Ovogodišnju nagradu Američkog instituta za aeronautiku i astronautiku osvojio je Eric Davis za Warp pogon i crvotočine.

Astrofizičar Eric Davis jedan je od vodećih naučnika u području FTL (Faster-Than-Light) putovanja. Davisova poslednja studija, pod nazivom "Faster Than Light Space Warps, Status and Next Steps", dobila je nagradu za najbolji ovogodišnji rad iz područja Nuklearnih i budućih pogona za letenje (Nuclear and Future Flight Propulsion) od strane  Američkog instituta za aeronautiku i astronautike (American Institute of Aeronautics and Astronautics).

Prema Einsteinovoj teoriji specijalne relativnosti, objekt koji ima masu ne može putovati brže od brzine svetlosti. Ipak, neki naučnici veruju da postoji rupa u ovoj teoriji koja bi jednoga dana mogla omogućiti ljudima da prelaze putovanja od više svetlosnih godina u nekoliko dana.

U trenutnim FTL teorijama, ne pomiče se svemirski brod – pomiče se sam prostor oko njega. Ustanovljeno je da je svemir fleksibilan; zapravo, svemir se postupno širi još od Velikog praska.

Iskrivljavanjem prostora oko broda umesto ubrzavanjem samog broda, ovi teorijski warp pogoni nikada ne bi srušili pravila Einsteinove specijalne relativnosti. Sam brod se nikada ne kreće brzinom većom od svetlosti, gledajući iz perspektive prostora oko njega.

Davisov rad proučava dva  teorijska principa vezana uz postizanje FTL putovanja: warp pogone i crvotočine (eng. wormhole).

Razlika između dva navedena principa jest u načinu na koji se prostorom manipuliše. S warp pogonom, prostor ispred broda se sakuplja dok se prostor iza njega širi, stvarajući tako vrstu talasa koji brod dovodi do njegove destinacije.

U slučaju crvotočine, brod (ili možda spoljni mehanizam) bi stvorio prolaz, s ciljanim ulazom i izlazom, kroz prostor-vreme (četverodimenzionalni kontinuum u kome se kombinuju tri dimenzije prostora i dimenzija vremena u jednu pojavu). Brod bi ušao u crvotočinu s brzinom manjom od brzine svetlosti te se potom pojavio na drugoj lokaciji udaljenoj više svetlosnih godina.

U ovom radu, Davis objašnjava ulazak u crvotočinu kao "sferu koja je zadržala sliku iz ogledala celog potpuno drugog svemira ili neke udaljene regije unutar našeg svemira, izuzetno smanjenu i iskrivljenu".

Sledeće pitanje je: kako stvoriti ova prostor-vreme iskrivljenja koja bi omogućila svemirskim brodovima da putuju brže od svetlosti. Veruje se – i određeni preliminarni eksperimenti to s izvesnom verovatnoćom potvrđuju – da  bi se, proizvevši ciljane količine onoga što se naziva “negativna“ energija, željeni učinak mogao postići.

Negativna energija se proizvodi u laboratorijima putem Casimirovog efekta. Ovaj fenomen se zasniva na ideji da vakuum, suprotno njegovom predstavljanju u klasičnoj fizici, nije prazan. Prema kvantnoj teoriji, vakuum je pun elektromagnetskih fluktuacija. Iskrivljavanje ovih fluktuacija može stvoriti negativnu energiju.

Prema Davisu, jedna od najperspektivnijih metoda za stvaranje negativne energije je Ford-Svaiterovo ogledalo (Ford-Svaiter mirror). To je, u teorijskom smislu, uređaj koji bi mogao fokusirati sve fluktuacije kvantnog vakuuma u fokalnu liniju ogledala.

"Kada su te fluktuacije zadržane tamo, one imaju negativnu energiju", kaže Davis. "Mogli bi imati vrste negativne energije koje bi mogle stvoriti crvotočinu dovoljno veliku da kroz nju prođe osoba te, u slučaju većeg ogledala, čak i svemirski brod. Ogledalo je skalabilno… i to je ono najbolje".

Davis je opisao teorijsku konfiguraciju Ford-Svaiterovih ogledala koja bi omogućila FTL putovanja: "Za povratnu crvotočinu (traversable wormhole), to bi morala biti odvojena Ford-Svaiterova ogledala raspoređena u polja kako bi stvorila crvotočinu i zatim, brod sa ogledalima koja su spojena na njega kako bi se crvotočina istegnula do odredišne zvezde." Osnovni je problem ovde kako naciljati izlaz iz crvotočine.

"Još uvek ne znamo odgovor na ovo pitanje“, kaže Davis. "Einsteinova teorija opšte relativnosti ne može odgovoriti na to."

Prema našem trenutnom razumevanju fizike, ciljanje izlaza iz crvotočine je moguće, no inženjeri još uvek ne znaju kako to postići.

Još jedan problem koji je istaknut u Davisovom radu je kako upravljati FTL svemirskim brodom.

"Ako ste u crvotočini, ne putujete brže od svetlosti – krećete se normalnim brzinama, no vaša vizuelizacija i svemirska navigacija (astronavigacija) nestaju jer nema zvezda prema kojima se  možete orijentisati."

Legendarna slika zvezda koje velikom brzinom prolaze pored svemirskog broda popularizovana franšizama Star Trek i Star Wars jednostavno nije realna, govori Davis. "Svetlost koja prolazi kroz crvotočinu se iskrivljava, što znači da ćete imati vrlo čudan vizualni prikaz."

To je zato što negativna energija nužna za stvaranje crvotočine ili warp pogona stvara repulzivnu gravitaciju koja iskrivljuje svetlost oko svemirskog broda.

Zato brodovi koji se kreću brže od brzine svetlosti ne mogu posmatrati svoje okruženje s ciljem izračunavanja svoje lokacije. Astronauti će se morati oslanjati na sofisticirane računarske programe kako bi izračunali, odnosno odredili, svoju vlastitu lokaciju. "Za to je potrebno nešto na nivou superračunara opremljenog paralelnim procesiranjem", govori Davis. "Računar će samo morati sve izračunati koristeći podatke od poslednje lokacije i vršeći procene."

Ovo je veći problem kod warp pogona, koji aktivno menjaju prostor kako brod putuje, no ne i u slučaju “povratnih“ crvotočina, čije će se ishodište i odredište verovatno određivati pre početka putovanja. "Samo je jedan put kroz crvotočinu, pa nije verovatno da ćete se izgubiti", kazao je Davis.

Centralno mesto u Davisovom radu zauzima princip – poduprt rigoroznim naučnim teorijama – da je putovanje brzinama većim od brzine svetlosti realna i čak opipljiva mogućnost. Poslednji deo rada predlaže devet “sledećih koraka“ koji bi ovo područje usmerili prema stvaranju prototipova i ostalih praktičnih testova FTL teorija.

Ovi koraci uključuju stvaranje računarskih simulacija kroz koje bi se modelirale strukture i efekti svemirskih warpova. Davis se također zauzima za još rigoroznije istraživanje Ford-Svaiterovog ogledala, koje je još uglavnom teorijski uređaj. Ogledalo je samo jedan od mogućih načina u generisanju negativne energije; daljnja istraživanja su potrebna kako bi se ustanovilo postoje li još neke praktične metode postizanja istog efekta.

Prema članku iz 2012. godine pod nazivom Propulsion on an Interstellar Scale-The Quantum Vacuum Plasma Thruster, autora Kylea Maxeya, NASA proučava napredne pogonske tehnike koje bi ljudima, u narednih 50 godina, omogućile istraživanje Solarnog sistema, a do kraja veka i međugalaktička putovanja. Prema članku, NASA kao jednu od najperspektivnijih tehnika za spomenuti poduhvat vidi QVPT (Quantum Vacuum Plasma Thruster) pogon.

Ova tehnika se bazira na činjenici da je vakuum, na nivou kvantne mehanike, prepun elektromagnetskih talasa svih mogućih talasnih dužina, koji se pojavljuju i potom, gotovo istovremeno, nestaju ostavljajući merljivi impuls.

U NASA-i veruju da je korišćenjem Casimirove sile (privlačna sila koja se pojavljuje, zbog fluktuacija u kvantnom vakuumu elektromagnetskog polja između dve, blizu postavljene, paralelne nenaelektrisane provodljive ploče) moguće stvoriti “bazen“ elektromagnetskih čestica koji bi se potom mogao koristiti kao gorivo za QVPT pogon.

Jedini problem u realizaciji ove vrste pogona je, prema NASA-i, izvor energije koji bi stvarao specifične impulse potisnika. Inicijalne projekcije, na primer, pokazuju da bi vreme trajanja putovanja između Zemlje i Neptuna, kada bi se mogao izgraditi 100MW, 200 mT QVPT pogon, bilo otprilike 100 dana.

U svakom slučaju, iz ovoga vidimo da nauka ne doživljava Warp pogon, crvotočine i putovanja nadsvetlosnom brzinom kao naučnu fantastiku. Svi su ti pogoni predmet ozbiljnog rada naučnika, koji će nam jednog dana možda omogućiti da putujemo između zvezda kao što danas recimo letimo avionima s kontinenta na kontinent.

 

Izvor: vidi.hr