EmDrive tart de natuurwetten én de wetenschap

David Brady moeten zich achter de oren hebben gekrabd in zijn lab in het tamelijk obscure Eagleworks Laboratories van NASA. Want waar komt de mysterieuze kracht vandaan die zijn proefopstelling lijkt te produceren, die geen grammetje massa uitstoot en in een vacuümkamer is opgesloten? Het apparaat heeft iets weg van een straalpijp van een raket, maar is volledig afgesloten. Binnenin de toelopende cilinder produceert Brady via antennes microgolven.

De door NASA geteste EmDrive creëert een stuwkracht zónder stuwstof. Dat gaat volkomen in tegen de wet van behoud van impuls, die juist stelt dat stuwstof altijd noodzakelijk is. Het is alsof een zeiler zijn boot aandrijft door in zijn eigen zeil te blazen. De claim van NASA zorgt daarom voor behoorlijk wat discussie. Aan de ene kant schiet het experiment bij veel wetenschappers in het verkeerde keelgat, want hoe kan een apparaat zich ontworstelen aan de ijzeren greep van zo’n belangrijke natuurwet? Aan de andere zijn er sciencefictionfans die de resultaten met open armen ontvangen. Eindelijk zijn verre ruimtereizen een wezenlijk stapje dichterbij!

Kennislink begeeft zich wetenschappelijk gezien op glad ijs en duikt in de wereld waarin de lijn tussen science en sciencefiction vervaagt.

Natuurlijk is de crux in dit experiment om ‘valse krachten’ te elimineren. Om er zeker van te zijn dat luchtstromingen door bijvoorbeeld verhitting geen kracht produceren, werden de experimenten uitgevoerd in een vacuümkamer bij een druk van 6,7 * 10^-4 Pascal, een 150 miljoenste deel van de atmosferische druk. Niet het beste kunstmatige vacuüm op aarde, maar toch goed te noemen.

De NASA-wetenschappers beschreven de experimenten uitgebreid in een artikel dat werd gepresenteerd op een conferentie. Vooralsnog is het niet in een wetenschappelijk tijdschrift gepubliceerd.

Maar de resultaten schreeuwen natuurlijk om een verklaring. Brady en collega’s gooien het op een interactie met virtuele deeltjes, de deeltjes die volgens de quantummechanica overal – zelfs in het lege vacuüm van de ruimte – opduiken en weer razendsnel verdwijnen. De NASA-onderzoekers beweren dat hun apparaat zich tegen die deeltjes zou kunnen afzetten.

Beenakker volgt die verklaring geenszins. “Ze vergelijken deze virtuele deeltjes eigenlijk met een plasma, waarin ontelbare geladen deeltjes rondwaren. Dat bestaat uit gewone materie waartegen een apparaat zich inderdaad kan afzetten. Waar het mis gaat is dat de virtuele deeltjes niet netto in beweging kunnen worden gebracht. Het is onmogelijk om ten opzichte van deze deeltjes te versnellen. Juist op dit punt wordt de wet van behoud van impuls geschonden. Ik vind hun uitleg eigenlijk maar een vage uitweg.”

In een maand naar Mars

Een sluitende verklaring of niet, wie weet werkt de EmDrive wel op een andere manier. De originele uitvinder Shawyer kwam al met een alternatieve (en bekritiseerde) verklaring waarin hij verschillen in stralingsdruk en de speciale relativiteitstheorie noemt. Maar misschien is een verklaring nu niet het belangrijkste. “Stel het zou een elektromagnetisch voortstuwingseffect zijn dat de wet van behoud van impuls niet schendt, dan is het nog steeds een heel erg interessante ontdekking”, zegt Beenakker.

De NASA-onderzoekers kunnen het in ieder geval niet laten om de lezers van hun artikel alvast even lekker te maken. Ze rekenen uit dat een reisje naar Mars – waar nu al gauw negen maanden voor nodig is – met een opgevoerde EmDrive in 22 dagen gepiept is. Daarvoor gebruiken ze overigens wel een 100 maal efficiëntere aandrijving en is een (nucleaire) stroombron nodig van 2 megawatt.

Maar Beenakker gelooft niet dat de snelle Marstripjes er gauw zullen komen. “Als je naar de verschillende experimenten kijkt die in de loop van de tijd zijn uitgevoerd, dan valt mij op dat de gemeten kracht in verhouding tot het vermogen van de stroombron steeds kleiner wordt”, zegt hij. “Het beste experiment geeft eigenlijk het slechtste resultaat! Wat als ze straks het perfecte experiment uitvoeren, blijft er dan nog wel een kracht over?”

Als hij nu een verklaring zou moeten bedenken voor de gemeten mysterieuze kracht, dan gaat Beenakker voor ‘lekkende’ elektromagnetische velden van elektrische aansluitpunten die op de grotendeels metalen opstelling werken. “Dat is iets waar de onderzoekers zich ook al druk om maken.”

Kracht of niet, Beenakker snapt wél goed waarom NASA onderzoek ‘op de rand van de wetenschap’ financiert. “Ze schieten wat dat betreft eigenlijk op alles. Misschien blijkt een deel daarvan uiteindelijk onzin. Maar als er straks ook maar één experimentele aandrijving blijkt te werken, dan is alles in één klap terugverdiend.”