För många är Science Fiction synonymt med rymdfärder. Människor som utan problem tar sig mellan stjärnor, planeter och stjärnsystem och umgås med alla möjliga och en hel del omöjliga ”rymdvarelser”. Många drömmer om att vi människor en dag ska lyckas bygga skepp som gör detta möjligt. Däribland anställda på den amerikanska rymdorganisationen Nasa som dragit igång ett nytt projekt kallat Breakthrough Propulsion Physics Project som på sikt hoppas kunna göra seriös vetenskap av det som i dag bara är spekulativ Science Fiction.

Många hinder
Det som verkar vara så enkelt i Stjärnornas krig (Star Wars) och Star Trek är utomordentligt knepigt i verkligheten. Universum är som bekant stort, ja, avstånden är astronomiska (!), och ska vi ta oss till Proxima Centauri, vår närmaste stjärna, måste vi färdas 4,2 ljusår, det vill säga cirka 3 973 miljarder mil!
För vår snabbaste farkost Nasa Voyager, som färdas i en hastighet av cirka 60 000 kilometer i timmen, tar det runt 76 000 år att resa denna sträcka. Det behövs med andra ord betydligt snabbare rymdskepp.

Som vanligt i dessa sammanhang blandar sig Einstein i leken. Hans relativitetsteori slog fast regeln att inget i universum kan färdas snabbare än ljuset, och färdas det snabbare än ljuset omvandlas det till energi. Enligt teorin klarar alltså snabbast tänkbara farkost av resan till Proxima Centauri på 4,2 år. Och ska vi ta oss till Vintergatans centrum tar det 30 000 år.

Bygger vi vidare på dagens raketteknik är nästa stora problem bränslet, raketens drivkraft. Det krävs stora mängder bränsle för att lyfta och få upp hastigheten, och ju mer bränsle raketen har, desto större blir massan, och blir massan för stor kan du inte lyfta överhuvudtaget. Dessutom måste du ha med dig så mycket bränsle att du kan sakta ner raketen när du når ditt mål. Och vill du vara säker på att komma tillbaka måste du givetvis ha bränsle till tillbakaresan. När du strävar efter högre hastigheter ökar energibehovet exponentiellt, och för att nå bara hälften av ljusets hastighet måste bränslets massa vara hela 3 500 gånger större än skeppets massa!

Med dessa begränsningar i åtanke är det osäkert om vi kommer att se raketer som färdas snabbare än en tiondel av ljusets hastighet. Räkna alltså med att en resa med denna teknik tar tid. Kanske Science Fiction-litteraturens kryofrysar kan vara lösningen, där alla passagerare fryses ner under resan för att sedan tinas upp några hundra år senare när skeppet nått sin destination. Eller varför inte så kallade generationsskepp, där skeppet är ett eget ekosystem som innehåller människor som lever generation efter generation tills målet är nått. Inget av de här två alternativen är särskilt tillfredsställande, men kanske de kan bli lösningen på problemen vid en eventuell evakuering av jorden.

En annan lösning på tidsproblemet är att lyckas skapa en farkost som åker i en hastighet som närapå motsvarar ljusets hastighet (vilket kräver en helt annan typ drivmedel än i dag). Om det skulle lyckas, utan att skeppet förvandlas till energi, säger relativitetsteorin att tiden på detta skepp komprimeras, så att resenärerna uppfattar 30 år som att det bara gått några dagar. På så vis kan man teoretiskt sätt ta sig fram och tillbaka mellan två stjärnsystem på några timmar, fast utanför skeppet går tiden som vanligt, och risken finns att dina kompisar pensionerats och dina föräldrar dött för länge sedan.

Hyperrymden
Ingen av ovanstående metoder är särskilt lockande, varken för oss, raketforskarna eller upphovsmännen bakom till exempel Star Trek och Stjärnornas krig.

I stället för att frysa ner sig varje gång Han Solo tar sin Millennium Falcon på längre utflykter utnyttjar han skeppets fenomenala klass 0.5 Hyperdrive som utnyttjar den så kallade ”hyperrymden” för att åstadkomma långa skutt i universum. Idén om ”hyperrymden” har använts i Science Fiction sedan 1940-talet och utgår från att det finns fler dimensioner än de tre vi uppfattar. I den fjärde dimensionen ”hyperrymden” är vårt universum hopknycklat, vilket innebär att platser som verkar långt ifrån varandra i vårt universum egentligen ligger nära varandra om vi tar genvägen i hyperrymden. Enligt Stjärnornas Krig-mytologin var detta system till en början ett fast nät av hyperjump-stationer, men med tiden utvecklades hyperdrive-motorn som gjorde det möjligt för skeppen att skapa dessa genvägar själva.

Hyperjump-stationskonceptet ligger faktiskt inte så långt ifrån de maskhålsteorier som fysikern Kip Thorne utvecklade i mitten av 1980-talet. Konceptet maskhål har funnits matematiskt sedan 1916 och kan beskrivas som en tunnel i rymden mellan två svarta hål. Detta räknades då som högst tillfälliga fenomen, och att Kip Thorne vidareutvecklade teorierna och menade att det var teoretiskt möjligt att skapa och upprätthålla ett maskhål med hjälp av negativ energi och så kallad exotisk materia tillskriver han själv hans gode vän Science Fiction-författaren Carl Sagan som ville använda maskhål som transportmedel i sin bok Kontakt.

I boken, som också blev film 1997, får den kvinnliga astronomen Eleanor Arroway via en radiosändning från en utomjordisk civilisation ritningar på en farkost som gör det möjligt för henne att göra en 18 timmar lång resa till en planet vid stjärnan Vega som ligger 26 ljusår bort från oss. Farkosten utnyttjar ett maskhål som fungerar som en genväg ungefär som hyperjump i Stjärnornas Krig. Det är alltså inte hastigheten som ökar utan tiden som förvrängs. Tiden förvrängs så till den milda grad att det enligt Kip Thorne är teoretiskt möjligt att färdas bakåt i tiden, vilket i sig kan göra transportmetoden knepig.

Och det är inte det enda problemet. Att skapa dessa maskhålsportaler kräver enorma mängder materia, ja, till och med så kallad negativ materia som i dag endast kan göras i små mängder. Enligt Marc Millis vid Nasas BPP-projekt krävs det att du omvandlar hela Jupiters massa till negativ materia för att kunna upprätthålla ett maskhål som har en diameter på blott en meter. Dessutom måste du bygga ett korresponderande maskhål på platsen du vill åka, en ganska opraktisk teknik med andra ord.

Även Star Treks skapare Gene Roddenberry fattade att Enterprise behövde ett sätt att snabbt ta sig genom rymden och uppfann konceptet Warp. Enligt Science Fiction-författaren Orson Scott Card (mest känd för boken Enders spel) är detta Science Fiction-världens absolut löjligaste och mest ovetenskapliga koncept. I Star Trek är ljusets hastighet en barriär som man spräcker lika lätt som ljudbarriären. Det är bara att ropa till Scotty där nere i maskinrummet och be honom öka gasen några Warp (där Warp 1 är ljusets hastighet).

Rymdtiden påverkas
Alla Star Trek-fans vill nog inte riktigt hålla med om kritiken, och med tiden har många själva utvecklat lite mer utförliga förklaringar till hur Warp egentligen fungerar. 1994 presenterade fysikern Alcubierre en lösning som numera kallas Alcubierres warpdrive. Precis som i fallet med maskhålet ovan, är tanken att påverka rymdtiden och på så vis få skeppet att färdas långa sträckor på kortare tid. Teorin låter enkel: slå en ring med negativ energi runt skeppet så expanderar rymden bakom farkosten och kontraherar framför. Det återstår nu bara att bygga ringen, hitta på ett sätt att slå på och av den samt därtill utveckla en snabb motor som kräver betydligt mindre bränsle än i dag.

Dessutom kanske vi borde undersöka vad som händer med oss människor vid dessa hastigheter höga. Normalt brukar vi klara 3 G, det vill säga tre gånger accelerationen hos ett fritt fallande objekt på jorden. Skulle vi ta hänsyn till detta tar det runt en månad att uppnå bara en fjärdedel av ljusets hastighet. Fast det förstås, i Star Trek har de också kommit på hur man påverkar gravitationen.

Hmm, vi har mycket kvar att lära.

Av ANDERS ENGSTRÖM
Artikeln återfinns i nummer 9/2002 av tidningen M3.


För dig som vill ha ytterligare läsning i ämnet:

  • Warp Drive When?
Marc G. Millis på Nasa har skrivit en mycket pedagogisk serie artiklar om precis det ämne som månadens Science Fiction handlar. Läs och lär dig mer!
www.lerc.nasa.gov/WWW/PAO/warp.htm

  • Nasa Breakthrough Propulsion Physics Project
Mer information om projektet som Nasa på sikt hoppas ska göra vetenskap av det som i dag räknas som spekulation.
www.grc.nasa.gov/WWW/bpp/

  • Kip Thorne

På den berömda fysikern Kip Thornes hemsida hittar du bland annat flera av hans spännande föreläsningar både som overheadblad och ljudfil.
www.cco.caltech.edu/~kip

  • FTL och relativitetsteori

Fysikern och trekkien Jason W. Hinson har djupdykt i ämnet FTL (Faster than Light Travel) och kommit fram till en teori om hur Star Treks Warp rent teoretiskt kan fungera.
www.physicsguy.com/ftl/

  • Hyperdrive i Stjärnornas krig:

Även Stjärnornas krig har fysiker bland sina många fans. Astrofysikern Curtis Saxton har ingående beskrivit fenomenet Hyperdrive i Stjärnornas krig.
www.theforce.net/swtc/hyperspace.html