Современная физика допускает теоретическую возможности создания устройств для перемещения выше скорости света, где перемещается не сам космический корабль, а область (пузырь) пространства, в центре которой находится неподвижный относительно этой сферы корабль. Сама же область пространства вместе с кораблём перемещается во Вселенной со скоростями намного выше скорости света, ведь на сверхсветовую скорость самого пространства в современной физике ограничений нет.
Пузырь Алькубьерре — теоретически возможная идея варп-двигателя, согласно которой космический корабль мог бы достичь кажущейся скорости, превышающей скорость света, сжимая пространство перед собой и расширяя пространство позади себя, в предположении, что настраиваемое поле плотности энергии ниже, чем вакуум (то есть отрицательная масса). Предложенный физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году, привод Алькубьерре основан на решении уравнений поля Эйнштейна. Поскольку эти решения являются метрическими тензорами, привод Алькубьерре также называют метрика Алькубьерре.
Объекты не могут разгоняться до скорости света в обычном пространстве-времени; вместо этого двигатель Алькубьерре сдвигает пространство вокруг объекта, так что объект достигает места назначения быстрее, чем свет в обычном пространстве, не нарушая никаких физических законов.
Десять лет спустя, в 2004 году, теория Алькубьерре претерпела серьезные изменения, когда доктор Уайт, работавший тогда в НАСА, переработал исходную метрику Алькубьерре и привел ее в каноническую форму. Работа Уайта также привела к неофициальному переименованию первоначального теоретического проекта: теперь концепцию чаще называют «Варп-двигатель Алькубьерре/Уайта».
Позже, когда доктор Уайт начал исследование, финансируемое DARPA, он и не думал о создании варп-пузыря. Ученые занимались исследованием геометрии пустот Казимира (наноскопической структуры, возникающей в результате эффекта, заставляющего две металлические пластины притягиваться в вакууме).
Не вдаваясь глубоко в сложную физику, лежащую в основе пустот Казимира и странных квантовых сил, наблюдаемых в этих структурах, достаточно сказать, что они при первом взгляде никоим образом не связаны с механикой варп-двигателя. По крайней мере, так думали раньше. Но, по словам Уайта, они с его командой в LSI очень увлечены этой работой, а по мнению DARPA она имеет ряд возможных применений, выходящих далеко за рамки даже текущей находки.
Фактические результаты, опубликованные после проверки в European Physical Journal, говорят:
При проведении анализа, связанного с проектом, финансируемым DARPA, по оценке возможной структуры плотности энергии, присутствующей в полости Казимира, как это предсказано динамической моделью вакуума, была обнаружена наноразмерная структура, которая предсказывает распределение плотности отрицательной энергии, которое близко соответствует требованиям метрики Алькубьерре.
Или, проще говоря, как говорит Уайт
Насколько мне известно, это первая статья в рецензируемой литературе, которая говорит о реальной наноструктуре, которая, по прогнозам, будет являться настоящим, хотя и скромным, пузырем деформации
Чтобы оценить возможные перспективы, Уайт и его команда разработали проект тестируемого наномасштабного «корабля с варп-двигателем». Во время его презентации AIAA (крупнейшему в мире аэрокосмическому техническому сообществу) он объяснил:
Мы проанализировали игрушечную модель двигателя, состоящую из сферы диаметром 1 микрон, расположенной в центре цилиндра диаметром 4 микрона. Она показала трехмерную плотность энергии Казимира, которая хорошо коррелирует с требованиями метрик Алькубьерре.
Эта качественная корреляция предполагает, что мы можем проводить эксперименты в масштабе наночипа, чтобы попытаться измерить крошечные сигнатуры. Но пока что мы видим наглядную иллюстрацию реального, хотя и очень скромного по размерам, варп-пузыря деформации.
Уайт развил эту идею в электронном письме в The Debrief:
Мы уже можем предложить сообществу структуру, которая генерирует отрицательное распределение плотности энергии вакуума, очень похожее на то, что требуется для деформации космоса Алькубьерре.
При этом надо понимать, что слово "отрицательное" на самом деле означает "отрицательность" не абсолютную, а относительную.
Как можно применить результаты работ к рассмотренным в статьях
вакуумно-квантовым двигателям (ВКД) не претендующих на какую-либо сверхсветовую скорость? Применить можно исключительно в целях повышения КПД и получения большей тяги на единицу поданной мощности. Например, вот таким образом:
ВКД с последовательным включением тяговых модулей, расположенных на одной оси друг за другом. При этом первый по вектору движения ВКД настроен на максимальную тягу, а последующие за ним - на тягу меньше чем предыдущий. То есть первым по вектору движения расположена область с самой малой энергией вакуума, а за ней - области постепенно возрастающей энергией вакуума относительно окружающего пространства.
Что, собственно и требуется для двигателя Алькубьерре/Уайта - "перепад давления", если сравнивать с привычным нам макромиром. Эффект Алькубьерре/Уайта в таком каскадном ВКД работает как усилитель генерируемой тяги, не более.
Технология исполнения каскадного ВКД
Оптимальная структура каскадного ВКД выполнена как многослойная 3D микросхема по технологии 5-10 нанометров на кремниевой пластине диаметром 100 мм. Для упрощения технологии производства каскады одинаковы, перепады энергии создаются формой модулирующего ВЧ напряжения, последовательно проходящего от первого каскада (по вектору движения, находящегося непосредственно на кремниевой пластине) к последнему (находящемуся на вершине "стопки" слоёв),.на каждом каскаде энергия ВЧ напряжения снижается, чем достигается требуемая структура снижения энергии вакуума.
В разрезе такая пластина напоминает многослойный конденсатор с чередующимися слоями проводников и изоляторов с топологией, максимизирующей эффект Казимира для каждого слоя и суммарно создающей градиент энергии вакуума, растущий от первого слоя к последнему. Направление тяги в этом варианте ВКД - от последнего слоя к первому.
Для минимизации рассеиваемого тепла система работает при температуре 5-10 кельвинов и сверхпроводниках в проводящих слоях. Это позволяет увеличить число слоев и в результате - тягу