Ruimteschepen die sneller reizen dan het licht is een hoofdbestanddeel van sciencefictionschrijvers, die het concept vele namen geven, waaronder hyperspace, hyperdrive, warp speed en subspace. Een beroemd voorbeeld is “Star Trek”, waarin het sterrenschip Enterprise van sterrensysteem naar sterrensysteem springt om andere planeten te bezoeken.
“Als Captain Kirk zich met de snelheid van onze snelste raketten zou moeten voortbewegen, zou het hem honderdduizend jaar kosten om alleen al naar het volgende sterrensysteem te gaan,” zei Seth Shostak, een astronoom van het Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute in Mountain View, Californië, in een interview in 2010 met Space.com’s zustersite LiveScience. “Dus sciencefiction heeft lang een manier bedacht om de lichtsnelheidsbarrière te omzeilen, zodat het verhaal wat sneller kan gaan.”
Het gebrek aan onderzoek en wetenschappelijke discussie over de transportmethode maakt het echter vaker een handig literair apparaat dan een wetenschappelijke mogelijkheid, aldus Shostak. In werkelijkheid is het concept van hyperspace “een hoop hype,” zei Shostak.
Andere dimensies
De fysica suggereert dat er wel degelijk kortere wegen door de ruimte bestaan, aldus Shostak. De kromming van de ruimte werd voor het eerst voorgesteld door Einstein, en leidde al snel tot het idee van een wormgat: een deel van de ruimte dat in zichzelf kromt, en twee verder weg gelegen delen van de ruimte met elkaar verbindt. Een ruimteschip zou theoretisch vooruit kunnen springen naar een ver gebied in de ruimte als het zo’n wormgat tussen de twee locaties binnengaat.
Net als in ons bekende universum zouden objecten in een wormgat langzamer moeten reizen dan de snelheid van het licht, die in een vacuüm 186.282 mijl per seconde (299.792 kilometer per seconde) bedraagt. Maar het zou kunnen lijken alsof een ruimteschip deze limiet heeft overschreden door door een wormgat te reizen en bijvoorbeeld in een paar uur een sterrenstelsel duizend lichtjaren verderop te bereiken.
Onze toegang tot deze interruimtelijke snelwegen zou echter worden beperkt door de grootte van het portaal.
“Wormgaten, denken we, worden de hele tijd gemaakt op een microscopisch niveau,” zei Shostak. “
Het vinden of maken van een wormgat dat naar de juiste plaats gaat en er doorheen glippen voordat het zich sluit en je ruimteschip aan stukken slaat, zijn twee onopgeloste problemen die de wetten van de natuurkunde niet duidelijk uitsluiten of toestaan.
Technisch gezien zou het mogelijk zijn om de ruimte te vervormen om een wormgat te maken, als men een zeer dicht stuk massa voor zijn schip zou kunnen plaatsen, zei Shostak. Misschien vergelijkbaar met de “hyperspace engine” uit de Star Wars-films, zou het voorwerp de vorm van de ruimte eromheen vervormen, waardoor de gekozen bestemming in wezen dichter bij het schip zou komen. Maar het object zou de dichtheid van het centrum van een zwart gat moeten hebben om te kunnen werken.
“Het probleem is, waar krijg je het zwarte gat en hoe krijg je het voor je ruimteschip?” zei Shostak. “
En hoe zit het met teleportatie?
Een verwant sciencefictionidee is teleportatie – de mogelijkheid om een persoon of schip onmiddellijk naar een ander deel van het universum te brengen. Het fenomeen komt voor in “Star Trek”, waar de zogenaamde transporter iemands lichaam uit elkaar haalt en op een andere, verre locatie weer opbouwt.
Er is enige wetenschappelijke basis voor dit idee – wetenschappers hebben aangetoond dat subatomaire deeltjes sneller dan de lichtsnelheid van het ene punt naar het andere kunnen worden verplaatst, zei natuurkundige Ian Durham van het Saint Anselm College in een interview uit 2010.
Maar de mogelijkheid om een compleet mens uit elkaar te halen en weer in elkaar te zetten lijkt onmogelijk, zei Durham. Vanwege de gerandomiseerde aspecten achter de rangschikking van subatomaire deeltjes, wordt het perfect omkeren ervan steeds moeilijker naarmate ze zich in grotere aantallen ophopen.
Wetenschappelijk kijken naar hyperspace
Hoewel hyperspace geen huidige vorm van ruimtereizen is, is er lopend onderzoek om te bepalen hoe levensvatbaar het is – en hoe de ervaring zou zijn.
In 2013 corrigeerde een groep natuurkundestudenten het beeld van wat er gebeurt als ruimteschepen met de snelheid van het licht vliegen. Het bekende speciale effect van lichtstrepen (te zien in “Star Trek”, “Star Wars” en andere series) zou in werkelijkheid niet het geval zijn. In plaats daarvan zou het uitzicht meer lijken op een gecentraliseerde heldere gloed.
Door het snelle reizen zou het licht verschuiven naar langere golflengten als gevolg van het dopplereffect, dat ook verschijnselen verklaart zoals waarom het geluid van een autoclaxon verandert voordat het een waarnemer passeert en daarna. In de ruimte zouden mensen het sterrenlicht niet kunnen zien omdat de golflengten ervan zouden worden uitgerekt tot het röntgenspectrum. Ook de gloed van het heelal – die gloeit in microgolven – zou zichtbaar worden omdat het licht ervan zou worden uitgerekt tot het zichtbare spectrum.
De laatste paar jaar circuleren er nieuwsberichten over een levensechte motor, de EmDrive. Het concept werd voor het eerst ontworpen door de Britse onderzoeker Roger Shawyer meer dan een decennium geleden, maar raakte brede publieke aandacht in 2015 nadat er geruchten waren die zeiden dat NASA een warp drive aan het creëren was. (NASA zei al snel dat de inspanning “geen tastbare resultaten heeft laten zien” en benadrukte dat het geen warpaandrijving is.)
Wat de EmDrive interessant maakt, is dat de motor geen drijfgas gebruikt, maar in plaats daarvan functioneert door het reflecteren van microgolven binnen een kamer. Een peer-reviewed paper in 2016 (onder leiding van Harold “Sonny” White van NASA’s Johnson Space Center) zei dat ondanks dit verschillende ontwerp, een variant van de EmDrive wel stuwkracht produceert. Twee andere succesvolle tests werden gerapporteerd in 2012 (door een Chinees team) en in 2013 (door hetzelfde NASA-team). Ondertussen hebben sommige onderzoekers gezegd dat deze motor in strijd is met de derde natuurkundige wet van Newton, die (simpel gezegd) zegt dat elke actie een gelijke maar tegengestelde reactie teweegbrengt.
Warp drives in science fiction
Dit zijn enkele van de vele voorbeelden van warp drives die in science fiction zijn gebruikt, met de nadruk op televisieseries en films.
- Een vroege vermelding van warp drive (veel bronnen zeggen dat het de eerste vermelding was) was in de roman “Islands of Space,” van John W. Campbell uit 1931. Het plot ging deels over het testen van een sneller-dan-het-licht schip.
- “Doctor Who”: In deze langlopende Britse serie kan een machine genaamd de TARDIS (wat staat voor Time and Relative Dimension in Space) de inzittenden door de ruimte of de tijd vervoeren en ze op exacte plaatsen in het universum neerzetten. De overlevering van de TARDIS is net zo uitgebreid als de “Doctor Who”-serie zelf, die in 1963 begon en tot op de dag van vandaag voortduurt. Beroemd is dat een TARDIS er aan de binnenkant groter uitziet dan aan de buitenkant. Sommige versies van een TARDIS zien eruit als een oude Britse politiebox.
- “Dune”: In deze serie romans van Frank Herbert brengt de Holtzman Drive kolonisten naar verre oorden. Deze aandrijving brengt schepen door het heelal door de ruimte te vervormen.
- “Star Trek”: Dit is het beroemdste voorbeeld van warpaandrijving, die voor het eerst ter sprake kwam in de aflevering “Metamorphosis” uit 1967. In wezen werkt het apparaat door middel van materie-antimaterie reacties en kan het gemakkelijk interstellaire schepen tussen sterrenstelsels voortstuwen. De nieuwste spinoff, “Star Trek: Discovery” (die in 2017 in première ging) gebruikt een ander voortstuwingssysteem genaamd de “spore drive,” die bijna ogenblikkelijk tussen verschillende locaties kan reizen.
- “Star Wars”: Dit universum heeft bepaalde schepen die een hyperdrive gebruiken. Door het gebruik van “hypermateriedeeltjes” kan een schip met de snelheid van het licht gaan en zich dan tussen sterren bewegen in een alternatieve dimensie die hyperspace wordt genoemd. De hyperdrive (en het beroemde beeld van sterrenstrepen gezien door de mensen die hem bedienen) was voor het eerst te zien in de film “A New Hope” uit 1977 en is sindsdien een hoofdbestanddeel van de serie.
- “The Hitchhiker’s Guide To The Galaxy”: De Oneindige Waarschijnlijkheid aandrijving werkte op een soort van kwantum model, waar het mensen zou vervoeren naar een van de minst onwaarschijnlijke locaties die je zou verwachten. Oorspronkelijk was het een BBC-radiomedie uit 1978, maar het verhaal werd al snel uitgebreid tot boeken, televisie en een film.
- “Farscape”: Het universum van “Farscape”, een Syfy-netwerkserie die liep van 1999 tot 2003, omvat levende schepen die Leviathans worden genoemd. Sommige Leviathans hebben een starburst-vermogen waarmee ze in geval van nood sneller dan het licht kunnen reizen.
- “Battlestar Galactica”: Dit schip, uit de gelijknamige tv-serie uit 1978 en de reboot van 2004 tot 2009, had een sneller-dan-licht-aandrijving (of FTL) die het gebruikte om te proberen de dreigende Cylons, mechanische wezens die in opstand kwamen om wraak te nemen op hun menselijke scheppers, een stap voor te blijven. Het coole aan FTL-aandrijving was dat het moeilijk was om de locatie van een schip tussen “sprongen” te traceren, waardoor het gemakkelijker was om de Cylons te ontwijken.
Aanvullende rapportage door medewerker Zoe Macintosh.