Ruimte

Manipuleren van de zwaartekracht: sciencefiction of realiteit?

mm
Gepubliceerd op
Bijgewerkt op
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Toelichting: Securities.io kan een vergoeding ontvangen wanneer u links naar beoordeelde producten gebruikt. Dit beïnvloedt onze redactionele beoordelingen niet. Wij zijn geen geregistreerd beleggingsadviseur; dit is geen beleggingsadvies. Lees onze affiliateverklaring.

Propulsie zonder brandstof?

Sinds de allereerste V2-raketten in de Tweede Wereldoorlog is het basisconcept voor de voortstuwing van raketten het uitstoten van hoog‑snelheidsgassen in de tegenovergestelde richting van de gewenste baan van de raket.

Tot op de dag van vandaag is dit vrijwel de enige vorm van voortstuwing die door raketten en ruimtevaartuigen wordt gebruikt om de zwaartekracht van de aarde te overwinnen en zich in de ruimte te verplaatsen.

Het is geformaliseerd in de raketvergelijking, die in eenvoudige bewoordingen stelt dat hoe meer massa er wordt uitgestoten en hoe sneller dit gebeurt, hoe meer voortstuwing er ontstaat. Dit wordt soms de “tirannie van de raketvergelijking” genoemd. Dit komt doordat hoe meer brandstof er wordt gebruikt, hoe meer brandstof er nodig is om die brandstof zelf op te tillen.

Voor een typische eentrapsraket moet ongeveer 90 % van de initiële lanceermassa brandstof zijn om de zwaartekracht en de atmosferische weerstand van de aarde te overwinnen. Dit laat slechts 10 % over voor de structuur, systemen en lading van de raket.

Maar wat als er een alternatief bestond? Al heel lang werd voortstuwing zonder brandstof door de wetenschappelijke gemeenschap afgeschreven als louter fantasie en als iets uit de science‑fiction.

Toch laten een paar afwijkende stemmen van serieuze en gerenommeerde wetenschappers puzzelende experimentele resultaten zien en onderzoeken ze onconventionele theorieën om deze te verklaren.

Een recent voorbeeld is de presentatie van Dr. John Brandenburg op de APEC Propulsion Conference op 31 augustus 2024 onder de titel “Gravity Modification Experiment Description and Results”.

Kan anti‑zwaartekracht echt bestaan?

Geloofwaardigheid

Op het eerste gezicht lijkt het concept van antizwaartekracht zeer extravagant en “onwetenschappelijk”, meer geschikt voor science‑fiction, samenzweringstheorieën, UFO‑enthousiastelingen en amateur‑uitvinders.

Daarom is het verrassend wanneer iemand met het profiel van Dr. Brandenburg een presentatie over dit onderwerp geeft.

Hij is een natuurkundige die zich specialiseert in plasma, met ervaring in onderzoek naar kernfusie, en “9 ½ jaar bij nucleaire wapenlaboratoria bij Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) en Sandia Labs in Albuquerque”, beide instellingen die een hoog beveiligingsniveau vereisen.

Hij is tevens de uitvinder van de microwave‑electrothermal (MET) Thruster, een geavanceerde vorm van ruimte‑voortstuwing die microgolven gebruikt om ultra‑heet plasma te creëren.

Deze achtergrond zet de gedachte dat dit afkomstig is van een niet‑serieuze, onwetenschappelijke bron, van de tafel.

Gravity Electro‑Magnetism – GEM

Fundamentele Krachten

Er zijn 4 fundamentele krachten van het universum die door de moderne natuurkunde worden erkend, 2 die op een zeer korte, atomaire schaal of kleiner werken, en 2 die op een zeer grote schaal opereren.

GEM is een nieuwe theorie die stelt dat beide lange‑afstandskrachten, elektromagnetisme en zwaartekracht, als één unieke kracht kunnen worden beschouwd die zich in twee verschillende vormen manifesteert, afhankelijk van de omstandigheden.

Dit zou een voortzetting zijn van de pogingen van natuurkundigen om de fundamentele krachten te verenigen, vooral na de ontdekking van de samenvoeging van elektrische en magnetische krachten tot elektromagnetisme in het begin van de 19de eeuw en de elektrozwakke interacties, waarbij de elektromagnetische kracht en de zwakke kernkracht worden samengevoegd, beloond met 2 Nobelprijzen in 1979 en in 1999.

Het Samensmelten van Zwaartekracht en Elektromagnetisme

In te gaan op de wiskunde van GEM zou de reikwijdte van dit artikel te boven gaan. Over het algemeen is het idee dat de hoofdvergelijkingen voor elektromagnetisme en zwaartekracht zeer vergelijkbaar zijn.

Dit is iets dat Einstein al opmerkte, aangezien beide krachten volgens de inverse van de afstand werken: 1/r².

Dus, hoewel het zeker nieuw is, is dit op zichzelf geen totaal absurde gedachte.

Dit is iets waar Dr. Brandenburg al lange tijd aan werkt, met publicaties over deze theorie die meer dan een decennium teruggaan:

  • “The Problem of Weak and Strong Nuclear Forces and Prediction of the Higgs‑Boson Mass using the GEM (Gravity Electro‑Magnetism) Unification Theory” STAIF II, Albuquerque, NM februari (2012).
  • “A Derivation of the Newton Gravitation Constant and the Proton Mass From the GEM Unification Theory of Baryon‑Genesis.” Journal of Cosmology Volume 17, 2011.
  • “The Value of the Gravitation Constant and its Relation to Cosmic Electrodynamics,” IEEE Transactions On Plasma Science, Plasma Cosmology Issue Vol. 35, No. 4. p845.

Waarom is het controversieel?

Het probleem met zo’n benadering is dat het een aantal fundamentele aannames over zwaartekracht, zoals die nu algemeen worden begrepen, omverwerpt.

Ten eerste zou de “G”-constante geen constante meer zijn.

Ten tweede zou het betekenen dat negatieve zwaartekracht, of antizwaartekracht, mogelijk is. Dit zou de hele fysica veranderen, inclusief de huidige kwantumfysica die het idee van negatieve zwaartekracht categorisch verwerpt.

Dergelijke ideeën worden over het algemeen met minachting of zelfs volledige uitsluiting door de bredere wetenschappelijke gemeenschap ontvangen (bijvoorbeeld de Franse plasmawetenschapper Jean‑Pierre Petit’s kosmologische theorie “Janus”, ontwikkeld met negatieve zwaartekracht en die het concept van donkere materie of energie afwijst, feitelijk op een zwarte lijst geplaatst).

Dus, met zulke buitengewone beweringen die de fysica omverwerpen, is solide bewijs vereist.

Antizwaartekracht Gemeten?

In zijn presentatie toonde Dr. Brandenburg een experiment dat hij uitvoerde met eenvoudige apparaten, zoals een heliumballon, een speelgoedmotor‑armatuur en dunne draad en touw.

Hij beweerde dat het apparaat een gewichtsverlies van 150 mg registreerde wanneer de stroom werd aangezet, waarbij het gewichtsverlies langer aanhield bij een magnetische puls van 8 seconden dan bij een van 6 seconden.

Overig Onderzoek

Brandenburg wijst ook op andere verontrustende experimentele resultaten van Braziliaanse onderzoekers Elio B. Porcelli en Victo dos Santos Filho, die rapporteerden dat gewichtsverlies kan worden opgewekt door een laser, verklaard door een elektromagnetisch effect geïnduceerd door de laser.

Dit zou ook verband kunnen houden met een ander verklaard fenomeen, namelijk de potentie om elektro‑statica‑thrusters te creëren, beschreven door NASA’s topexpert in elektro‑statica, Dr. Charles Buhler.

Buhler’s apparaten, getest in 2016, produceerden minder dan één honderdduizendste van een zwaartekracht. Het prototype dat zij in het paper van 2020 en de daaropvolgende patent toonden, leverde resultaten tot 1 aarde‑zwaartekracht (de hoeveelheid energie die nodig is om een object te laten zweven).

Dit kan ook worden bekeken in het kader van de voorgestelde “warp‑drives” en andere sneller‑dan‑licht (FTL) theoretische voortstuwingssystemen.

Over het geheel genomen zijn de resultaten van Dr. Brandenburg nog steeds afkomstig van een niet‑geverifieerd experiment, maar één die extreem goedkoop en eenvoudig te repliceren zou moeten zijn.

We kunnen dus hopen dat meer onderzoekers de tijd nemen om dit te controleren en ten minste het puzzelende verlies van 150 mg dat Dr. Brandenburg observeerde, bevestigen.

Kunnen moderne wetenschappen zo blind zijn?

Dit lijkt wat te mooi om waar te zijn, en dit enkele feit verklaart waarschijnlijk de algemene scepsis rond dit idee.

Dit zou echter niet de eerste keer zijn dat de wetenschappelijke consensus het bij het verkeerde eind heeft. Natuurlijk is er het beroemde historische voorbeeld van Galileo, die inzag dat de aarde om de zon draait, tegen de intellectuele consensus van zijn tijd.

Maar het moderne wetenschappelijke tijdperk heeft ook vaak ongemakkelijke waarheden of abnormale experimentele resultaten genegeerd:

  • Albert Michelson—een toen beroemd wetenschapper die recent het bestaan van “ether” had weerlegd en Nobelprijswinnaar in 1907 — zei in 1894 dat “de grote principes al ontdekt waren, en dat de fysica voortaan beperkt zou zijn tot het vinden van waarheden op de zesde decimale plaats”.
    • Dit was niet lang voor de ontdekking van relativiteit en kwantumfysica.
  • Lord Kelvin, een van de meest eminente wetenschappers van de 19e eeuw, zei over de toekomst van de luchtvaart: “Noch de ballon, noch het vliegtuig, noch het glij‑apparaat zal een praktisch succes worden”.
    • Dit was slechts 3 jaar vóór de eerste vlucht van de gebroeders Wright.
  • Tegelijkertijd verworpen Einstein de kwantumfysica: “God speelt eindeloos met dobbelstenen onder wetten die hij zelf heeft voorgeschreven.”

Dus misschien wordt de afwijzing van antizwaartekracht, negatieve massa‑deeltjes en de GEM‑theorie over een paar decennia als even kortzichtig beschouwd.

Andere exotische voortstuwingssystemen

Hoewel we nu een sprankje hoop hebben voor antizwaartekracht‑voortstuwing, iets dat de sterren onmiddellijk toegankelijk zou maken voor kolonisatie, zijn er in de loop der jaren ook enkele andere exotische voortstuwingssystemen op basis van bekende fysica besproken.

Het Orion‑project

Het Orion‑project was een concept uit het late jaren 1950 gebaseerd op nucleaire puls‑voortstuwing.

Achter deze naam schuilt het verrassende idee om nucleaire explosies (van A‑bommen) te gebruiken om een ruimtevaartuig tot zeer hoge snelheden te stuwen, mogelijk zelfs voor interstellaire reizen.

Bron: NASA

Door een aanzienlijk percentage van de energie van een nucleaire explosie te benutten, zou dit het meest brandstof‑efficiënte voortstuwingssysteem ooit zijn.

Uiteindelijk werd het project verlaten, grotendeels vanwege het Partial Test Ban Treaty van 1963 uit de Koude Oorlog, dat nucleaire explosies in de ruimte verbood.

Nucleaire Thermische Voortstuwing

Een misschien minder spectaculaire manier om nucleaire energie voor voortstuwing te benutten is nucleaire thermische voortstuwing.

Het idee is dat in plaats van chemische reacties te gebruiken om een ruimtevaartuig te stuwen, nucleaire energie een gas kan omzetten in plasma en dit met hoge snelheid kan uitstoten.

Zoals de raketvergelijking stelt, hoe sneller de uitstoting, hoe meer stuwkracht en brandstofefficiëntie het voortstuwingssysteem biedt.

Met de maan en Mars binnenkort in zicht, heroverweegt NASA dit concept. Onlangs heeft NASA $5 miljoen toegekend aan BWX Technologies (BWXT ), General Atomics en Ultra Safe Nuclear Technologies voor een concept van nucleaire reactoren die deze rol kunnen vervullen.

Vergelijkbare, niet‑nucleaire systemen die elektriciteit gebruiken om ionen met hoge snelheid uit te stoten, of Hall‑effect‑thrusters, worden ook door NASA getest.

Laser‑ en Zonnensegels

Een andere manier om een ruimtevaartuig zonder brandstof voort te stuwen, is door de duw van licht te gebruiken.

Dergelijke zonnensegels zijn al getest en werken voor het leveren van kleine ruimtevaartuigen naar de diepe delen van het zonnestelsel.

Een stap verder in dat concept zou een netwerk van krachtige lasers in de diepe ruimte of in een baan zijn, die ruimtevaartuigen met het licht van de lasers voortduwen. Dit zou het voordeel hebben dat er geen brandstof aan boord van het ruimtevaartuig nodig is, en een kleine, maar continue versnelling gedurende de hele reis biedt.

Uiteindelijk zou zo’n netwerk van laser‑aangedreven vaste voortstuwers die zonnensegels duwen waarschijnlijk worden aangedreven door verzamelde zonne‑energie, van grote arrays van ruimte‑gebaseerde zonnepanelen.

Zo’n infrastructuur zou niet alleen de ruimteverkenning kunnen versnellen, maar ook onbeperkte energie aan de aarde kunnen leveren, zoals we bespraken in “Space‑Based Energy Solutions For Endless Clean Energy”.

Puls‑fusie

Een meer speculatieve maar in ontwikkeling zijnde voortstuwingsmethode zou zijn om een ruimtevaartuig te laten voortstuwen met kernfusie (niet splijting, zoals in traditionele kerncentrales).

Energetisch positieve kernfusie is tot nu toe ongrijpbaar gebleken, zelfs al heeft het de laatste jaren aanzienlijke vooruitgang geboekt, zoals we bespraken in “Nuclear Fusion – The Ultimate Clean Energy Solution on the Horizon”.

Een belangrijke beperking van fusie‑reacties voor energieopwekking is dat ze moeilijk vol te houden zijn, waardoor ze geen positieve energieteruggave opleveren.

Daarentegen hoeft een fusie‑voortstuwingssysteem geen positieve energiebalans te hebben; het moet alleen efficiënter zijn dan alternatieven bij het genereren van stuwkracht.

Dus kan de energie‑invoer geleverd worden door zonne‑ of traditionele kernenergie, en zelfs een negatieve energieteruggave kan beter zijn dan het alternatief.

Zo’n fusie‑aandrijving die een korte puls van kernfusie benut, is waar de startup Helicity Space aan werkt.

“Het werk van Helicity zou de mensheid uitgebreide toegang tot het hele zonnestelsel kunnen geven en zelfs missies naar de dichtstbijzijnde sterren mogelijk maken.”
Gen. Pete Worden, PhD, Voormalig directeur van NASA Ames Research Center

Bron: Helicity

Investeren in de ruimte

De ruimte is een zeer gevestigde industrie die een wedergeboorte en explosieve groei doormaakt dankzij herbruikbare raketten. We bespraken hoe dit hele kansen creëert in ons artikel “Reusable Rockets To Create Multiple New Markets By Lowering Costs Drastically”.

De huidige ruimtemarkt bedraagt $443 miljard. Zelfs wanneer men meer speculatieve (maar potentieel zeer lucratieve) ideeën zoals asteroïd‑mijnbouw negeert, kunnen ruimte‑toerisme & hypersonisch vliegen nog eens $350 miljard aan inkomsten toevoegen, plus een voorspelling van satelliet‑gebaseerde internet ter waarde van $17 miljard, evenals militaire toepassingen, gesubsidieerde maan‑bases, wetenschappelijke projecten, enzovoort.

U kunt investeren in ruimte‑gerelateerde bedrijven via vele brokers, en op deze website vindt u onze aanbevelingen voor de beste brokers in de VS, Canada, Australië, het VK, en vele andere landen.

Als u niet geïnteresseerd bent in het selecteren van specifieke ruimte‑gerelateerde bedrijven, kunt u ook kijken naar ETF’s die in ons artikel “5 Best Aerospace ETFs to Invest In” worden genoemd, waaronder ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) of VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI) om te profiteren van de groei van de hele ruimte‑sector.

U kunt meer lezen over ruimteverkenning in “The Future Space‑Based Economy”, “Space Infrastructure – Building Stairways To The Heavens” en “Space Based Energy Solutions For Endless Clean Energy”.

Innovatief voortstuwingsbedrijf

LMT Prijsgrafiek

Een opvallende uitzondering op de dominantie van particuliere startups in kernfusie is het beursgenoteerde bedrijf Lockheed Martin Corporation (LMT ), een gigant in de defensie‑industrie.

Lockheed werkt sinds het begin van de jaren 2010 aan Compact Fusion, een kernfusie‑reactor die naar verwachting in de jaren 2020 operationeel zal zijn. Echter, later werd aangekondigd dat het werk aan het project in 2021 werd stopgezet.

Het bedrijf is zeer terughoudend geweest over dit project na een aanvankelijk zeer publieke aankondiging. Tot op de dag van vandaag is onduidelijk wat het bedrijf heeft doen besluiten het idee te verlaten.

Tegelijkertijd lijkt het concept niet volledig te zijn verlaten, met name door investeringen in 2024 in Helicity, een startup die een fusie‑motor ontwikkelt. Zoals eerder uitgelegd, zou het idee zijn om ruimtevaartuigen te laten voortstuwen met korte pulsen van fusie. Helicity plant een plasmageweer te gebruiken om dit te bereiken.

Bron: Helicity

Mogelijk hebben de interne resultaten van Lockheed aangetoond dat hun ontwerp geen fusie kan volhouden op een manier die compatibel is met energieproductie.

Maar misschien zijn korte pulsen voldoende voor de voortstuwing in de ruimte en liggen ze dichter bij een daadwerkelijk product. Het zou ook beter passen bij het algemene lucht‑ en defensiegerichte profiel van het bedrijf dan bij energieopwekking.

Lockheed is ook diep betrokken bij andere aspecten van ruimteverkenning en -industrie, met in de geschiedenis van het bedrijf 8 planeten bezocht door Lockheed‑Martin‑ruimtevaartuigen en meer dan 300 missieladingen gebouwd voor klanten.

Opmerkelijk is dat de ruimte‑divisie momenteel werkt aan:

Naast ruimte is Lockheed achter enkele van de krachtigste (en duurste) wapenprogramma’s in de VS, zoals de F‑35. Het stealth‑vliegtuig, ontwikkeld samen met Northrop Grumman (NOC ) en BAE Systems (BSP.DE ), kende een moeizame ontwikkeling maar is nu “gedebugd” en wordt in grote aantallen geproduceerd, met een vraag die de productie overtreft.

Terwijl het actief is in alle takken van het leger, is het bedrijf vooral actief in geavanceerde technologieën en lucht‑ en ruimtevaart, met aeronautica die $6,2 miljard aan omzet genereerde in Q1 2023, raketten & vuurbesturing $2,3 miljard (inclusief de HIMARS, nu beroemd in Oekraïne), roterende systemen (helikopters) $3,5 miljard, en ruimte $2,9 miljard, voor een totale omzet van $15,1 miljard. Lockheed is ook actief in cyber‑defensie en maritieme systemen (AEGIS anti‑air systemen en lange‑afstand anti‑scheepsraketten).

mm

Jonathan is een voormalig biochemisch onderzoeker die werkzaam was in genetische analyse en klinische proeven. Hij is nu een aandelenanalist en financieel schrijver met een focus op innovatie, marktcycli en geopolitiek in zijn publicatie 'The Eurasian Century'.