Warp-Antrieb: Göttinger Physiker entdeckt neue theoretische Lösungen für Reisen mit Über-Lichtgeschwindigkeit

Symboldbild: Lichtgeschwindigkeit (Illu.). Copyright: Melmak (via Pixabay.com) / Pixabay License
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Göttingen (Deutschland) – Der Erforschung des fernen Weltalls, ganz zu schweigen von anderen Stern- und Planetensystemen, stehen bislang noch die gewaltigen Entfernungen im All entgegen. Um praktikable interstellare Raumfahrt zu betreiben, braucht es Antriebskonzepte, die Reisen mit oder sogar schneller als Lichtgeschwindigkeit erlauben. Entsprechende Konzepte scheitern indes an der dafür notwendigen exotischen Materie. Ein Physiker der Georg-August-Universität Göttingen hat dieses Problem nun offenbar gelöst.

Reisen ins nächste Nachbarsystem Alpha Centauri rücken damit zumindest theoretisch einen Schritt näher in Richtung zukünftig realisierbarer Technologien.

„Bisherige Forschungen über den überlichtschnellen Transport auf der Grundlage von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie erfordern riesige Mengen hypothetischer Teilchen und Materiezustände, die ‚exotische‘ physikalische Eigenschaften wie eine negative Energiedichte aufweisen“, erläutert die Pressemitteilung der Universität Göttingen. „Diese Art von Materie ist derzeit entweder nicht zu finden oder kann nicht in brauchbaren Mengen hergestellt werden.“

Dr. Erik W. Lentz Copyright: E- Lentz

Dr. Erik W. Lentz
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Wie Dr. Erik Lentz aktuell im Fachjournal „Classical and Quantum Gravity“ (DOI: 10.1088/1361-6382/abe692) nun jedoch darlegt, umgeht sein theoretischer Ansatz genau dieses Problem: Er konstruiert aus Quellen mit ausschließlich positiver Energie eine neue Klasse von hyperschnellen „Solitonen“, die Reisen mit beliebiger Geschwindigkeit ermöglichen könnten.

Hierzu hat der Wissenschaftler bestehende Forschungsarbeiten und Studien zum „Warp-Antrieb“ analysiert und darin Lücken entdeckt. „Lentz bemerkte, dass es noch nicht erforschte Konfigurationen der Raum-Zeit-Krümmung gibt, die in ‚Solitonen‘ organisiert sind“, erläutert die Universität und führt dazu weiter aus: „Diese haben das Potenzial, das Rätsel zu lösen, und sind gleichzeitig physikalisch realisierbar. Ein Soliton – in diesem Zusammenhang auch informell als Warp-Blase bezeichnet – ist eine kompakte Welle, die ihre Form beibehält und sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Lentz leitete die Einstein-Gleichungen für unerforschte Soliton-Konfigurationen ab, bei denen die ‚shift vector‘-Komponenten der Raum-Zeit-Metrik einer hyperbolischen Beziehung gehorchen. Dabei fand Lentz heraus, dass die veränderten Raum-Zeit-Geometrien auf eine Weise gebildet werden können, die auch mit konventionellen Energiequellen funktioniert.“

Stünde nun ausreichend Energie zur Verfügung, so könnten auf dieser Grundlage Reisen zu Proxima Centauri, dem sonnennächsten Stern in rund 4,2 Lichtjahren Entfernung, und zurück zur Erde innerhalb weniger Jahre, statt innerhalb von Jahrzehnten oder gar Jahrtausenden möglich sein. „Ein Mensch könnte also die Reise im Laufe seines Lebens antreten. Zum Vergleich: Mit der heutigen Raketentechnologie würde die einfache Reise mehr als 50.000 Jahre dauern.“

Verschiedene Arten von Raumschiffen würden eine unterschiedliche Zeitspanne brauchen, um von unserem Sonnensystem zu Proxima Centauri (dem nächstgelegenen bekannten Stern) zu reisen. Derzeit wäre die einzige Möglichkeit die Verwendung einer chemischen Rakete, was eine Reisezeit von über 50.000 Jahren bedeuten würde (Illu.). Copyright: E. Lentz

Verschiedene Arten von Raumschiffen würden eine unterschiedliche Zeitspanne brauchen, um von unserem Sonnensystem zu Proxima Centauri (dem nächstgelegenen bekannten Stern) zu reisen. Derzeit wäre die einzige Möglichkeit die Verwendung einer chemischen Rakete, was eine Reisezeit von über 50.000 Jahren bedeuten würde (Illu.).
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Darüber konfiguriert Lentz hinaus konnte der Physiker die Solitonen so konfigurieren, dass sie eine Region mit minimalen Gezeitenkräften enthalten, sodass der Zeitablauf innerhalb des Solitons dem außerhalb entspricht: eine ideale Umgebung also für ein Raumschiff. Das bedeutet, dass es nicht zu den Komplikationen des sogenannten „Zwillingsparadoxons“ kommen würde, bei dem ein Zwilling, der nahe der Lichtgeschwindigkeit reist, viel langsamer altern würde als der andere Zwilling, der auf der Erde geblieben ist: „Tatsächlich würden beide Zwillinge nach den neuen Gleichungen gleich alt sein, wenn sie wieder vereint sind.”

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„Diese Arbeit hat das Problem des Reisens mit Überlichtgeschwindigkeit einen Schritt weg von der theoretischen Forschung in der Grundlagenphysik und näher an die Technik gebracht“, sagt Lentz. „Der nächste Schritt besteht darin, herauszufinden, wie man die astronomische Energiemenge, die benötigt wird, in den Bereich heutiger Technologien bringen kann, wie zum Beispiel ein großes modernes Kernspaltungskraftwerk. Dann könnten wir über den Bau der ersten Prototypen sprechen.”

Künstlerische Darstellung verschiedener Raumschiffdesigns unter Berücksichtigung der theoretischen Formen verschiedener Arten von "Warp-Blasen". Copyright: E. Lentz

Künstlerische Darstellung verschiedener Raumschiffdesigns unter Berücksichtigung der theoretischen Formen verschiedener Arten von “Warp-Blasen”.
Copyright: E. Lentz

Derzeit sei allerdings auch der Energiebedarf für diese Art des Raumfahrtantriebs noch enorm: „Die Energie, die für diesen Antrieb bei Lichtgeschwindigkeit für ein Raumschiff mit einem Radius von 100 Metern benötigt wird, liegt in der Größenordnung des Hundertfachen der Masse des Planeten Jupiter“, erläutert Lentz und führt dazu abschließend weiter aus: „Die Energieeinsparung müsste drastisch sein im Bereich von etwa 30 Größenordnungen, um in die Reichweite moderner Kernspaltungsreaktoren zu kommen. Glücklicherweise wurden in früheren Forschungen mehrere energiesparende Mechanismen vorgeschlagen, die die benötigte Energie potenziell um fast 60 Größenordnungen senken könnte.“




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Quelle: Georg-August-Universität Göttingen

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