Manipulere gravitasjon: Science fiction eller virkelighet?

Fremdrift uten drivstoff?

Siden de aller første V2-rakettene under andre verdenskrig har grunnkonseptet for rakettfremdrift vært å skyte ut høyhastighetsgasser i motsatt retning av rakettens mål.

Den dag i dag er dette nesten den eneste formen for fremdrift som brukes av raketter og romfartøy for å forlate jordens gravitasjon og bevege seg i rommet.

Den er formalisert i rakettligningen, som i enkle termer sier at jo mer masse som skytes ut og jo raskere den skytes ut, desto mer fremdrift. Dette blir noen ganger kalt «rakettligningens tyranni». Det er fordi jo mer drivstoff som brukes, desto mer drivstoff trengs for å løfte dette drivstoffet.

For en typisk etttrinns rakett må omtrent 90 % av dens startmasse må være drivstoff for å overvinne jordens gravitasjon og atmosfæriske motstand. Dette etterlater kun 10 % til rakettens struktur, systemer og nyttelast.

Men hva om det fantes et alternativ? I svært lang tid har fremdrift uten drivstoff blitt ansett som ren fantasi av det vitenskapelige miljøet og som en del av science fiction.

Likevel viser noen få avvikende stemmer fra seriøse og anerkjente forskere forvirrende eksperimentelle resultater og utforsker ukonvensjonelle teorier for å forklare dem.

Et nylig eksempel er presentasjonen holdt av Dr. John Brandenburg på APEC Propulsion Conference 31. august 2024 med tittelen «Gravity Modification Experiment Description and Results».

Kan antigravitasjon være virkelig?

Troværdighet

Ved første øyekast virker konseptet antigravitasjon svært absurd og «ikke‑vitenskapelig», mer egnet for science fiction, konspirasjonsteoretikere, UFO-entusiaster og amatøroppfinnere.

Derfor er det overraskende når noen med Dr. Brandenburgs profil kommer med en presentasjon om temaet.

Han er en fysiker som spesialiserer seg på plasma, med erfaring fra forskning på kjernefysisk fusjon, og «9 ½ år ved atomvåpenlabber ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) og Sandia Labs i Albuquerque», begge institusjoner som krever høy sikkerhetsklarering.

Han er også oppfinneren av den mikrobølge‑elektrotermiske (MET) thrusteren, en avansert form for romfremdrift som bruker mikrobølger til å skape ultra‑varmt plasma.

Kilde: URA Thrusters

Denne bakgrunnen fjerner ideen om at dette kommer fra en useriøs, ikke‑vitenskapelig kilde.

Gravitasjonselektromagnetisme – GEM

Fundamentale krefter

Det finnes fire fundamentale krefter i universet som anerkjennes av moderne fysikk, to som virker på svært kort, atomisk nivå eller mindre, og to som virker på svært stor skala.

Kilde: ResearchGate

GEM er en ny teori som hevder at begge langdistansekrefter, elektromagnetisme og gravitasjon, kan betraktes som én unik kraft som manifesterer seg på to forskjellige måter avhengig av omstendighetene.

Dette ville være en fortsettelse av fysikernes forsøk på å forene fundamentale krefter, spesielt etter oppdagelsen av sammenslåingen av elektriske og magnetiske krefter til elektromagnetisme på begynnelsen av 1800‑tallet og de elektrosvakke interaksjonene, som forente den elektromagnetiske kraften og den svake kjernekraften, og som ble belønnet med to Nobelpriser i 1979 og i 1999.

Sammenslåing av gravitasjon og elektromagnetisme

Å gå inn i detaljene i matematikken bak GEM ligger utenfor denne artikkelens omfang. Generelt er ideen at hovedligningene for elektromagnetisme og gravitasjon er svært like.

Dette er noe Einstein allerede påpekte, da begge kreftene virker i henhold til den inverse av avstanden: 1/r².

Kilde: Mr. Naga Physics

Så, selv om det definitivt er nytenkende, er dette ikke en fullstendig absurd idé i seg selv.

Dette er noe Dr. Brandenburg har arbeidet med lenge, med publikasjoner om denne teorien som dateres tilbake mer enn et tiår:

• “Problemet med svake og sterke kjernekrefter og prediksjon av Higgs‑boson-massen ved bruk av GEM (Gravity Electro‑Magnetism) forenings‑teori” STAIF II, Albuquerque, NM februar (2012).
• “En avledning av Newtons gravitasjonskonstant og protonmassen fra GEM‑forenings‑teorien om baryon‑genese.” Journal of Cosmology, bind 17, 2011.
• “Verdien av gravitasjonskonstanten og dens forhold til kosmisk elektrodynamikk,” IEEE Transactions on Plasma Science, Plasma Cosmology, bind 35, nr. 4, s. 845.

Hvorfor er det kontroversielt?

Problemet med en slik tilnærming er at den snur opp ned på flere grunnleggende prinsipper for gravitasjon slik de vanligvis forstås i dag.

For det første ville det gjøre «G»-konstanten til ikke‑en konstant i det hele tatt.

For det andre ville det bety at negativ gravitasjon, eller antigravitasjon, er mulig. Dette ville fullstendig endre all fysikk, inkludert dagens kvantefysikk som kategorisk avviser ideen om negativ gravitasjon.

Slike ideer blir vanligvis møtt med forakt eller direkte utstøting av det bredere vitenskapelige miljøet (for eksempel den franske plasmavitenskapsmannen Jean‑Pierre Petit sin kosmologiske teori «Janus», utviklet ved bruk av negativ gravitasjon og avvisende for konseptet mørk materie eller energi, i praksis svartelistet).

Dermed, med ekstraordinære påstander som snur opp ned på fysikken, som vi vet, kreves seriøs bevis.

Antigravitasjon målt?

I sin presentasjon viste Dr. Brandenburg et eksperiment han utførte med enkle innretninger, som en heliumballong, en lekemotorarmatur og tynn tråd og tau.

Kilde: ResearchGate

Kilde: ResearchGate

Han hevdet at innretningen målte et vekttap på 150 mg når strømmen ble påført, med et lengre vekttap ved en 8‑sekunders magnetisk puls enn ved en 6‑sekunders.

Kilde: ResearchGate

Annen forskning

Brandenburg påpeker også andre bekymringsfulle eksperimentelle resultater fra brasilianske forskere Elio B. Porcelli og Victo dos Santos Filho, som rapporterte at vekttap kan indusere ved hjelp av en laser, forklart med en elektromagnetisk effekt fremkalt av laserstrålen.

Dette kan også knyttes til et annet forklart fenomen, med potensialet til å lage elektrostatisk thrusters beskrevet av NASAs fremste ekspert på elektrostatikk, Dr. Charles Buhler.

Buhlers enheter testet i 2016 produserte mindre enn en hundrede tusendel av en gravitasjon. Enheten de demonstrerte i 2020‑artikkelen og påfølgende patent viste resultater opp til 1 jordgravitasjon (mengden energi som trengs for å overvinne gravitasjon på et objekt).

Det kan også ses i forhold til de foreslåtte «warp‑drivere» og andre teoretiske fremdriftssystemer som er raskere enn lyset (FTL).

Alt i alt er Dr. Brandenburgs resultater fortsatt fra et ubekreftet eksperiment, men ett som burde være både ekstremt billig og enkelt å gjenskape.

Så vi kan håpe flere forskere tar seg tid til å undersøke det og i det minste bekrefte det forvirrende tapet på 150 mg observert av Dr. Brandenburg.

Kan moderne vitenskap være så blind?

Dette ser litt for godt ut til å være sant, og dette ene faktumet forklarer sannsynligvis den generelle skepsisen rundt denne ideen.

Dette ville imidlertid ikke være første gang vitenskapelig konsensus er feil. Selvfølgelig finnes det det berømte historiske eksempelet med Galileo, som innså at jorden kretser rundt solen, i strid med den intellektuelle konsensusen på hans tid.

Men den moderne vitenskapelige æra har også ofte ignorert ubeleilige sannheter eller unormale eksperimentelle resultater:

• Albert Michelson—en berømt vitenskapsmann på den tiden, som nylig hadde motbevist eksistensen av «eter» og Nobelprisvinner i 1907 — sa i 1894 at “de store prinsippene var allerede oppdaget, og at fysikken fremover ville være begrenset til å finne sannheter på sjette desimalplass”.
  • Dette var ikke lenge før oppdagelsen av relativitetsteorien og kvantefysikken.
• Lord Kelvin, en av de mest fremtredende vitenskapsmennene på 1800‑tallet, sa om fremtiden for luftfart: «Verken ballong, fly, eller glidemaskin vil bli en praktisk suksess»
  • Dette var kun tre år før Wright‑brødrenes første flyvning.
• Samtidig, Einstein avfeide kvantefysikk: «Gud kaster utrettelig terninger under lover han selv har foreskrevet.»

Så kanskje om noen tiår vil avvisningen av antigravitasjon, negative masser og GEM‑teorien bli ansett som like kortsiktig.

Andre eksotiske fremdriftssystemer

Selv om vi nå har et glimt av håp for antigravitasjonsfremdrift, noe som umiddelbart ville åpnet stjernene for kolonisering, har noen andre eksotiske fremdriftssystemer basert på kjent fysikk blitt diskutert gjennom årene.

Orion-prosjektet

Orion-prosjektet var et konsept fra slutten av 1950‑tallet basert på nukleær puls‑fremdrift.

Bak dette navnet ligger den overraskende ideen om å bruke atomeksplosjoner (fra A‑bomber) for å skyve et romfartøy til hastigheter så høye at interstellare reiser potensielt kan bli mulig.

Kilde: NASA

Ved å bruke en betydelig prosentandel av energien som frigjøres av en nukleær eksplosjon, ville dette vært det mest drivstoffeffektive fremdriftssystemet som noen gang er laget.

Til slutt ble prosjektet forlatt, i stor grad på grunn av den kalde krigens delvise testforbudavtale fra 1963, som forbød nukleære eksplosjoner i verdensrommet.

Kjernetermisk fremdrift

En kanskje mindre spektakulær måte å utnytte kjerneenergi til fremdrift er kjernetermisk fremdrift.

Ideen er at i stedet for å bruke kjemiske reaksjoner for å skyve et romfartøy i vakuum, kan kjerneenergi brukes til å omdanne en gass til plasma og skyve den med høy hastighet.

Som rakettligningen fastslår, jo raskere utslippet er, desto mer skyvekraft og drivstoffeffektivitet gir fremdriftssystemet.

Med Månen og Mars snart i sikte, revurderer NASA dette konseptet. Det har nylig tildelt $5 M til BWX Technologies (BWXT ), General Atomics og Ultra Safe Nuclear Technologies for et konsept av kjernekraftverk som kan utføre denne rollen.

Lignende, men ikke‑nukleære systemer som bruker elektrisitet til å skyve ioner med høy hastighet, eller Hall‑effekt‑thrusters, blir også testet av NASA.

Laser‑ og solseil

En annen måte å skyve romfartøy uten drivstoff på, er å bruke lysets trykk i stedet.

Slike solseil har allerede blitt testet og fungerer for å levere små romfartøy til de dype delene av solsystemet.

Et steg videre i dette konseptet ville være et nettverk av kraftige lasere i dyprommet eller i bane, som skyver romfartøy med laserlyset. Dette ville ha fordelen av at det ikke krever noe drivstoff ombord på romfartøyet, og gir en liten, men kontinuerlig akselerasjon gjennom hele reisen.

Til slutt vil et slikt nettverk av laser‑drevne faste propellere som skyver solseil sannsynligvis bli drevet av samlet solenergi fra store arrays av rombaserte solcellepaneler.

En slik infrastruktur kunne ikke bare fremskynde romutforskning, men også levere ubegrenset energi til jorden, som vi diskuterte i «Space‑Based Energy Solutions For Endless Clean Energy».

Puls‑fusjon

En mer spekulativ, men under utvikling, fremdriftsmetode ville være å skyve et romfartøy ved hjelp av kjernefysisk fusjon (ikke fisjon, som i tradisjonelle kjernekraftverk).

Energipositiv kjernefysisk fusjon har hittil vært unnvikende, selv om den har gjort betydelige fremskritt de siste årene, som vi diskuterte i «Nuclear Fusion – The Ultimate Clean Energy Solution on the Horizon».

En viktig begrensning i fusjonsreaksjoner for kraftproduksjon er at de er vanskelige å opprettholde, så de gir positive energireturer.

Alternativt trenger et fusjonsfremdriftssystem ikke å være energipositivt; det trenger bare å være mer effektivt enn alternativene i å generere skyvekraft.

Dermed kan energiinntaket leveres av solenergi eller tradisjonell kjerneenergi, og selv et negativt energiretur kan fortsatt være bedre enn alternativet.

En slik fusjonsmotor som utnytter en kort puls av kjernefysisk fusjon er det oppstartsselskapet Helicity Space jobber med.

«Helicitys arbeid kan gi menneskeheten omfattende tilgang til hele solsystemet og kan til og med muliggjøre oppdrag til de nærmeste stjernene.»

Gen. Pete Worden, PhD, tidligere direktør for NASA Ames Research Center

Kilde: Helicity

Investere i romfart

Romfart er en svært etablert industri som opplever en gjenfødelse og eksplosiv vekst takket være gjenbrukbare raketter. Vi diskuterte hvordan dette vil skape helt nye muligheter i artikkelen vår «Reusable Rockets To Create Multiple New Markets By Lowering Costs Drastically».

Det nåværende rommarkedet er $443 milliarder. Selv når man ser bort fra mer spekulative (men potensielt svært lukrative) idéer som asteroidemining, kan kun romturisme og hypersonisk flyvning legge til ytterligere $350 milliarder i inntekter, i tillegg til en prognose for satellittbasert internett verdt $17 milliarder, samt militære anvendelser og subsidierte månebaser, vitenskapelige prosjekter osv.

Du kan investere i romrelaterte selskaper gjennom mange meglere, og du kan finne på dette nettstedet våre anbefalinger for de beste meglerne i USA, Canada, Australia, Storbritannia, samt mange andre land.

Hvis du ikke er interessert i å velge spesifikke romrelaterte selskaper, kan du også se på ETF-er nevnt i artikkelen vår «5 Best Aerospace ETFs to Invest In», som inkluderer ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) eller VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI) for å dra nytte av veksten i romsektoren som helhet.

Du kan lese mer om romutforskning i «The Future Space-Based Economy», «Space Infrastructure – Building Stairways To The Heavens» og «Space Based Energy Solutions For Endless Clean Energy».

Innovativt fremdriftsfirma

Et bemerkelsesverdig unntak til at private oppstartsbedrifter dominerer kjernefysisk fusjon, er det børsnoterte selskapet Lockheed Martin Corporation (LMT ), en gigant innen forsvarsindustrien.

Lockheed har siden tidlig på 2010‑tallet arbeidet med Compact Fusion, en kjernefysisk fusjonsreaktor som forventes å være klar på 2020‑tallet. Det har imidlertid blitt kunngjort at arbeidet med prosjektet ble stoppet i 2021.

Selskapet har vært svært diskret om dette prosjektet etter en først svært offentlig kunngjøring. Den dag i dag er det uklart hva som kan ha fått selskapet til å avbryte ideen.

Samtidig ser det ut til at det ikke helt har forlatt konseptet, spesielt med investeringer i 2024 i Helicity, en oppstartsbedrift som utvikler en fusjonsmotor. Som forklart tidligere, er ideen å skyve romfartøy med korte fusjonspulser. Helicity planlegger å bruke en plasmagun for å oppnå dette.

Kilde: Helicity

Muligens har Lockheeds egne interne resultater vist at deres design ikke kunne opprettholde fusjon på en måte som er kompatibel med energiproduksjon.

Men kanskje, samtidig, er korte pulser tilstrekkelige for behovet for fremdrift i rommet og mye nærmere å bli et faktisk produkt. Det ville også passe bedre med selskapets overordnede luftfarts‑ og forsvarsprofil enn kraftproduksjon.

Lockheed er også dypt involvert i andre aspekter av romutforskning og -industri, med i selskapets historie at 8 planeter er besøkt av Lockheed Martin-romfartøy og over 300 oppdragspayloads bygget for kunder.

Spesielt jobber romdivisjonen for øyeblikket med:

• Den Orion-romfartøyet (ikke å forveksles med det gamle Orion-prosjektet nevnt tidligere), designet for å bringe astronauter tilbake til Månen, og senere muligens i dypromprosjekter
• GOES‑R-serien, en serie med neste generasjons vær‑satellitter.
• Modernisering av GPS‑konstellasjonen.
• Next Generation Interceptor (NGI) missilforsvar.
• Fortsatt under utvikling hypersoniske missiler.

Utover romfart står Lockheed bak noen av de mest kraftfulle (og dyre) våpenprogrammene i USA, som F‑35. Stealth‑flyet utviklet sammen med Northrop Grumman (NOC ) og BAE Systems (BSP.DE ) hadde en problematisk utvikling, men er nå «debugged» og blir produsert i store mengder, med etterspørselen som overgår produksjonen.

Selv om selskapet er aktivt i alle grener av militæret, er det hovedsakelig aktivt innen avanserte teknologier og romfart, med luftfart som representerer $6,2 milliarder i inntekter i Q1 2023, missiler og ildkontroll $2,3 milliarder (inkludert HIMARS, nå berømt i Ukraina), roterende (helikoptre) $3,5 milliarder, og romfart $2,9 milliarder, for totalt salg på $15,1 milliarder.

Lockheed er også aktiv innen cybersikkerhet og marine systemer (AEGIS anti‑luft‑systemer og langdistanse anti‑skip‑missiler).