Adjö Gravitation – Har Nya Drivsystem Just Brutit Fysiken?

En forskargrupp vid Exodus Propulsion Technologies uppger att den har utvecklat en anordning som kan skapa dragkraft utan att stöta ut reaktionsmassa. Gruppen leds av Charles Buhler, som arbetar med elektrostatik vid NASA, och beskriver mekanismen som en ”grundläggande ny kraft”. Gruppen presenterade idén vid Alternative Propulsion Engineering Conference (APEC), under en diskussion om direkt omvandling av elektrisk energi till dragkraft. Här följer en genomgång av påståendena och de frågor som återstår att besvara.

Påståendet om en ny kraft

Påståendet väcker frågor om hur ett slutet system skulle kunna skapa nettodragkraft utan att utbyta rörelsemängd med omgivningen. För att bedöma detta behöver man utesluta påverkan från externa elektriska fält, kablar, omgivningen och mätfel. Forskargruppen anser att resultaten motiverar vidare undersökningar; en ny grundläggande kraft är inte därmed oberoende fastställd.

Elektrostatik

Gruppen kopplar effekten till elektrostatik. Buhler har erfarenhet från NASA:s Electrostatics and Surface Physics Laboratory vid Kennedy Space Center. Han menar att elektriska fält kan ge en kraft på anordningens masscentrum och ser långsiktiga möjligheter med metoden. Hans NASA-anställning innebär dock inte att NASA har verifierat eller godkänt denna privata utveckling.

Gruppen hänvisar till mer än 25 års erfarenhet av elektrostatik och arbete med olika material och metoder. Den rapporterar krafter från laddade anordningar med bland annat teflon, koppartejp och skum. Förklaringen bygger på asymmetriska elektrostatiska tryck och divergerande fält. Tolkningen behöver prövas med reproducerbara experiment och en noggrann analys av alternativa kraftkällor.

Buhlers bakgrund vid NASA

Buhlers arbete omfattar elektrostatiska frågor i rymdmiljö, exempelvis laddning, urladdningar och damm. NASA:s dokumentation beskriver bland annat studier av rymddräkter och måndamm. Erfarenheten är relevant för försöksutformningen men ersätter inte en oberoende kontroll av framdrivningsanordningen.

Anordningen utan reaktionsmassa

Gruppen uppger att en lätt försöksanordning gav ungefär 10 millinewton (mN) i uppmätt kraft. För att avgöra hur detta förhåller sig till vikten behöver man känna till försöksföremålets massa. Enheten g används här för acceleration relativt jordens tyngdacceleration, medan mN är en kraftenhet. Att rapportera en kraft som motsvarar ett försöksföremåls tyngd är inte detsamma som att visa en användbar motor för en hel rymdfarkost.

En lång serie försök

De beskrivna försöken går tillbaka till 2016, då gruppen byggde en särskild vakuumkammare. Lågt tryck kan minska påverkan från luftströmmar och jonvind. Det återskapar däremot inte automatiskt alla rymdens förhållanden och utesluter inte andra yttre krafter.

Arbetet började enligt gruppen med dielektriska filmer och olika beläggningar. Den rapporterade accelerationer under en hundratusendel av jordens tyngdacceleration i tidiga försök och större värden i senare tester. Uppgifter om resultat upp till 1 g ska förstås som gruppens rapporterade mätningar, inte som ett oberoende bevis på ny fysik.

År 2022 utökade gruppen enligt egen uppgift försöken till över 140 material. Den rapporterade mätbara krafter när elektriska fält applicerades och ändrade konstruktionen från asymmetriska kondensatorer till motstående asymmetriska plattor.

Rapporterade resultat

Gruppen beskriver återkommande kraftutslag och accelerationer som i vissa tester motsvarade omkring 1 g. Originalets uppgift om en vikt på ”30–40” saknar enhet och kan därför inte användas som en bestämd massa. Jämförelser kräver uppgifter om massa, spänning, effekt, försöksmiljö och mätosäkerhet.

Effekt medan laddningen finns kvar

Enligt gruppen fortsatte vissa anordningar att ge kraftutslag utan ytterligare laddning så länge den befintliga laddningen fanns kvar. Laddade system kan lagra energi i elektriska fält. Därför är detta inte i sig ett belägg för drift utan energiåtgång eller för obegränsad energi.

Möjliga fördelar utan reaktionsmassa

En praktiskt fungerande metod utan förbrukad reaktionsmassa skulle kunna minska behovet av tankar och påfyllning. Gruppen nämner bland annat rymdfart och svävande anordningar som tänkbara tillämpningar. Dessa idéer kräver att tillräcklig dragkraft, styrbarhet och energieffektivitet först visas.

Mindre behov av medförd reaktionsmassa

En raket måste bära den reaktionsmassa som ska stöta fram den, vilket ökar startmassan. Tankar och matningssystem innebär också vikt, läckagerisker och andra konstruktionskrav. Att minska dessa behov vore värdefullt. En elektriskt driven anordning behöver dock fortfarande en energikälla; utan reaktionsmassa betyder inte utan energi eller bränsle i alla avseenden.

Energiförsörjning och begränsningar

Elektrostatiska system måste liksom andra system uppfylla energins bevarande. Att elektriska fält finns i universum innebär inte att en anordning får obegränsad tillgång till användbar energi. Framdrivningspåståendet visar inte heller en generator som kan försörja rymdkolonier eller självkörande bilar med el.

Finansiering för fortsatt forskning

Gruppen söker finansiering för fler försök och mer dataanalys. Buhler har också efterfrågat andra forskares hjälp med att förstå resultaten. Projektet presenteras som ett privat initiativ, inte ett NASA- eller amerikanskt myndighetsprogram. Ett eventuellt framtida myndighetssamarbete är en möjlighet, inte ett beslutat steg.

Samarbete med andra experter

Exodus vill samarbeta med experter internationellt för att undersöka effekten och möjliga användningar. Kunskap om bland annat koronaurladdning, borsturladdning, streamers, glimurladdning och plasmafysik kan bidra till bättre försöksdesign och analys av störkällor.

Andra framdrivningsprojekt

EM Drive och IVO:s Quantum Drive är andra projekt som har presenterat idéer om framdrivning utan utstött reaktionsmassa. Att ett projekt utvecklar prototyper eller planerar rymdtester innebär inte att dess föreslagna mekanism är verifierad. Varje resultat måste bedömas utifrån sina egna data.

Energikällor och utbyte av rörelsemängd

Olika framdrivningskoncept använder solenergi, kärnenergi, elektromagnetiska fält, laser eller mikrovågor. Energikällan och sättet att utbyta rörelsemängd är skilda frågor. Ett solsegel kan exempelvis få rörelsemängd från fotoner utan att bära med sig reaktionsmassa. Det är förenligt med etablerad fysik.

Exodus hänvisar även till patent på sin teknik. Patent ger rättigheter till en viss uppfinning men är inte oberoende bevis för en ny naturlag eller för alla uppgivna prestanda. Förhållandet till konkurrerande konstruktioner beror på de enskilda patentkravens omfattning.

Föreslagna användningsområden

Om framdrivningsmetoden visar sig fungera praktiskt skulle den kunna påverka konstruktionen av olika farkoster. En metod för att skapa dragkraft är dock inte automatiskt en metod för att producera el till ett elnät.

Rymdutforskning

Rymdfarkoster ändrar rörelsemängd genom exempelvis utstött materia, fotoner eller växelverkan med omgivningen. Avsaknaden av luft eller mark gör inte att rörelsemängdens bevarande upphör.

En liten kraft kan över lång tid ändra en farkosts hastighet betydligt. Hur mycket kraft och tid som behövs beror på massan och den önskade banändringen. En fungerande metod utan medförd reaktionsmassa skulle kunna minska startmassan och ge längre uppdrag, men innebär inte obegränsad energi.

Satelliter

Satelliter skulle kunna dra nytta av mindre tankar eller längre driftstid om en lämplig framdrivningsmetod blir tillgänglig. För små satelliter är både massa och tillgänglig elektrisk effekt viktiga begränsningar. En framtida användning av Exodus anordning skulle även kräva tillförlitlig styrning och verifierad funktion i rymdmiljö.

Undervattensutforskning

Undervattensfarkoster och drönare nämns som tänkbara användningar. I vatten behöver man dock separat undersöka elektriska fält, korrosion, tryck och miljöpåverkan. Påståendet om en laboratorieeffekt visar inte att djupare dykning eller helt utsläppsfri och störningsfri drift redan är möjlig.

Företag inom närliggande branscher

Stora flyg- och rymdföretag har resurser för långvarig forskning om framdrivning. Följande företag är branschexempel. Det innebär inte att de deltar i Exodus projekt eller har bekräftat dess påståenden.

1. Northrop Grumman Corporation

NOC Prisdiagram

Northrop Grumman Corporation (NOC ) har huvudkontor i Virginia och arbetar med flyg-, försvars- och rymdsystem, däribland framdrivning. Företaget har omfattande statliga kontrakt och har deltagit i flera stora tekniska program.

Order, försvarsbudgetar, konkurrens och genomförandet av projekten påverkar företagets utsikter. Exodus forskningspåståenden ger i sig ingen grund för att förutsäga Northrop Grummans aktieutveckling.

2. IHI Corporation

IHI:s historia börjar med Ishikawajima-varvet som grundades 1853. Ishikawajima-Harima Heavy Industries bildades genom en fusion 1960. Företagsnamnet ändrades till IHI Corporation 2007.

Det Tokyobaserade företaget arbetar bland annat med flygmotorer, rymd- och försvarsteknik, energi och industrimaskiner. Namnet är IHI, inte IHC. Verksamheten inom framdrivning innebär inte att företaget deltar i det här projektet, och tillväxt i en verksamhet garanterar inte avkastning på aktien.

Framdrivningspåståendet och nästa steg

Tanken på farkoster utan synlig avgasstråle väcker intresse. Nästa steg är reproducerbara mätningar, kontroll av yttre påverkan och en förklaring av energi- och rörelsemängdsbalansen. Sådan forskning behövs för att avgöra både vad som orsakar resultaten och om de kan få praktisk användning.

Läs mer om andra rymdprojekt här.