[/onderschrift]

De Alcubierre-drive is een van de bekendere warp-drives op papieren modellen - waar een mogelijke methode van warp-drive wiskundig lijkt te werken zolang je niet te veel blijft hangen aan de fysica van de echte wereld en een aantal vervelende grensproblemen.

Onlangs is het Alcubierre-aandrijfconcept getest in wiskundig gemodelleerd metamateriaal - dat een ruwe analogie van ruimte-tijd kan bieden. Interessant genoeg blijkt dat onder deze omstandigheden de Alcubierre-aandrijving de lichtbarrière niet kan doorbreken - maar wel in staat is om 25% van de lichtsnelheid te doen, wat je niet langzaam zou noemen.

OK, dus twee conceptuele problemen om hier mee te worstelen. Wat is in godsnaam een ​​Alcubierre-aandrijving - en wat is in hemelsnaam metamateriaal?

De Alcubierre-aandrijving is een soort wiskundig gedachte-experiment waarbij je je voorstelt dat je ruimtevaartuig een aandrijfmechanisme heeft dat in staat is een bel van ruimte-tijd te vervormen, zodat het onderdeel van de bel voor je samentrekt en punten voor je dichterbij brengt - terwijl de bel achter je je zet uit, en beweegt wat zich achter je bevindt verder weg.

Deze kromme geometrie beweegt het ruimtevaartuig naar voren, als een surfer op een golf van ruimtetijd. Het dynamisch en continu handhaven van deze schering terwijl het schip vooruit vaart, zou kunnen leiden tot sneller dan lichte snelheden vanuit het oogpunt van een waarnemer buiten de bel - terwijl het schip nauwelijks beweegt ten opzichte van de lokale ruimtetijd binnen de bel. Tijdens de hele reis ervaart de bemanning inderdaad vrije valomstandigheden en hebben ze geen last van G-krachten.

Enkele beperkingen van het Alcubierre-aandrijfmodel zijn dat hoewel de wiskunde kan suggereren dat de voorwaartse beweging van het schip theoretisch mogelijk is, het niet duidelijk is hoe het schip zou kunnen beginnen en vervolgens op zijn bestemming zou stoppen. Het mechanisme dat ten grondslag ligt aan het genereren van de bel moet ook nog worden verklaard. Om ruimte-tijd te vervormen, moet je massa of energiedichtheid op de een of andere manier herverdelen. Als dit betekent dat deeltjes naar de randen van de bel worden geduwd, bestaat het risico dat deeltjes aan de grens van de bel sneller bewegen dan licht binnen het referentiekader van de ruimtetijd buiten de bel - wat een fundamenteel principe zou schenden van algemene relativiteit.

Er worden verschillende oplossingen voor het omzeilen voorgesteld, waaronder negatieve energie, exotische materie en tachyons - hoewel je in deze fase al ver in het konijnenhol bent. Maar als je zes onmogelijke dingen voor het ontbijt kunt geloven, waarom dan niet ook een Alcubierre rijden.

Metamaterialen zijn nu matrixachtige structuren met geometrische eigenschappen die zowel elektromagnetische golven als akoestische of seismische golven kunnen sturen en vormen. Tot op heden zijn dergelijke materialen niet alleen getheoretiseerd, maar gebouwd - althans met het vermogen om straling met lange golflengte te manipuleren. Maar theoretisch kunnen zeer nauwkeurig afgewerkte metamaterialen mogelijk optische en kortere golflengten manipuleren, waardoor er onzichtbaarheidsmantels en ruimtevaartmantels ontstaan, althans theoretisch.

Hoe dan ook, metamaterialen die het grootste deel van het elektromagnetische spectrum kunnen manipuleren, kunnen wiskundig worden gemodelleerd, zelfs als ze niet kunnen worden gebouwd met de huidige technologieën. Deze modellering is gebruikt om virtuele zwarte gaten te creëren en de waarschijnlijkheid van Hawking-straling te onderzoeken - dus waarom zou u niet dezelfde benadering gebruiken om een ​​Alcubierre-kettingaandrijving te testen?

Het blijkt dat de materiaalparameters van zelfs zogenaamd 'perfect' metamateriaal de Alcubierre-aandrijving niet in staat zullen stellen de lichtsnelheid te breken, maar wel een lichtsnelheid van 25% - ongeveer 75.000 kilometer per seconde. Dit brengt u in ongeveer zeventien jaar bij het Alpha Centauri-systeem, ervan uitgaande dat versnelling en vertraging slechts kleine onderdelen van de reis zijn.

Of de beperkingen die door metamateriaal in deze test worden opgelegd een aanwijzing zijn dat het de kromming van de ruimtetijd - die de Alcubierre-aandrijving nodig heeft om de lichtsnelheid te breken - niet adequaat kan nabootsen - of dat de Alcubierre-aandrijving het gewoon niet kan, blijft een open vraag . Wat verrassend en bemoedigend is, is dat de schijf echt zou kunnen werken ... een beetje.

Verder lezen: Smolyaninov, I. Metamateriaal-gebaseerd model van de Alcubierre kettingaandrijving.