrund räumt die Vorstellung aus dem Weg, dass dies von einer unseriösen, unwissenschaftlichen Quelle stammt.

Gravitationselektromagnetismus – GEM

Fundamentale Kräfte

Die moderne Physik erkennt vier fundamentale Kräfte des Universums, von denen zwei auf sehr kurzen, atomaren Skalen oder kleiner wirken und zwei auf sehr großen Skalen.

Quelle: ResearchGate

GEM ist eine neue Theorie, die besagt, dass beide Fernkräfte, Elektromagnetismus und Gravitation, als eine einzige einzigartige Kraft angesehen werden könnten, die sich je nach Umständen in zwei verschiedenen Formen manifestiert.

Dies wäre eine Fortsetzung der Bemühungen von Physikern, die fundamentalen Kräfte zu vereinheitlichen, insbesondere nach der Entdeckung die Verschmelzung von elektrischen und magnetischen Kräften zum Elektromagnetismus im frühen 19^th Jahrhundert und der elektroschwachen Wechselwirkungen, die die elektromagnetische Kraft und die schwache Kernkraft zusammenführen, was mit zwei Nobelpreisen 1979 und 1999 belohnt wurde.

Verschmelzung von Gravitation und Elektromagnetismus

In die Details der Mathematik von GEM einzutauchen würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Insgesamt ist die Idee, dass die Hauptgleichungen für Elektromagnetismus und Gravitation sehr ähnlich sind.

Das hat bereits Einstein festgestellt, da beide Kräfte nach dem Kehrwert des Abstandsquadrats wirken: 1/r2.

Quelle: Mr. Naga Physics

Also ist dies, obwohl es definitiv neu ist, keine völlig abwegige Idee.

Dies ist etwas, an dem Dr. Brandenburg seit langer Zeit arbeitet, wobei Veröffentlichungen zu dieser Theorie mehr als ein Jahrzehnt zurückreichen:

• „Das Problem der schwachen und starken Kernkräfte und die Vorhersage der Higgs‑Boson‑Masse mittels der GEM (Gravitationselektromagnetismus) Vereinheitlichungstheorie“ STAIF II, Albuquerque, NM Februar (2012).
• „Eine Herleitung der Newton‑Gravitationskonstanten und der Protonenmasse aus der GEM‑Vereinheitlichungstheorie der Baryon‑Genesis.“ Journal of Cosmology Band 17, 2011.
• „Der Wert der Gravitationskonstanten und ihr Zusammenhang mit der kosmischen Elektrodynamik,“ IEEE Transactions on Plasma Science, Plasma Cosmology Ausgabe Vol. 35, Nr. 4, S. 845.

Warum ist es umstritten?

Das Problem bei einem solchen Ansatz ist, dass er mehrere Grundlagen der Gravitation, wie sie heute allgemein verstanden werden, umstößt.

Erstens würde er die „G“-Konstante überhaupt nicht mehr als Konstante gelten lassen.

Zweitens würde er bedeuten, dass negative Gravitation oder Antigravitation möglich ist. Das würde die gesamte Physik grundlegend verändern, einschließlich der aktuellen Quantenphysik, die die Idee negativer Gravitation kategorisch ablehnt.

Solche Ideen stoßen in der breiten wissenschaftlichen Gemeinschaft meist auf Spott oder offene Ächtung (zum Beispiel der französische Plasmaswissenschaftler Jean‑Pierre Petit’s kosmologische Theorie „Janus“, entwickelt mit negativer Gravitation und Ablehnung des Konzepts von dunkler Materie oder Energie, im Wesentlichen auf die schwarze Liste gesetzt).

Daher erfordern außergewöhnliche Behauptungen, die die Physik umwälzen, nachweislich ernsthafte Beweise.

Antigravitation gemessen?

In seiner Präsentation zeigte Dr. Brandenburg ein Experiment, das er mit einfachen Geräten wie einem Heliumballon, einem Spielzeugmotorarmatur und dünnem Draht und Seil durchführte.

Quelle: ResearchGate

Quelle: ResearchGate

Er behauptete, dass die Vorrichtung bei angelegtem Strom einen Gewichtsverlust von 150 mg gemessen habe, wobei der Gewichtsverlust bei einem 8‑sekündigen Magnetimpuls länger sei als bei einem 6‑sekündigen.

Quelle: ResearchGate

Weitere Forschung

Brandenburg weist zudem auf weitere beunruhigende experimentelle Ergebnisse brasilianischer Forscher andere beunruhigende experimentelle Ergebnisse brasilianischer Forscher Elio B. Porcelli und Victo dos Santos Filho hin, die berichteten, dass Gewichtsverlust durch einen Laser induziert werden kann, erklärt durch den vom Laser induzierten elektromagnetischen Effekt.

Dies könnte auch mit einem anderen erklärten Phänomen zusammenhängen, das die Möglichkeit bietet, Elektrostatik‑Antriebe zu erzeugen, beschrieben von Nasa‑Top‑Experten für Elektrostatik, Dr. Charles Buhler.

Buhlers Geräte, die 2016 getestet wurden, erzeugten weniger als ein hunderttausendstel der Erdgravitation. Die Einheit, die sie im 2020‑Papier und dem anschließenden Patent demonstrierten, zeigte Ergebnisse von bis zu 1 Erdbeschleunigung (die Energiemenge, die nötig ist, um die Gravitation eines Objekts zu überwinden).

Es könnte auch im Zusammenhang mit den vorgeschlagenen Warp‑Antrieben und anderen Überlichtgeschwindigkeit (FTL)‑Theorien betrachtet werden.

Insgesamt stammen Dr. Brandenburgs Ergebnisse noch aus einem unbestätigten Experiment, das jedoch extrem kostengünstig und einfach zu reproduzieren sein sollte.

Wir können also hoffen, dass mehr Forscher sich die Zeit nehmen, es zu prüfen und zumindest den rätselhaften Verlust von 150 mg, den Dr. Brandenburg beobachtet hat, zu bestätigen.

Könnten moderne Wissenschaften so blind sein?

Das wirkt ein wenig zu gut, um wahr zu sein, und diese einzelne Tatsache erklärt wahrscheinlich die allgemeine Skepsis gegenüber dieser Idee.

Dies wäre jedoch nicht das erste Mal, dass der wissenschaftliche Konsens falsch liegt. Natürlich gibt es das berühmte historische Beispiel von Galileo, der die Umlaufbahn der Erde um die Sonne erkannte, entgegen dem intellektuellen Konsens seiner Zeit.

Aber die moderne wissenschaftliche Ära hat ebenfalls oft unbequeme Wahrheiten oder abnormale experimentelle Ergebnisse ignoriert:

• Albert Michelson — ein damals berühmter Wissenschaftler, der kürzlich die Existenz des „Äthers“ widerlegt hatte und 1907 den Nobelpreis gewann — sagte 1894: „die großen Prinzipien seien bereits entdeckt worden, und die Physik würde fortan darauf beschränkt sein, Wahrheiten bis zur sechsten Dezimalstelle zu finden“.
  • Das war nicht lange vor der Entdeckung der Relativitätstheorie und der Quantenphysik.
• Lord Kelvin, einer der eminentesten Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts, sagte über die Zukunft der Luftfahrt: „Weder der Ballon, noch das Flugzeug, noch das Gleitgerät wird ein praktischer Erfolg werden“
  • Das war nur drei Jahre vor dem ersten Flug der Gebrüder Wright.
• Einstein lehnte die Quantenphysik ab: „Gott würfelt unermüdlich unter Gesetzen, die er selbst festgelegt hat.“

Vielleicht wird in ein paar Jahrzehnten die Ablehnung von Antigravitation, Teilchen mit negativer Masse und der GEM‑Theorie als ebenso kurzsichtig betrachtet werden.

Andere exotische Antriebssysteme

Während wir nun einen Hoffnungsschimmer für antigravitative Antriebe haben, etwas, das die Sterne sofort zur Kolonisation öffnen würde, wurden im Laufe der Jahre einige andere exotische Antriebssysteme auf Basis bekannter Physik diskutiert.

Das Orion-Projekt

Das Orion-Projekt war ein Konzept aus den späten 1950‑Jahren, das auf nuklearer Pulsantrieb basierte.

Hinter diesem Namen steckt die überraschende Idee, nukleare Explosionen (aus Atombomben) zu nutzen, um ein Raumfahrzeug zu Geschwindigkeiten zu beschleunigen, die sogar interstellare Reisen ermöglichen könnten.

Quelle: NASA

Durch die Nutzung eines signifikanten Prozentsatzes der bei einer nuklearen Explosion freigesetzten Energie wäre dies das kraftstoffeffizienteste Antriebssystem, das je geschaffen wurde.

Letztendlich wurde das Projekt weitgehend wegen des Teiltestverbotsvertrags von 1963 aus der Ära des Kalten Krieges, der nukleare Explosionen im Weltraum verbot, aufgegeben.

Nuklearthermischer Antrieb

Eine vielleicht weniger spektakuläre Möglichkeit, nukleare Energie für den Antrieb zu nutzen, ist der nuklearthermische Antrieb.

Die Idee ist, dass anstelle chemischer Reaktionen, die ein Raumfahrzeug im Vakuum antreiben, Kernenergie verwendet werden könnte, um ein Gas in Plasma zu verwandeln und es mit hoher Geschwindigkeit zu beschleunigen.

Wie die Raketengleichung festlegt, gilt: Je schneller die Ausstoßung, desto mehr Schub und Treibstoffeffizienz liefert das Antriebssystem.

Da Mond und Mars bald in Sicht sind, prüft die NASA dieses Konzept erneut. Sie hat kürzlich 5 Mio. $ vergeben an BWX Technologies (BWXT ), General Atomics und Ultra Safe Nuclear Technologies, um ein Konzept für Kernreaktoren zu entwickeln, die diese Aufgabe erfüllen können.

Ähnliche, aber nicht‑nukleare Systeme, die Elektrizität nutzen, um Ionen mit hoher Geschwindigkeit zu beschleunigen, oder Hall‑Effekt‑Triebwerke, werden ebenfalls von der NASA getestet.

Laser‑ und Segelschiffe

Eine weitere Möglichkeit, Raumfahrzeuge ohne Treibstoff anzutreiben, wäre die Nutzung des Schubs des Lichts.

Solche Segelschiffe wurden bereits getestet und funktionieren, um kleine Raumfahrzeuge in die tiefen Bereiche des Sonnensystems zu bringen.

Ein weiterer Schritt in diesem Konzept wäre ein Netzwerk leistungsstarker Laser im tiefen Weltraum oder in der Umlaufbahn, die Raumfahrzeuge mit dem Licht der Laser schieben. Das hätte den Vorteil, dass an Bord des Raumfahrzeugs kein Treibstoff benötigt wird und während der gesamten Reise eine kleine, aber kontinuierliche Beschleunigung bereitgestellt wird.

Letztendlich würde ein solches Netzwerk aus laserbetriebenen festen Antrieben, die Segelschiffe schieben, wahrscheinlich durch gesammelte Sonnenenergie von großen Arrays weltraumbasierter Solarpaneele betrieben werden.

Eine solche Infrastruktur könnte nicht nur die Weltraumerkundung beschleunigen, sondern auch unbegrenzte Energie für die Erde bereitstellen, wie wir in Space‑Based Energy Solutions For Endless Clean Energy diskutiert haben.

Impulsfusion

Eine spekulativere, aber in Entwicklung befindliche Antriebsmethode wäre, ein Raumfahrzeug mit Kernfusion (nicht Spaltung, wie in herkömmlichen Kernkraftwerken) anzutreiben.

Energiepositive Kernfusion ist bisher schwer fassbar, obwohl in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt wurden, wie wir in Nuclear Fusion – The Ultimate Clean Energy Solution on the Horizon diskutierten.

Ein zentrales Limit von Fusionsreaktionen zur Energieerzeugung ist, dass sie schwer aufrechtzuerhalten sind, sodass sie positive Energieerträge erzeugen.

Alternativ muss ein Fusionsantriebssystem nicht positiv Energie erzeugen; es muss lediglich effizienter sein als Alternativen bei der Erzeugung von Schub.

Daher könnte die Energiezufuhr durch Solar- oder traditionelle Kernenergie erfolgen, und selbst ein negativer Energieertrag könnte immer noch besser sein als die Alternative.

Ein solcher Fusionsantrieb, der einen kurzen Impuls nuklearer Fusion nutzt, ist das, woran das Startup Helicity Space arbeitet.

„Die Arbeit von Helicity könnte der Menschheit einen umfassenden Zugang zum gesamten Sonnensystem ermöglichen und sogar Missionen zu den nächsten Sternen ermöglichen.“ Gen. Pete Worden, PhD, ehemaliger Direktor des NASA Ames Research Center

Quelle: Helicity

Investieren in den Weltraum

Der Weltraum ist eine sehr etablierte Branche, die dank wiederverwendbarer Raketen eine Wiedergeburt und explosives Wachstum erlebt. Wir haben diskutiert, wie dies in unserem Artikel Reusable Rockets To Create Multiple New Markets By Lowering Costs Drastically ganze Chancen schafft.

Der aktuelle Weltraummarkt beträgt 443 Mrd. $. Selbst wenn man spekulativere (aber potenziell sehr lukrative) Ideen wie den Asteroidenbergbau ignoriert, könnten allein Weltraumtourismus und Hyperschallflüge weitere 350 Mrd. $ an Einnahmen hinzufügen, zuzüglich einer Prognose für satellitenbasiertes Internet im Wert von 17 Mrd. $, sowie militärische Anwendungen, subventionierte Mondbasen, wissenschaftliche Projekte usw.

Sie können in weltraumbezogene Unternehmen über zahlreiche Broker investieren, und auf dieser Website finden Sie unsere Empfehlungen für die besten Broker in den USA, Kanada, Australien, Vereinigtes Königreich, sowie vielen anderen Ländern.

Wenn Sie nicht daran interessiert sind, einzelne weltraumbezogene Unternehmen auszuwählen, können Sie auch in ETFs investieren, die in unserem Artikel 5 Best Aerospace ETFs to Invest In aufgeführt sind, darunter den ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) oder den VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI), um vom Wachstum des Weltraumsektors insgesamt zu profitieren.

Weitere Informationen zur Weltraumerkundung finden Sie in The Future Space-Based Economy, Space Infrastructure – Building Stairways To The Heavens und Space Based Energy Solutions For Endless Clean Energy.

Innovatives Antriebsunternehmen

Eine bemerkenswerte Ausnahme von privat gelisteten Start‑ups, die die Kernfusion dominieren, ist das börsennotierte Unternehmen Lockheed Martin Corporation (LMT ), ein Riese der Verteidigungsindustrie.

Lockheed arbeitet seit den frühen 2010er‑Jahren an Compact Fusion, einem Kernfusionsreaktor, der voraussichtlich in den 2020er‑Jahren einsatzbereit sein soll. Es wurde jedoch angekündigt, dass die Arbeit an dem Projekt 2021 eingestellt wurde.

Das Unternehmen war nach einer zunächst sehr öffentlichen Ankündigung sehr zurückhaltend bezüglich dieses Projekts. Bis heute ist unklar, was das Unternehmen dazu veranlasst haben könnte, die Idee aufzugeben.

Gleichzeitig scheint es, dass das Konzept nicht vollständig aufgegeben wurde, insbesondere durch Investitionen im Jahr 2024 in Helicity, ein Startup, das einen Fusionsantrieb entwickelt. Wie bereits erklärt, besteht die Idee darin, Raumfahrzeuge mit kurzen Fusionsimpulsen anzutreiben. Helicity plant, dafür eine Plasmapistole zu verwenden.

Quelle: Helicity

Möglicherweise haben interne Ergebnisse von Lockheed gezeigt, dass ihr Design keine Fusion aufrechterhalten kann, die mit der Energieerzeugung kompatibel ist.

Aber vielleicht reichen kurze Impulse gleichzeitig für den Antrieb im Weltraum aus und kommen einer tatsächlichen Marktreife näher. Es würde zudem besser zum insgesamt auf Luft‑ und Raumfahrt sowie Verteidigung ausgerichteten Profil des Unternehmens passen als die Energieerzeugung.

Lockheed ist zudem tief in andere Aspekte der Weltraumerkundung und -industrie eingebunden; im Laufe der Firmengeschichte haben Lockheed‑Martin‑Raumfahrzeuge acht Planeten besucht und über 300 Missionsnutzlasten für Kunden gebaut.

• Das Orion spacecraft (nicht zu verwechseln mit dem zuvor erwähnten alten Orion‑Projekt), das entwickelt wurde, um Astronauten zum Mond zurückzubringen und später möglicherweise in Tiefraummissionen.
• Die GOES‑R Series, eine Reihe von Wettersatelliten der nächsten Generation.
• Modernisierung der GPS‑Konstellation.
• Der Next Generation Interceptor (NGI) Raketenabwehr.
• Noch in Entwicklung hyperschallraketen.

Neben dem Weltraum steht Lockheed hinter einigen der leistungsstärksten (und teuersten) Waffenprogramme in den USA, wie dem F‑35. Das gemeinsam mit Northrop Grumman (NOC ) und BAE Systems (BSP.DE ) entwickelte Tarnflugzeug hatte eine problematische Entwicklung, ist jedoch jetzt „debugged“ und wird in großen Stückzahlen gebaut, wobei die Nachfrage die Produktion übersteigt.

Während das Unternehmen in allen Bereichen des Militärs aktiv ist, liegt der Schwerpunkt vor allem auf fortschrittlichen Technologien und Luft‑ und Raumfahrt, wobei die Luftfahrt im ersten Quartal 2023 Einnahmen von 6,2 Mrd. $ erzielte, Raketen‑ und Feuerleitsysteme 2,3 Mrd. $ (einschließlich des HIMARS, jetzt berühmt in der Ukraine), Drehflügler (Hubschrauber) 3,5 Mrd. $, und Weltraum 2,9 Mrd. $, für einen Gesamtumsatz von 15,1 Mrd. $.

Lockheed ist zudem im Bereich Cyber‑Verteidigung und Marinesysteme aktiv (AEGIS‑Luftverteidigungssysteme und Langstrecken‑Anti‑Schiff‑Raketen).