De Melkweg verkennen – Is sneller‑dan‑licht (FTL) een luchtkasteel?

De lichtsnelheid in vacuüm is ongeveer 299.792 km/s. De circa 11 km/s heeft betrekking op bemande missies zoals Apollo 10 ten opzichte van de aarde, niet op alle door mensen gebouwde ruimtevaartuigen. Onbemande sondes hebben ten opzichte van de zon veel hogere snelheden bereikt. Toch bestaat er geen bewezen techniek voor reizen of communicatie sneller dan het licht (FTL).

De enorme afstanden in het heelal en plannen voor bemande Marsmissies stimuleren onderzoek naar snellere ruimtevaart. Een theoretische voorpublicatie uit november 2023 bespreekt een mogelijk model voor FTL-communicatie. Het is een wiskundig voorstel, geen experimentele demonstratie of garantie dat de benodigde technologie ontwikkeld kan worden.

Een theoretisch voorstel voor sneller-dan-lichtcommunicatie

In “Hyperwave: Hyper-Fast Communication within General Relativity” beschrijft Lorenzo Pieri kleine warpbellen voor communicatie en vooraf aangelegde buisvormige verdelingen van negatieve energie, die hij hypertubes noemt. In het model zouden deze de bellen langs een vooraf bepaald traject versnellen en vertragen.

Het voorstel bouwt voort op de warpbel die Miguel Alcubierre in 1994 beschreef. In dat wiskundige model krimpt de ruimte voor de bel en zet zij erachter uit. Daardoor kan een effectieve verplaatsing sneller dan het licht ontstaan zonder plaatselijke overschrijding van de lichtsnelheid. Zo’n oplossing bewijst echter niet dat zij fysiek realiseerbaar is. Daarvoor zijn bijzondere verdelingen van negatieve energiedichtheid nodig. Het Casimir-effect betreft meetbare krachten door kwantumvelden, maar vormt op zichzelf geen kant-en-klare energiebron voor een warpaandrijving.

Pieri onderzoekt bellen met een uiterst kleine straal voor informatieoverdracht in plaats van vervoer van een ruimteschip. In het model verkleint dit de totale vereiste negatieve energie. De auteur schrijft:

“…de totale negatieve energie‑vereisten worden kleiner dan de energie die in een bliksemschicht zit, meer dan 70 ordes van grootte minder dan de oorspronkelijke Alcubierre‑warp‑drive.”

In het hypothetische model zou het afremmen van de bel hoogenergetische deeltjes uitstoten. Detectie daarvan zou informatie kunnen overbrengen. Er is daarmee nog geen daadwerkelijke FTL-datatransmissie aangetoond.

Het voorstel blijft sterk theoretisch. Naast technische obstakels zijn er open vragen over de natuurkundige haalbaarheid, kwantumzwaartekracht en causaliteit. Belangrijke uitdagingen zijn:

• Het creëren en stabiliseren van deze warp‑bubbels met een kleine straal
• Het genereren van de benodigde negatieve energiedichtheden
• Het nauwkeurig beheersen van de dynamiek van de warp‑bubbel

Het artikel verkent hypothetische ruimtetijdgeometrieën. Mocht FTL-communicatie ooit fysiek mogelijk blijken, dan zou die grote gevolgen kunnen hebben voor informatieoverdracht en ruimteonderzoek. Er bestaat nog geen bewezen praktische toepassing of betrouwbare planning voor de ontwikkeling ervan.

Missies naar Mars

Hieronder staan denkbare voordelen van communicatie met een veel kortere vertraging tussen aarde en Mars. Dit zijn geen voorspellingen dat FTL binnen komende decennia of millennia haalbaar wordt:

1. Minder communicatievertraging: Signalen hebben afhankelijk van de stand van aarde en Mars ongeveer 3–22 minuten per richting nodig. Hypothetische FTL-communicatie zou die vertraging kunnen verkorten, maar sneller dan licht betekent niet automatisch onmiddellijk. Zeer korte vertraging zou samenwerking en veiligheid bij bemande en robotmissies kunnen verbeteren.
2. Verbeterde missiebesturing: Communicatie in realtime zou een meer directe en effectieve besturing van rovers en andere apparatuur mogelijk maken. Dit kan leiden tot complexere en genuanceerdere verkenning, omdat instructies en aanpassingen ter plekke kunnen worden gedaan in plaats van vooraf geprogrammeerd of vertraagd.
3. Snelle respons op noodsituaties: In geval van nood of onvoorziene situaties zou onmiddellijke communicatie een snellere reactie mogelijk maken, wat mogelijk levens en kritieke missiesystemen kan redden.
4. Wetenschappelijke gegevensoverdracht: Minder vertraging zou ontvangst, analyse en publicatie van gegevens kunnen versnellen. Signaalsnelheid en gegevenscapaciteit per seconde zijn echter verschillende grootheden; sneller reizen van een signaal garandeert geen grotere bandbreedte.
5. Interplanetair internet: Een betrouwbaar netwerk kan gegevensuitwisseling en samenwerking tussen planeten verbeteren. Daarvoor is geen FTL nodig: ook conventionele verbindingen en protocollen die lange vertragingen aankunnen, kunnen een interplanetair netwerk vormen.

Hoewel de potentiële voordelen van FTL‑communicatie voor Marsmissies aanzienlijk zijn, blijven ze speculatief totdat de onderliggende technologie is ontwikkeld en levensvatbaar is bewezen. Voor de nabije toekomst zullen Marsmissies blijven vertrouwen op conventionele communicatiemethoden binnen de beperkingen van de lichtsnelheid.

Voortstuwing voor hoge snelheden en hypothetische FTL-modellen

Het is onbekend of FTL-communicatie ooit mogelijk wordt of vooraf zou gaan aan hypothetisch FTL-vervoer. De volgende ideeën bevinden zich op verschillende ontwikkelingsniveaus. Zonnezeilen en antimaterieaandrijving betreffen beweging onder de lichtsnelheid; warpbellen zijn hypothetische ruimtetijdmodellen.

Zonnezeilen: Deze gebruiken de impuls die fotonen op een groot, uiterst dun oppervlak overdragen. Voor deze voortstuwing is geen verbruik van meegevoerde brandstof of reactiemassa nodig. Sommige toekomststudies onderzoeken zeer lichte zeilen van kilometers breed en slechts uiterst geringe dikte. De stuwkracht komt van stralingsdruk, niet van de zonnewind.

Artistieke voorstelling van een toekomstig zonnezeil voor ruimtevaart.

Zonlicht draagt impuls over op het zeil en versnelt het vaartuig geleidelijk. Dat kan aantrekkelijk zijn voor lange ruimtemissies, omdat het zeil voor zijn stuwkracht geen meegevoerde brandstof verbruikt. Het vaartuig heeft nog wel energie, besturing en andere voorzieningen nodig.

Zonnezeilen zijn al in de ruimte getest. Voor toekomstige interstellaire sondes worden ook krachtige lasers onderzocht die een lichtzeil vanaf een externe bron voortstuwen. Deze methoden versnellen een vaartuig met massa niet voorbij de lichtsnelheid.

Warpbellen: Dit zijn wiskundige beschrijvingen van vervormde ruimtetijd, gebaseerd op de algemene relativiteitstheorie. In het Alcubierre-model blijft een gebied rond het ruimteschip lokaal vlak, terwijl de ruimte ervoor krimpt en erachter uitzet. De effectieve FTL-verplaatsing betekent niet dat een bruikbare aandrijving is aangetoond of dat problemen met causaliteit zijn opgelost.

Artistieke voorstelling van een vaartuig in een hypothetische warpbel.

Het maken en beheersen van de vereiste energieverdelingen blijft een fundamenteel probleem. Negatieve energiedichtheid in bepaalde kwantumsystemen is niet simpelweg een nog onbekende stof. Het is niet aangetoond dat deze in de hoeveelheid en geometrie voor een werkende warpbel georganiseerd kan worden.

Antimaterieaandrijving: Bij annihilatie van materie en antimaterie wordt hun massa omgezet in energie en deeltjes. Een hypothetische motor zou deze grote energiedichtheid gecontroleerd benutten voor stuwkracht. Daarmee zou mogelijk een aanzienlijk deel van de lichtsnelheid bereikbaar worden, maar geen overschrijding ervan door een ruimteschip met massa.

Artistieke voorstelling van een hypothetische antimateriemotor.

Deze methode zou de reistijd binnen ons zonnestelsel drastisch kunnen verkorten en mogelijk interstellaire reizen mogelijk maken. Er zijn echter enorme uitdagingen, waaronder de productie, opslag en hantering van antimaterie, aangezien het momenteel een van de duurste en moeilijkst te produceren stoffen is.

Een praktische motor die materie-antimaterieannihilatie efficiënt voor zulke reizen benut, is nog niet ontwikkeld. Antimaterieaandrijving blijft een langetermijnconcept voor snelle, maar subluminale ruimtevaart.

Bedrijven in de lucht- en ruimtevaart

De ontwikkeling van ruimtetechnologie vereist samenwerking tussen publieke organisaties en particuliere bedrijven. De volgende ondernemingen zijn voorbeelden uit de lucht- en ruimtevaartsector. Hun vermelding bewijst niet dat ze FTL-technologie ontwikkelen of zullen realiseren.

*De financiële tabellen geven historische momentopnamen uit het artikel van 2023 weer, geen actuele koersen of geverifieerde prognoses. Een negatief P/E-getal, zoals bij Boeing, is geen zinvolle winstwaarderingsmaatstaf.*

Beursgenoteerde ondernemingen

1. Boeing Company

BA Prijsgrafiek

Boeing is een grote lucht- en ruimtevaartonderneming en fabrikant van commerciële vliegtuigen, defensie-, ruimtevaart- en beveiligingssystemen. Het artikel uit 2023 vermeldde een beurswaarde van ongeveer 158 miljard Amerikaanse dollar. De activiteiten omvatten commerciële en militaire vliegtuigen, satellieten, wapens, elektronische en defensiesystemen, lanceersystemen, informatie- en communicatiesystemen, prestatiegerichte logistiek en opleiding.

2. Honeywell International Inc.

HON Prijsgrafiek

Honeywell is eveneens actief in de lucht- en ruimtevaart. Het artikel uit 2023 noemde een beurswaarde van ongeveer 135 miljard Amerikaanse dollar. Het toenmalige portfolio omvatte lucht- en ruimtevaartproducten en -diensten, regeltechniek voor gebouwen, woningen en industrie, en hoogwaardige materialen en technologieën.

3. RTX Corporation

Raytheon Technologies veranderde in juli 2023 zijn naam in RTX Corporation. Het artikel vermeldde een beurswaarde van circa 116 miljard Amerikaanse dollar. De groep levert luchtvaart- en defensiesystemen voor commerciële, militaire en overheidsklanten, waaronder vliegtuigmotoren, avionica, vliegtuigstructuren, cyberbeveiliging, raketten, luchtverdediging en onbemande systemen.

Ondernemingen die in 2023 niet beursgenoteerd waren

SpaceX: Space Exploration Technologies Corp., in 2002 opgericht door Elon Musk, was bij publicatie in 2023 niet beursgenoteerd. De huidige koerswidget (SPCX ) hoort bij de latere beursnotering in 2026. SpaceX streeft naar lagere ruimtetransportkosten en toekomstige Marsmissies. Het ontwikkelde de Falcon 1, Falcon 9, Falcon Heavy en Dragon; Crew Dragon vervoerde astronauten naar het ISS. In 2023 werkte het ook aan Starship voor toekomstige interplanetaire missies en aan Starlink voor internet via satellieten.

Blue Origin: Jeff Bezos richtte het bedrijf in 2000 op om ruimtevaart toegankelijker te maken en een toekomst te bevorderen waarin miljoenen mensen in de ruimte leven en werken. In de context van 2023 had het New Shepard ontwikkeld voor suborbitale toeristische vluchten en werkte het aan de orbitale raket New Glenn. Ook de maanlander Blue Moon maakte deel uit van de plannen.

Slotgedachten

Ideeën over snellere communicatie en ruimtereizen weerspiegelen menselijke nieuwsgierigheid en ambitie. Warpbellen, Hyperwave-communicatie en antimaterieaandrijving stellen verschillende wetenschappelijke vragen en bevinden zich niet op hetzelfde technologische ontwikkelingsniveau.

Als FTL ooit fysiek mogelijk blijkt, zouden de gevolgen groot zijn. Voorlopig blijft het hypothetisch. Praktische ruimteverkenning bouwt verder op technieken die binnen de bekende natuurkundige grenzen functioneren.