Timp de decenii, Jim Woodward a visat la un motor fara combustibil pentru a duce oamenii catre stele. Acum crede ca a reusit. Dar este revolutionar – sau iluzoriu?
Era o dupa-amiaza calduroasa de iulie, iar Hal Fearn statea in jeep-ul sau de camuflaj in parcarea unui IHOP, in cea mai mare parte gol, din sudul Californiei. Fearn, fizician la Universitatea de Stat din California, Fullerton, a asteptat rabdator, cantand piesele a cappella care se difuzau la radio. Nu a mai durat mult si a observat apropiindu-se un monovolum argintiu. La volan se afla Jim Woodward; fata osoasa ii era acoperita de o pereche de ochelari mari cu rama aurie si o masca chirurgicala.
Woodward, profesor emerit de fizica la Fullerton, si-a strecurat furgoneta pe langa jeep si a coborat fereastra pentru a-i pasa o cutie lui Fearn. Inauntru se afla o colectie de dispozitive metalice cu fire care ieseau din intestinele lor electromecanice expuse.
Aratau ca tipul de gadgeturi pe care un ticalos dintr-un film de actiune le-ar putea purta in buzunar pentru a arunca in aer un oras, dar functia lor reala este si mai improbabila. Woodward crede că aceste dispozitive – le numeste „aparatele sale” – pot aduce oamenii pe calea catre o calatorie interstelara.
In timp ce pandemia s-a dezlantuit pe tot globul, Woodward si Fearn s-au intalnit regulat in parcarea clatitariei pentru a-si continua experimentele. Finantat printr-o subventie dintr-un program NASA care sprijina, de asemenea, cercetarea asupra conceptelor neconventionale, cum ar fi telescoapele gonflabile si fotografia exoplanetei, cei doi au dezvoltat ceea ce ei numesc un mecanism de asistare gravitationala cu efect Mach (MEGA), un sistem de propulsie conceput pentru a produce impingere fara propulsor.
Fiecare nava spatiala care a parasit vreodata Pamantul s-a bazat pe un anumit tip de propulsor pentru a ajunge la destinatie. De obicei, o nava spatiala se misca prin aprinderea combustibilului intr-o camera de ardere si expulzarea gazelor fierbinti. (Chiar și forme mai exotice de propulsie, cum ar fi propulsoarele de ioni, tot necesita propulsor.)
De aceea, oamenii au ramas blocati atat de aproape de casa. O nava spatiala poate accelera atata timp cat are combustibil de ars sau o planeta in jurul careia sa se invarta pentru un sprijin gravitational. Aceste metode nici macar nu pot transporta un vehicul pana la Alpha Centauri, cel mai apropiat vecin al nostru, intr-un timp rezonabil. Cea mai rapida nava spatiala construita vreodata, Parker Solar Probe, care va atinge viteze de peste 400.000 de mile pe ora, ar avea nevoie de mii de ani pentru a ajunge acolo.
Propulsia MEGA a lui Woodward este diferita. In loc de combustibil, se bazeaza pe electricitate, care in spatiu ar proveni din panouri solare sau dintr-un reactor nuclear. Abordarea sa a fost sa foloseasca un morman de cristale piezoelectrice si unele fizici controversate – dar plauzibile, crede el – pentru a genera tractiune.
Multimea de cristale, care stocheaza cantitati minuscule de energie, vibrează de zeci de mii de ori pe secunda atunci cand este acoperita cu curent electric. Unele dintre frecventele vibrationale se armonizeaza in timp ce ruleaza prin dispozitiv, iar atunci cand oscilatiile se sincronizeaza exact in modul corect, unitatea mica face o miscare brusca, instabila, necontrolata inainte.
S-ar putea ca acest lucru sa nu sune ca secretul calatoriei interstelare, dar daca se poate sustine acea mica miscare, o nava spatiala ar putea produce teoretic impingere atat timp cat ar avea energie electrica. Nu s-ar accelera repede, dar s-ar putea accelera pentru o lunga perioada de timp, castigand treptat viteza pana cand se va isi va cautam rapid si haotic, drumul in galaxie.
Un reactor nuclear de la bord l-ar putea alimenta cu energie electrica timp de decenii, suficient de mult pentru ca o serie de calatorii MEGA sa atinga viteze care se apropie de viteza luminii. Daca dispozitivul lui Woodward functioneaza, ar fi primul sistem de propulsie care ar putea ajunge la un alt sistem solar in viata unui astronaut.
Cum functioneaza? Intreaba-l pe Woodward si-ti va spune ca aparatul sau nu a facut decat sa intre in tesatura universului si sa porneasca intr-o plimbare pe gravitatie.
Suna imposibil? Aceasta este si parerea multor fizicieni teoretici. De fapt, Woodward este sigur că majoritatea fizicienilor teoretici considera ca propulsorul sau fara combustibil este o prostie. Dar in iunie, dupa doua decenii de oprire a progresului, Woodward si Fearn au facut o modificare minora a configuratiei propulsorului.
Dintr-o data, unitatea MEGA a revenit la viata. Pentru prima data, Woodward parea sa aiba dovezi incontestabile ca motorul sau imposibil functiona cu adevarat. Apoi pandemia a lovit.
Woodward implineste 80 de ani anul viitor. El este supravietuitor al cancerului pulmonar in stadiul IV care traieste cu BPOC si este tratat pentru recidivarea limfomului Hodgkin. Asta il plaseaza in categoria cu risc crescut in fata infectiei cu Covid-19, asa ca, atunci cand numarul cazurilor din California au inceput sa creasca, el si-a parasit cu parere de rau laboratorul de la Fullerton si s-a adapostit acasa. Dar nu avea de gand să lase o pandemie globala sa-i impiedice progresul.
In timpul verii, Woodward a transformat treptat biroul pe care il imparte cu partenerul sau, Carole, intr-o vizuina care ar starni invidia oricarui om de stiinta nebun. Uneltele manuale sunt imprastiate in jurul biroului lui Woodward printre cutii pline de rulmenti cu bile noi, stive de discuri cristaline si resturi de bucati de metal pe care Woodward le-a taiat în electrozi.
Exista lubrifiant care costa 175 USD sticla, pentru ungerea tijelor de rulment si un adeziv special care are un numar pentru un nume. Este un contrast puternic cu biroul ingrijit al lui Carole din cealalta parte a camerei, dar Woodward spune ca pana acum a tolerat fabrica sa de propulsoare ad hoc. „Ar trebui sa cred ca a avea un partener ca mine ar fi o provocare”, spune el. „A fost uimitor de buna in acest sens de-a lungul anilor.”
Woodward si Fearn filmeaza si inregistreaza deplasarea inregistrata de balanta de torsiune de la fiecare test al propulsorului lor cu efect Mach
Woodward a construit o duzina de dispozitive si i-a predat cateva dintre ele lui Fearn, care le-a testat in laboratorul lor comun din Fullerton. Mai tarziu, in aceasta toamna, ei vor trimite un dispozitiv unui cercetător independent din Toronto, numit George Hathaway, un experimentalist care are legaturi cu NASA, pe care Woodward l-a descris drept „probabil cel mai bun experimentist din lume pentru acest tip de munca”.
Woodward a pregatit un alt propulsor pentru Laboratorul de Cercetari Navale din SUA, care va incerca, de asemenea, sa reproduca rezultatele duo-ului.
Cantitatea de impingere pe care Woodward pare s-o fi obtinut din unitatea sa MEGA este mica chiar si in comparatie cu cele mai mici propulsoare de satelit aflate pe orbita in prezent. Dar daca alti ingineri ii pot confirma rezultatele, ar putea fi cel mai bun pariu al nostru pentru o misiune umana catre stele.
OAMENII DE STIINTA AU VISAT ATATA TIMP sa vada un rasarit strain. Soarele nostru este doar o stea medie, una dintre miliardele ca ea din galaxia noastra. Multe dintre aceste stele au si planete, dintre care unele ar putea avea conditiile optime pentru a sustine viata.
In 1911, omul de stiinta rus Konstantin Tsiolkovsky, considerat in general drept parintele stiintei rachetelor, a fost primul care a subliniat modul in care o nava spatiala interstelara le-ar putea explora. De atunci, oamenii de stiinta au propus utilizarea motoarelor de fuziune, gaurilor de vierme, laserelor masive si bombelor cu hidrogen pentru a duce oamenii in profunzimea spatiului.
Doar doua nave spatiale – Voyager 1 si Voyager 2 – au patruns vreodata in spatiul interstelar. Ca orice nava spatiala pana in prezent, au fost aruncati in gol de o racheta si apoi au folosit propulsoare mici alimentate cu lichid pentru a naviga in sistemul solar.
Acum il rezerva prin cosmos cu peste 35.000 de mile pe ora. NASA a avut in vedere o misiune interstelara fara echipaj timp de ani de zile, dar singura in curs de dezvoltare activa astazi este un efort independent numit Breakthrough Starshot. Acesta isi propune sa utilizeze lasere extrem de puternice pentru a propulsa o nava spatiala de marimea unei unghii pana la 20% viteza luminii.
Pentru ca oamenii sa faca calatoria, ar avea nevoie de o ambarcatiune mult mai mare – si de un sistem de propulsie care, in mod ideal, i-ar putea duce acolo intr-o generatie. Această provocare care definea speciile a fost ceea ce l-a captivat pe Woodward in tinerete.
Woodward s-a nascut la Boston in 1941, fiind fiul cel mare al unui avocat brevet si al unui astronom. Mama sa, astronomul, i-a oferit o cursivitate de baza in limbajul universului si i-a starnit curiozitatea cu privire la cosmos.
In copilarie, Woodward improviza sau repara rachete, dar nu a ajuns prea departe. Fratele sau mai mic, Paul Woodward, astrofizician la Universitatea din Minnesota, isi aminteste de un moment in care fratele sau mai mare fura azotat de potasiu din setul sau de chimie pentru copii si il folosea pentru a improviza o racheta care a explodat spectaculos peste cartierul lor.
„Povestea a fost ca tatal meu a intrat pe un fel de lista pentru ca a facut asta si nu a mai putut sa-mi cumpere alte substante chimice pentru experimentele mele”, isi aminteste Paul. „Deci, lansarea a fost sfarsitul carierei lui Jim in ce stiinta rachetelor si sfarsitul carierei mele de chimist.”
Cu toate acestea, Woodward si-a urmarit interesul copilariei intr-un program de licenta in fizica la Middlebury College, o mica scoala de arte liberale din Vermont. Dar o experienta pe care a avut-o la cativa ani dupa absolvire a schimbat cursul vietii sale.
Woodward isi dezvolta propulsoarele cu efect Mach de aproape 30 de ani
Intr-o noapte senina din martie, 1967, Woodward statea cu ochii pe acoperisul Pensiunii Santa Cruz, un hotel din inima Seviliei, in Spania. Fizicianul in varsta de 26 de ani se lupta cu profesia aleasa si luase o pauza de la lucrarea de cercetare la Universitatea din New York.
El s-a trezit atras de subiecte de cercetare marginale, in special de cele legate de gravitatie, lucru care stia ca va ingreuna obtinerea unui loc de munca. „Mi-a devenit clar pur si simplu, uitandu-ma la departamentul de fizica din jurul meu, ca este putin probabil ca o asemenea categorie de oameni sa angajeze pe cineva ca mine”, spune Woodward. Asa ca a decis sa incerce altceva.
A luat chitara flamenco ca student si chiar a cantat in cluburi din New York. Inspirat de matusa sa, ofiter CIA care invatase sa cante la acest instrument in timp ce stationa la Madrid, s-a indreptat spre Spania pentru a urma o cariera ca si chitarist.
La acea vreme, cursa spatiala avea doar un deceniu, iar detectarea prin satelit era un sport popular. In timp ce Woodward se uita din varful hotelului sau spaniol, a vazut un fir de lumina arcuind peste cer si i-a calculat mental calea. Dar, in timp ce privea satelitul, acesta a inceput sa se abata de la traiectoria asteptata – mai intai putin si apoi din ce in ce mai mult.
Avand in vedere tot ce stia Woodward despre sateliti, ceea ce vedea era imposibil. Ar fi nevoie de prea multă energie pentru ca un satelit sa-si schimbe orbita astfel, iar majoritatea satelitilor nu au putut sa se deplaseze mai mult de cateva grade. Si totusi, tocmai vazuse cu ochii lui un satelt plimbandu-se inainte si inapoi.
El nu a concluzionat ca inginerii de la NASA sau din Uniunea Sovietica trebuie sa fi realizat in secret o descoperire in satelitii cu propulsie. In schimb, el crede ca a vazut o nava spatiala de origine extraterestra. “Animalele, vietatile cel putin la fel de istete ca noi si-au dat seama cum sa ocoleasca spatiul-timp mult mai bine decat suntem noi capabili sa o facem”, spune Woodward. Asta a schimbat intrebarea, spune el, de la Daca a fost posibil la Cum a fost posibil.
Woodward nu este genul de om care sa se indoiasca de puterea intelectului uman, in special de a lui, deci a considerat ca ar putea construi un sistem de propulsie interstelar similar daca si-ar pune mintea la contributie. „Daca altii si-au dat seama cum naiba sa faca aaa ceva, probabil ca nu sunt mult mai destepti decat mine”, gandea Woodward la acea vreme. „Asa ca m-am gandit ca poate ar trebui sa dedic putin timp incercarii de a face acest lucru.” Era un proiect care l-ar tine ocupat pentru tot restul vietii.
Woodward si-a finalizat masteratul in fizica la NYU in 1969 si a plecat sa faca un doctorat in istorie la Universitatea din Denver la scurt timp. Decizia sa de a pivota de la fizica la istorie a fost una pragmatica. In calitate de student la masterat, el si-a petrecut mult timp rasfoind reviste stiintifice vechi in cautarea unor cercetari gravitationale promitatoare care au fost abandonate sau care au ajuns intr-un punct mort, astfel incat sa poata prelua aceasta responsabilitate, aceasta provocare.
„Faceam deja istoria stiintei, asa ca as putea la fel de bine sa obtin o diploma in acest domeniu”, spune Woodward. „A fost un lucru evident de facut”. In calitate de istoric academic, el s-ar bucura de securitatea locului de munca care vine cu cercetarile necontestate si ar avea totusi libertatea de a studia subiecte gravitationale marginale ca o pasiune. A acceptat o functie in departamentul de istorie Cal State Fullerton in 1972.
Nu e ca si cum pasiunea lui Woodward pentru fizica marginala ar fi fost un secret. Pe langa un fir de cercetari istorice, a publicat in mod regulat lucrari tehnice in reviste stiintifice obisnuite pe subiecte gravitationale invaluite in mister.
„Este neobisnuit ca un profesor de istorie sa infiinteze un laborator de cercetare in fizica, dar Jim a fost recunoscut ca un cercetator serios si dedicat”, spune Dorothy Woolum, fizician care a ajuns la Fullerton la scurt timp dupa Woodward.
El era fost interesat in mod special de utilizarea pulsarilor, un tip de stea cu neutroni care se invartea rapid, care fusese descoperita abia recent, pentru a incerca sa detecteze o cuplare necunoscuta si exotica intre electromagnetism si gravitatie prezisa de fizicianul castigator al Premiului Nobel, Patrick Blackett.
Din pacate, munca lui Woodward asupra pulsarilor a reusit doar sa ridice scepticismul printre colegii sai. „Multi oameni m-au privit ca pe o farsa si m-au ignorat”, spune Woodward. „Nu as recomanda acest domeniu ca o carieră.”
Chestiunile legate de electromagnetism erau destul de rele, dar ideile emergente ale lui Woodward despre inertie au fost cele care i-au infuriat. Inertia este rezistenta pe care o simti ori de cate ori apesi pe un obiect. (Sau, dupa cum a spus Newton, inertia este motivul pentru care un obiect in repaus tinde sa ramana in repaus.)
Desi este omniprezenta si fundamentala, nimeni nu a formulat o explicatie completa a acesteia. Woodward isi moșteneste ideile despre inertie de la Einstein, care a fost inspirat de fizicianul din secolul al XIX-lea Ernst Mach. Mach sustinea ca inertia este rezultatul interactiunilor gravitationale a tot ceea ce este in univers.
Cu alte cuvinte, rezistenta de pe trotuar atunci când cineva merge pe el sau de pe un perete al piscinei atunci cand un înotător executa o intoarcere de se datoreaza partial compozitiei materiale a unor stele la miliarde de ani lumina distanta. Einstein a numit aceasta idee „principiul lui Mach” si a incorporat-o in relativitatea generala, teoria gravitatiei pe care a formulat-o.
De la inceput, principiul lui Mach a fost un addendum controversat la relativitatea generala. Unii dintre contemporanii lui Einstein, in special matematicianul olandez Willem de Sitter, s-au straduit sa arate ca conceptul sau de inertie era incompatibil cu alte implicatii matematice ale relativitatii generale.
Dar fizicianul Carl Brans a fost cel care a expulzat ideea din fizica respectabila. In teza de doctorat a lui Brans, publicata in 1961, el a folosit matematica pentru a demonstra ca inertia nu poate fi explicata prin influenta gravitationala a materiei indepartate din univers. Dupa lucrarea lui Brans, „toata lumea a presupus că inertia in conceptia lui Einstein nu era cuprinsa in relativitatea generala”, spune Woodward. „Aceasta este in continuare opinia majoritatii relativistilor generali”.
Dar pe masura ce Woodward a aprofundat istoria si stiinta relativitatii generale, il macina sentimentul ca Brans a gresit totul. Si asa cum a descoperit in toamna anului 1989, daca ati acceptat opinia lui Einstein ca inertia era indisolubil legata de gravitatie, aceasta a deschis posibilitatea unei propulsii fara propulsor.
Opiniile lui Woodward despre gravitatie si inertie nu sunt obisnuite, dar nu este o nebunie sa crezi ca Einstein ar fi putut avea dreptate tot timpul. „Sunt destul de confortabil cu abordarea lui Jim, pentru ca este foarte orientata istoric”, spune Daniel Kennefick, astrofizician si istoric al stiintei la Universitatea din Arkansas, care a colaborat cu Woodward. „El este foarte motivat de intelegerea de catre Einstein a principiului lui Mach. Nu este deloc neobisnuit ca o idee sa fie descoperita, respinsa si apoi sa revina”.
In celebra ecuatie a lui Einstein, E = mc2, energia unui obiect, E, este egala cu masa sa, m, inmultita cu viteza luminii la patrat. Asta inseamna ca, daca schimbi energia unui obiect, ii vei schimba si masa. Masa unui obiect este o masura a inertiei sale – de aceea este nevoie de o forta mai mare pentru a impinge un obiect mai masiv decat unul mai putin masiv – astfel incat, schimbandu-i energia, ii vei schimba si inertia.
Si daca, conform principiului lui Mach, inertia și gravitatia sunt una si aceeasi, atunci schimbarea energiei unui obiect inseamna a te pune cu tesatura spatiului-timp. In teorie, oricum.
Woodward si-a dat seama c, adacă Einstein a avut dreptate si inertia este intr-adevar gravitatia deghizata, ar trebui sa fie posibil sa se detecteze aceste modificari de scurta durata ale masei unui obiect pe masura ce energia sa fluctueaza. Daca o parte a unui obiect ar accelera in momentul exact cand a devenit putin mai grea, ar trage restul obiectului dupa ea. Cu alte cuvinte, ar crea un impuls fara propulsor.
Woodward a numit aceste modificari temporare ale masei „efecte Mach” si motorul care le-ar putea folosi drept propulsor cu efect Mach. Combinand sute sau mii de aceste unitati, ar putea produce, in mod imaginabil, suficienta forta pentru a trimite o nava spatiala stelelor in mai putin de o viata.
Cum sa mentii o persoana vie in spatiu timp de decenii este inca un mare semn de intrebare. Dar este o simpla nota de subsol la problema mai fundamentala de a afla cum sa traversezi un gol de trilioane de mile latime intr-o perioada rezonabila de timp.
Pana in 1995, ideile lui WOODWARD despre efectele Mach se fuzionasera intr-o teorie completa, barbatul indreptandu-si atentia asupra construirii unui propulsor pentru a o demonstra. Designul pe care s-a bazat a fost simplu si oportunist. Un producator local de electronice se muta, iar un angajat a alertat universitatea ca are cateva materiale ramase la oferta. Woodward se invarti langa vechiul sua birou si scoase o gramada de discuri piezoelectrice pe care compania le lasase in urma.
Pentru a-si construi motorul interstelar, Woodward a montat discurile piezoelectrice pe un bloc de alama si a pus un capac pe celalalt capat pentru a mentine totul in pozitie. Cand discurile piezoelectrice sunt lovite cu un impuls de electricitate, acestea se umfla usor. Aceasta expansiune le face sa se impinga din blocul de alama si sa accelereze in directia opusa.
Conform teoriei lui Woodward a efectelor Mach, curentul electric ar face, de asemenea, discurile piezoelectrice din ce in ce mai putin grele. Acest lucru le determina sa traga blocul de alama spre ele. Cand energia electrica nu mai curge, intregul ansamblu va fi miscat usor inainte. Repetand acest proces de nenumarate ori, si-a dat seama Woodward, propulsorul cu efect Mach ar trebui sa accelereze. Fearn, cel mai apropiat colaborator al sau, il compara cu vaslirea unei barci in oceanul spatiu-timp.
O camera de vid facuta manual gazduieste propulsorul cu efect Mach si standul de testare ale lui Woodward
Fearn foloseste o pereche veche de ochelari ai lui Woodward pentru a focaliza camera web care fotografiaza experimentele
Unitatea de asistare gravitationala cu efect Mach a lui Woodward este montata la capatul unui echilibru de torsiune intr-o camera de vid
Deoarece propulsia pe care o cauta este atat de mica, Woodward si studentul sau absolvent Tom Mahood au construit un stand de testare personalizat pentru unitatea cu efect Mach
In urmatorii cativa ani, a reusit sa obtina cateva sute de nanonewtoni de forta din propulsia sa cu efect Mach. Majoritatea colegilor lui Woodward au respins rezultatele sale aproape imperceptibile, considerandu-le o eroare de masurare. Nu este greu de vazut de ce – atunci cand suflam in lumanarile de pe un tort, produceti o forta cu trei ordine de magnitudine mai mare decat ceea ce raporta Woodward. Chiar daca dispozitivul functiona, nu era suficient pentru a muta un mic satelit, cu atat mai putin o nava stelara.
Cu toate acestea, propulsoarele cu efect Mach ale lui Woodward au atras atentia cercetatorilor din guvern si industrie. In 1997 a tinut o prezentare despre munca sa la Lockheed Martin si, cateva luni mai tarziu, oficialii de la Departamentul Energiei si Laboratoarele Nationale Sandia au facut o vizita la laboratorul sau. Dar finantarea nu s-a concretizat niciodata. Aaa ca a continuat singur, asistat de studentul sau absolvent Tom Mahood si de cativa alti colaboratori. Apoi a aflat despre cancer.
In 2005, medicii au gasit o tumoare de 5 cm in plamanul stang al lui Woodward. Cancerul se raspandise in sistemul sau limfatic, provocand umflarea partii stangi a fetei si a gatului. Prognosticul lui era sumbru. Medicii sai i-au spus ca sansele de a supravietui anului sunt de 1 la 3; probabilitatea ca el sa traiasca cinci ani a fost de 1 la 100.
S-a inscris in câteva studii clinice pentru a incerca terapii experimentale si a avut rezultate extraordinare. In câteva luni, masa canceroasa din plamani dispăruse practic. Tratamentele au venit cu complicatii – Woodward a suferit insuficienta cardiaca si si-a pierdut capacitatea de a merge fara o pereche de carje – dar a supravietuit.
Woodward a invins cancerul pulmonar in stadiul IV, dar terapiile l-au lasat incapabil sa mearga fara doua bastoane
Citatul preferat al lui Woodward de la Einstein, este „Coincidenta este felul lui Dumnezeu de a ramane anonim”, iar chinul prin care a trecut suferind de cancer nu a facut decat sa-i intareasca credinta in adevarul sau fundamental. „A fost doar o coincidenta dupa alta”, spune Woodward. „Teoretic, ar fi trebuit să fiu mort de acum 15 ani.”
Estimarea mortalitatii sale nu a facut decat sa-i intareasca hotararea. In zilele in care nu se afla la cabinetul unui medic, el se afla în laborator, incercand sa-si insufleteasca masinile. Apoi, o intorsatura a destinului l-a determinat sa faca echipa cu Fearn.
Timp de 20 de ani Woodward a avut un laborator extins in departamentul de fizica, dar Cal State Fullerton avea acum nevoie de spatiu pentru a deschide un nou Centru pentru fizica undelor gravitationale si astronomie. „Daca ar fi fost altceva decat fizica gravitationala, probabil as fi rezistat”, spune Woodward. „Dar, din moment ce era fizica gravitationala, am fost incantat sa ma mut”.
Woodward a gasit un spatiu intr-un birou gol care-i apartinea tehnic lui Fearn, care era in concediu de odihna. Cand Fearn s-a intors, a descoperit ca acum era coleg cu cel mai excentric om de stiinta al universitatii. „Am fost foarte suparat, pentru că totul era pus de-a valma, cu aceste computere mari stivuite unul peste altul, iar toate cartile mele fusesera inghesuite in camera mea”, isi aminteste Fearn. „Si iata-l pe acest tip ciudat din biroul meu, care face aceste experimente ciudate.”
La inceput, Fearn era interesat doar ocazional de experimentele lui Woodward. Dar, pe masura ce timpul a trecut, nu a putut sa nu observe ca rezultatele colegului s-au imbunatatit. „Atunci am inceput sa ma interesez si sa vorbesc cu el despre ceea ce facea”, spune el.
Curand, a fost captivat. El s-a oferit sa ajute, iar echipa a devenit de nedespartit, o relatie profesionala care face parte din The Odd Couple, din Watson si Crick. Desi nu credea pe deplin explicatia teoretica a lui Woodward pentru propulsoarele sale cu efect Mach, Fearn nu a putut rezista provocarii. „Cati oameni pot spune ca incearca sa construiasca un sistem de propulsie pentru a trimite nave spatiale catre stele?”, spune Fearn. „Asta facem noi aici.”
Woodward si Fearn au colaborat la propulsorul cu efect Mach timp de un deceniu
Comunitatea PROPULSIEI AVANSATE este una mica. Probabil cateva zeci de fizicieni si ingineri din intreaga lume lucreaza la probleme cum ar fi rachete alimentate prin fuziune si calatorii mai rapide decat viteza superluminica. Toti se cunosc intre ei si, ca in orice comunitate mica, există conflicte si barfe. Dar exista, de asemenea, o legatura profunda care aduce cu sine faptul ca trebuie sa convingi restul comunitatii stiintifice ca nu esti atat de nebun.
„Oamenii vor incepe dezbateri aprinse”, spune Greg Meholic, inginer la Aerospace Corporation care lucreaza la propulsie avansata. „Dar apoi, cand se termina ziua de munca sau se face o pauza, toti sunt prieteni.”
Meholic spune ca l-a intalnit pentru prima data pe Woodward la o conferinta despre propulsia avansata in anii ’90. „Autoscepticismul pe care il avea la acea vreme era foarte atragator”, spune Meholic. „Nu a sustinut niciodata ca detine secrete revolutionare si ca vom zbura spre stele peste 10 ani.”
Dupa una dintre prezentarile lui Woodward, Meholic si-a oferit perspectiva inginereasca asupra proiectelor sale in legatura cu propulsorul propulsor si de atunci au fost prieteni si colaboratori. Asadar, in 2016, cand Meholic a auzit ca Woodward si Fearn au facut echipa cu Space Studies Institute, un organism nonprofit fondat de fizicianul Gerard O’Neill, pentru a incepe o conferinta pentru propulsie avansata, stia ca trebuie sa fie acolo.
„Oricine a facut vreodata cercetari in acest gen de munca a fost invitat sa vina”, spune el.
Atelierul a avut loc in septembrie in Estes Park, Colorado. A fost un moment bun. Cu putin timp inainte de inceperea conferintei, o lucrare de cercetare a scapat pe un forum spatial online; lucrarea pretindea sa arate primele rezultate puternice din experimentele privind o alta abordare a propulsiei fara propulsor, numita EmDrive.
Proiectat de un grup de cercetare NASA condus de fizicianul Sonny White, EmDrive ar fi trebuit sa produca impingere prin saltul microundelor in jurul unei cavitati conice inchise. Este cel mai apropiat lucru al propulsorilor lui Woodward fata de un rival.
Woodward si Fearn au avut, de asemenea, rezultate interesante de impartasit. Propulsorul lor cu efect Mach parea sa produca cateva micronewtoni de forta, un record pentru dispozitiv. Chiar mai bine, alti trei cercetatori care au incercat un propulsor cu efect Mach in propriile lor laboratoare au confirmat ca l-au vazut producand impuls, desi nu la fel de mult cum au vazut Woodward si Fearn.
Lucrarea a fost suficienta pentru a le aduce lui Woodward si Fearn un loc ravnit in programul NASA Innovative Advanced Concepts. In 2017, echipa a obtinut o subventie de 125.000 de dolari de la agentia spatiala. A fost prima finantare pe care Woodward a primit-o vreodata pentru munca la dispozitivul sau.
De-a lungul anilor, el a investit aproximativ 200.000 de dolari din proprii bani in construcția propulsoarelor. „Jim este un maestru in a face lucruri uimitoare cu aproape nimic”, spune Mahood, fostul sau student absolvent care l-a ajutat sa proiecteze si sa construiasca multe dintre primele dispozitive.
Ca parte a grantului NASA, Woodward si Fearn au fost insarcinati atat cu cresterea performantelor propulsoarelor lor, cat si cu gasirea unei modalitati de a le pune in practica. Asadar, au colaborat cu fizicianul Marshall Eubanks, un expert in concepte de misiune interstelara, pentru a proiecta o nava spatiala fara echipaj care ar putea ajunge la un sistem stelar din apropiere.
Proiectarea lor, numita SSI Lambda, ca un omagiu pentru Institutul de Studii Spatiale, este o ambarcatiune cu aspect extraterestru care consta dintr-o grinda cu zabrele triunghiulara si lunga flancata de trei radiatoare de caldura care ies din corpul sau ca penele pe o sageata. O serie de aproximativ 1.500 de unitati MEGA amplificate situate in jurul mijlocului sau asigura impingerea. Un mic reactor nuclear modular ar alimenta propulsoarele.
„Sonda SSI Lambda care utilizeaza propulsoarele MEGA este cu adevarat o nava spatiala cu propulsie fara propulsor”, a scris echipa despre proiect in raportul catre NASA. „Poate calatori cu viteze pana la viteza luminii intr-un vid, consumand doar energie electrică. Nicio alta metoda de calatorie catre stele si de franare in sistemul tintă nu a fost prezentata pana in prezent, care sa aiba, de asemenea, o fizica credibila care sa o sustina.”
In 2018, NASA le-a acordat lui Woodward si lui Fearn o subventie mai mare, in valoare de 500.000 de dolari. Dar acea dezvoltare binevenita a coincis cu niste vesti proaste din Germania: Martin Tajmar, fizician la Universitatea de Tehnologie din Dresda, care a reprodus mai devreme lucrarea lui Woodward, a incercat din nou si de data aceasta nu a reusit sa detecteze forta.
Woodward afirma ca lui Tajmar ii lipsea un echipament critic. Tajmar nu este convins. „Am avut intotdeauna suspiciunea ca forta ar putea fi un artefact termic sau de vibratie”, spune Tajmar. „Concluzia mea, dupa multi ani, este ca este doar vibratie.”
La inceputul anului 2019, Fearn a zburat in Germania pentru a livra un alt propulsor catre Tajmar. A ramas suficient de mult timp pentru a-l ajuta pe Tajmar si echipa sa sa fixeze propulsorul si sa efectueze cateva teste preliminare. Desi aceste teste au inregistrat impingeri acestea au fost mult mai mici decat ceea ce Woodward si Fearn au detectat in propriul lor laborator.
Tajmar l-a vizitat Woodward si Fearn in California mai tarziu in acea vara, cu mai multe vesti proaste. Dupa ce Fearn a plecat, a efectuat mai multe teste in diferite configuratii si, inca o data, nu a reusit sa detecteze tractiunea. „L-am testat in configuratia sa originala si l-am testat schimbandu-le montajul”, spune Tajmar. „Va puteti schimba cu usurinta artefactele de vibratie introducand niste cauciuc sau schimband un surub, si exact asta face Jim Woodward acum.”
Dar, in timp ce investiga rezultatele lui Tajmar, Woodward a descoperit că Fearn a facut un calcul gresit care a facut ca forta, impingerea, sa para de cateva ori mai mare decat era in realitate. A infruntat cu calm problema. „Toata lumea greseste”, spune Woodward.
Desi a explicat discrepanta dintre rezultatele lor si ceea ce Tajmar a vazut in laboratorul sau, a facut si promisiunea fata de NASA – de a produce in mod fiabil zeci de micronewtoni de impuls pana la sfarsitul grantului – par de-a dreptul imposibil.
Si-au petrecut urmatoarele sase luni luptandu-se ca dispozitivul lor sa scoata mai multa forta. Apoi, in primavara anului trecut, Woodward si-a dat seama ca felul in care montasera propulsorul amortiza vibratiile armonizate care sunt cheia pentru producerea tractiunii. Asa ca a construit un nou tip de montura care pozitioneaza teancul de discuri piezoelectrice in centrul a doua tije calare pe bucsele cu bile.
Rezultatele au fost evidente imediat. Propulsia MEGA a inceput sa produca in mod regulat zeci de micronewtoni de forta si, in scurt timp, producea mai mult de 100 de micronewtoni, ordine de marime mai mari decat orice a construit Woodward pana acum.
„Nu m-am gandit niciodata ca voi ajunge ziua cand voi spune asta cuiva”, spune Woodward. „M-am gandit ca ne vom zbate in continuare intre 1 si 5 micronewtoni.” Pentru prima data, echipa a putut vedea propulsorul MEGA coborand cu ochii lor. Sigur, scotea doar o jumatate de milimetru, dar cel putin era vizibil.
Poate ca a vedea inseamna a crede, dar Woodward si Fearn spun ca au reactionat la rezultatele lor cu mai multe suspiciuni decat entuziasm. „Am fost socat de cresterea uriasa a fortei masurate”, spune Fearn. El a crezut initial ca miscarea s-ar putea datora recalibrarii echilibrului dispozitivului, dar spune ca acest lucru nu explica modul in care dispozitivul genereaza suficienta forta pentru a depasi frictiunea rulmentilor cu bile, astfel incat sa poată avansa. Woodward este, de asemenea, suspicios, desi mai putin decat Fearn. Teoria sa prezice miscare, la urma urmei.
„Sunt increzator ca exista o forta reala, dar uneori maintreb daca nu cumva este insotita de o parte falsa”, spune Woodward. De unde suspiciunea? „Cred ca isi spun cuvantul anii de depistare a falsurilor pozitive”, spune el.
Cu numeroase date noi in mana, acum se concentreaza pe punerea dispozitivului in mainile altor cercetatori, astfel incat sa isi poata reproduce in mod independent rezultatele. Mike McDonald, inginer aerospatial la Naval Research Laboratory din Maryland, va fi printre primii care vor face acest lucru.
El conduce un program intern pentru testarea independenta a sistemelor avansate de propulsie, care a doborat anterior rezultate promitatoare de la EmDrive. La fel ca orice experimentator bun, este sceptic – dar este un fel de scepticism optimist.
„As spune ca exista o sansa intre 1 la 10 si 1 la 10.000.000.000 ca acesta sa fie real si probabil catre capatul superior al acestui spectru”, spune McDonald. „Dar imaginati-va acea sansa; asta ar fi nemaipomenit. De aceea facem lucrari cu risc ridicat si cu recompense ridicate. De aceea facem stiinta”.
McDonald asteapta ca laboratorul sau sa-si reia activitatea normala anul viitor, odata ce pandemia se relaxeaza, pentru a incepe testarea. El spune ca primul pas va implica simpla replicare a experimentelor lui Woodward si a vedea daca observa acelasi semnal.
Apoi va incepe sa elimine posibilele surse de fals pozitive, cum ar fi vibratiile sau expansiunea termica a componentelor. Un test va fi sa lase dispozitivul sa functioneze la frecventa sa vibrationala rezonanta timp de minute sau ore la rand. Daca semnalul persista, exista sanse mari sa fie autentic.
Totusi, exista o problema: nimeni nu este sigur care este frecventa de vibratie potrivită pentru dispozitiv. Cand Woodward si Fearn isi desfasoara testele, acestia parcurg un spectru larg de frecvente si numai atunci cand trec o frecventa rezonanta, detecteaza impingerea. Dar acea frecventa de rezonanta se schimba constant pe masura ce dispozitivul se incalzeste.
De asemenea, variaza in functie de configuratia experimentala. Unul dintre colaboratorii lor, inginerul Chip Akins, construieste un amplificator personalizat care va urmari frecvenaa de rezonanta pe masura ce se schimba. Deci, mai degraba decat sa produca o fractiune de secunda in timp ce Woodward si Fearn parcurg frecventele, unitatea MEGA va fi, in teorie, capabila sa produca un impuls sustinut.
Daca McDonald si alti cercetători sunt capabili sa reproduca rezultatele lui Woodward si Fearn, urmatorul mare pas ar fi o demonstratie in spatiu a dispozitivului. El si Fearn spera sa aiba o versiune a propulsorului pregatita pentru zbor terminata intr-un an.
Daca o demonstratie in spatiu pe un mic satelit din jurul Pamantului decurge bine, s-ar putea sa urmeze misiuni mai ambitioase. „Ma simt justificat? Nu, nu chiar”, spune Woodward. „Ma voi simti justificat daca traiesc suficient de mult pentru a vedea pe cineva spunand public:„ Da, aceste lucruri chiar functioneaza”.”
Dar chiar daca comunitatea accepta ca propulsoarele functioneaza, asta nu inseamna ca vor accepta explicatia lui Woodward despre motivul pentru care lucreaza. „In opinia mea, nu exista niciun merit in teoria lui Woodward”, spune Mike McCulloch, fizician la Universitatea din Plymouth, care a avansat o idee alternativa numita inertie cuantificata, care pretinde ca poate explica si unele dintre rezultatele lui Woodward.
„Cred ca rezultatele experimentale sunt mai interesante decat teoria.” Chiar si Fearn, cel mai apropiat colaborator al lui Woodward, are dubiile sale. Dar, de asemenea, el nu are alta modalitate de a explica ceea ce el si Woodward vad in laborator. „Nu am reusit demonstrez contrariul si credeti-ma, am incercat sa-l demonstrez in ultimii 10 ani”, spune el.
Woodward a cazut la pace cu ai sai critici. Daca ceea ce vede este real – daca propulsia sa MEGA produce intr-adevar un impuls – este convins ca teoria sa este singura care poate explica acest fenomen: „Asta se va rezolva de la sine in cele din urma”, spune el.
Dar daca a fost candva un sceptic al scepticului, Woodward pare acum aproape religios in credinta sa ca ceea ce vede este real. Unii dintre sustinatorii sai nu pot sa nu se intrebe daca nu cumva a luat-o razna. „Pe masura ce timpul a trecut, Jim a devenit mult mai ferm in abordarea sa”, spune Meholic. „A iesit literalmente si a spus la un moment dat ca manualele sunt gresite si am dreptate.”
Daca totul se dovedeste a fi o iluzie si Woodward si-a petrecut viata urmarind vibratii, colegii sai sunt primii care recunosc ca nu a fost degeaba. „Exista un efort la nivel mondial privind dispozitivele lui Jim, deoarece acesta este cu adevarat singura alternativa disponibila in acest moment”, spune Meholic. „A fost minunat sa avem pe cineva ca el in comunitate care de fapt face ceva pentru a avansa aceste lucruri, pentru ca asta este cu adevarat important”.
Fie ca sunteti de parere ca Woodward este un nebun sau un vizionar, e in mare parte o chestiune care tine de perspectiva dvs. asupra gravitatiei.
Un sarut pe obraz sau un foc de arma sau o vibratie intr-un teanc de cristale piezoelectrice fie implica o galaxie la miliarde de ani lumina distanta, fie nu. Datele experimentale nu vor minti, dar daca Woodward nu a descoperit motorul interstelar pe care l-am asteptat, el si-a pastrat visul viu pentru urmatoarea generatie de surferi care ar putea sa-l descopere.
