DOW-UAP-D135: אנטי-כבידה ליישומים אוויריים וחלליים - מכדור של חומר כוכבי ועד ערימת חללי קזימיר

קובץ: DOW-UAP-D135_ AAWSAP-DIRD-Antigravity-for-Aerospace-Applications-March-30-2010-V2.pdf סוכנות מקור: סוכנות הביון הביטחונית (DIA), משרד ההתרעה הביטחונית (Defense Warning Office), תוכנית AAWSA סוג מסמך: מסמך ייחוס מודיעיני ביטחוני (Defense Intelligence Reference Document, DIRD), סדרת Acquisition Threat Support; מספר בקרה DIA-08-1003-018 תאריך: 30 במרץ 2010; תאריך סגירת מידע (ICOD): 1 בדצמבר 2009 סיווג: UNCLASSIFIED//FOR OFFICIAL USE ONLY (סימון ה-FOUO מחוק בקו בכל עמוד; שוחרר לציבור ב-2026) מספר עמודים: 44 VIRIN: 260918-D-D0360-1124 שחרור PURSUE: 6

תקציר

DOW-UAP-D135 הוא מסמך ייחוס בן 44 עמודים שהוכן בחטיבת התמיכה ברכש (DWO-3) של משרד ההתרעה הביטחונית, מנהלת הניתוח של DIA, במסגרת תוכנית AAWSAP. שם המחבר הושחר והוחלף בכינוי AAP Person 58, וההערה המנהלית מפנה שאלות אל AAP Person 1, מנהל תוכנית AAWSA. זהו סקר תאורטי של כל הדרכים שבהן הפיזיקה המקובלת, מחוק הכבידה של ניוטון דרך תורת היחסות הכללית של איינשטיין ועד תורת השדות הקוונטית, מתירה, לפחות על הנייר, כוח שמנטרל את משיכת כדור הארץ או דוחה אותה.

המסמך בנוי מחמישה פרקים ממוספרים, "הדרך קדימה" כפרק מסכם, נספח טכני על מקורות של אנרגיה שלילית, חמישה איורים ו-91 הפניות, ומכיל כשלושים משוואות ממוספרות. לכל מנגנון המחבר מצמיד הערכה מספרית, ואלה לב המסמך: כדור של ארבעה מיליון טון, טורוס בגודל קילומטרים, בועת אנרגיה שלילית בצפיפות של כוכב נויטרונים, או כוח של 10 בחזקת מינוס 14 ניוטון.

המסקנה כפולה. מצד אחד, לדברי המחבר, קיימים "plausible mechanisms" (מנגנונים סבירים) בתורות של ניוטון ואיינשטיין; מצד שני, כל מימוש מכני דורש מכשור בגודל קילומטרים, מסות אסטרונומיות או מהירויות קיצוניות. הוא ממליץ לממן ניסוי מעבדה אחד, לבחון תאורטית הצעה שנייה ולהקים תוכנית מחקר באנרגיה שלילית. המסמך אינו מזכיר עב"מים, UAP או כלי טיס בלתי מזוהים.

מאמר מחקר

נקודת המוצא: "הכבידה היא קללת התעבורה האווירית"

המבוא מנסח בעיה הנדסית. כל רכב אווירי או חללי חייב לשאת דלק ומכלים כדי להתגבר על משיכת כדור הארץ, ולדברי המחבר רוב אנרגיית ההנעה מוקדשת לכך. חוקי ניוטון קובעים גבול תחתון לחלקו של הדלק במסת הרכב; למשל, רקטה חד-שלבית שמאיצה למהירות מילוט חייבת להיות "more than 93 percent fuel" (יותר מ-93 אחוז דלק). הטכנולוגיה הקיימת מאפשרת רק "שליטה סבילה" (passive control) בכבידה, כלומר דחף שמתנגד למשיכה. "שליטה פעילה" (active control), שתבטל את השפעת בור הכבידה, הייתה מאפשרת לרכבים "לרחף" ולהוציא דלק רק על שינוי מהירות.

"אנטי-כבידה" מוגדרת במסמך כביטוי עממי לשלילת כוח הכבידה או להפיכתו לדחייה, ו"שליטה בכבידה" (gravity control) כמונח הרחב יותר. כבר במבוא המחבר מזהיר שרבים מהמושגים "are nowhere near having any form of practicable engineering implementation" (אינם קרובים כלל לשום מימוש הנדסי מעשי), ובכל זאת מבטיח "הערכות תאורטיות" שיכוונו לעבר מימוש טכנולוגי.

פיזיקה ניוטונית: כדור של ארבעה מיליון טון

הדרך הפשוטה ביותר לבטל את כבידת כדור הארץ בנקודה מסוימת היא להציב מעליה כוכב לכת שני בעל מסה שווה. כגרסה "קטנה" המסמך מביא את הצעותיו של ר. ל. פורוורד (R. L. Forward): כדור של חומר על-דחוס, בצפיפות של כוכב ננס או של כוכב נויטרונים (10 בחזקת 11 עד 10 בחזקת 18 ק"ג למטר מעוקב), בקוטר 32 ס"מ ובמסה של ארבעה מיליון טון. כוח המשיכה על פני הכדור הוא 1g, ולכן כשהוא מוצב סמוך לקרקע, כל מה שביניהם נמצא בנפילה חופשית. חלופה היא דיסקה בקוטר 45 ס"מ ובעובי 10 ס"מ: מעליה כבידה של 2g, ומתחת למרכזה אזור נטול משקל. פסק הדין: מכונות "מעניינות", אך בלתי ישימות, כי אין דרך ליצור חומר כזה ולטפל בו.

המחבר מוסיף הערכת אנרגיה לריחוף ניוטוני: כדי לבטל את אנרגיית הפוטנציאל הכבידתית של קילוגרם אחד סמוך לפני הקרקע נדרשים 62.5 מגה-ג'אול, פי 2.05 מהאנרגיה הקינטית הדרושה כדי להכניס אותו למסלול נמוך סביב כדור הארץ. לשם השוואה הוא מזכיר את הרקטה הניסיונית DC-XA של חיל האוויר, שיכלה לרחף רק כל עוד נמשך הדלק.

תורת היחסות: טורוסים, קטפולטות ואפקט פלבר

בתורת היחסות הכללית, כשם שמטען חשמלי נע יוצר שדה מגנטי, מסה נעה יוצרת רכיב נוסף של שדה כבידה, "גרביטומגנטי". תוצאתו המוכרת היא גרירת מסגרת (frame dragging), או אפקט לנזה-טירינג: גוף מסתובב "גורר" סביבו את המרחב-זמן. המסמך מייחס את היסודות להביסייד, לאיינשטיין (עוד לפני 1916) ולטירינג ולנזה. בטקסט מופיעה השנה 1883 להביסייד, ואילו ברשימת ההפניות המאמר המצוטט מתוארך ל-1893.

על בסיס זה תכנן פורוורד "מחולל שדה כבידה דיפולי" (איורים 1 עד 3): במקום תיל חשמלי המלופף סביב טורוס, צינור שבו זורמת מסה מואצת. הבעיה היא "החדירות הכבידתית" של הוואקום, 3.73 כפול 10 בחזקת מינוס 26 מטר לקילוגרם. כדי להפיק שדה נגד-כבידתי של 1g, צריך להאיץ חומר בצפיפות של כוכב ננס בצינורות רחבים כמגרש כדורגל, המלופפים סביב טורוס בממדים של קילומטרים, בתאוצה של 10 בחזקת 11 מטר לשנייה בריבוע. וריאנט אחר הוא טורוס של חומר דחוס המתהפך פנימה-החוצה כמו טבעת עשן. המחבר אף משרטט חזון של רשת "קטפולטות כבידה" ברחבי מערכת השמש והגלקסיה, שמהן מזנקים נוסעים מתחנה לתחנה.

פלבר (Felber), באמצעות הפתרון המדויק של שוורצשילד, הראה שמסה המתקרבת למטען או מתרחקת ממנו במהירות העולה על c חלקי שורש 3 (כ-58 אחוז ממהירות האור) דוחה אותו, כפי שנמדד בעיני צופים רחוקים. המסמך מסביר שהאפקט לא נראה במעבדה כי הוא מסדר שני ומעלה במהירות, וקובע שהמצאת "מניע יחסותי לגוף אסטרונומי שנלכד" היא אתגר כה גדול, שהרעיון לא יידון עוד.

אנרגיה שלילית: בועה סביב הרכב

בתורת היחסות הכללית לא רק מסה ואנרגיה יוצרות כבידה אלא גם לחץ. צפיפות אנרגיה שלילית, או לחץ שלילי, מייצרים דחייה כבידתית; זה "החומר האקזוטי" (exotic matter). המסמך מתאר את "תנאי האנרגיה" (WEC, NEC, DEC, SEC) שניסחו הוקינג ואליס, וטוען שהם "mere hypotheses" (השערות בלבד) שאפקטים קוונטיים מפרים. בניסוח חריף הוא כותב שהמוניטין המבהיל של האנרגיה השלילית "is unfounded" (חסר בסיס), משום שהתנאים הופרכו בניסוי, לדבריו 25 שנה לפני שנוסחו. כדוגמאות מהטבע הוא מונה שדות חשמליים ומגנטיים רדיאליים סטטיים, ואקום "סחוט" (squeezed vacuum), סחיטה כבידתית של תנודות נקודת האפס, אפקט קזימיר ומצבים מסוימים של שדה דיראק. תופעות כמו תנועה מהירה מהאור, "חורי תולעת" עבירים ומכונות זמן מוזכרות כאפשרויות שנמצאות מחוץ להיקף הדוח.

מודל "צעצוע" מחשב כמה אנרגיה שלילית נדרשת בקליפה כדורית דקה, "בועה", סביב רכב, כדי לבטל את כבידת כדור הארץ מהקרקע ועד מסלול נמוך. התוצאה (משוואה 11): כמינוס 1.05 כפול 10 בחזקת 27 ג'אול למטר מעוקב, חלקי עובי הדופן במטרים. לכל עובי מציאותי, זו צפיפות שלילית בסדר גודל של כוכב ננס או כוכב נויטרונים, והמחבר מסכם שהאתגר "daunting" (מרתיע). לשם הקשר: צפיפויות אנרגיה שליליות ביחס לוואקום אכן מופיעות בחללי קזימיר, אך "אי-שוויונות קוונטיים" מגבילים את גודלן ומשכן, ואנרגיה שלילית בקנה מידה מקרוסקופי לא הודגמה מעולם. המסמך מפנה לעבודת דוקטורט על אי-שוויונות אלה (הפניה 84) רק כמקור למשוואה, ואינו דן במשמעותם למודל שלו.

אנרגיה אפלה: מאגר שאי אפשר לגעת בו

"אנטי-כבידה קוסמולוגית" כבר פועלת ביקום, בדמות ההתפשטות המואצת. המחבר מראה שנוזל שנשלט על ידי קרינה מושך פי שניים ממה שחוזה ניוטון, ושלחץ שלילי מספיק מייצר דחייה. הקבוע הקוסמולוגי שקול לאנרגיית ואקום בעלת לחץ שלילי, והוואקום, בלשונו, פועל כ"מאגר של אנרגיה בלתי מוגבלת". הוא מביא את התקציב הקוסמי, 74 אחוז אנרגיה אפלה ו-26 אחוז חומר (4 אחוז חומר רגיל ו-22 אחוז חומר אפל), ואת תצפיות הסופרנובות של ריס (Riess) ופרלמוטר (Perlmutter). הוא קובע שקבוצת Higher-Z מצאה ברמת ביטחון של 98 אחוז שפרמטר המצב של האנרגיה האפלה שווה מינוס 1, וש"תוצאה זו מפריכה את כל מודלי הקווינטסנס". זהו ניסוח חד יותר ממה שהתצפיות מאפשרות בדרך כלל: הן מגבילות את הפרמטר לסביבת מינוס 1, אך מודלים מתפתחים לאט נותרו נושא למחקר.

השורה המעשית קצרה: צפיפות האנרגיה האפלה היא כ-10 בחזקת מינוס 9 ג'אול למטר מעוקב, וכל האנרגיה האפלה במערכת השמש שקולה למסה של אסטרואיד קטן. לכן "highly unlikely, if not impossible" (לא סביר ביותר, אם לא בלתי אפשרי) לנצל אותה להנעה בעתיד הקרוב. בהערת שוליים נקבע שלחומר אפל אין כל שימוש מועיל להנעה.

העולם הקוונטי: חללי קזימיר ואטומים מרחפים

תיקונים קוונטיים לחוק הכבידה כוללים לעתים איבר דוחה. המחבר מספר שאת הדוגמה שהוא מציג "גזרו ב-1984 ר. ל. פורוורד והמחבר", בהדרכת ר. פ. פיינמן (R. P. Feynman) ומ. סקדרון (M. Scadron), בסמינר קיץ על כבידה קוונטית בחסות מעבדות המחקר של יוז (Hughes Research Labs) במליבו. המקדם של האיבר הדוחה הוא כ-10 בחזקת מינוס 94, והוא משפיע רק על מצבים קשורים ברמה האטומית, ולכן אין לו השפעה מדידה על שום מערכת הנעה.

הצעה מעשית יותר היא של קאלוני ועמיתיו (Calloni et al.): אנרגיית הוואקום השלילית בחלל קזימיר, בין שני לוחות מתכת קרובים, אמורה "לשקול" כמו מסה שלילית, ולכן החלל חווה דחיפה זעירה כלפי מעלה. כדי להגדיל אותה הם הציעו ערימה של מיליון חללים, כל אחד בקוטר 35 ס"מ ובעובי 100 ננומטר, עם שכבות SiO2, בעובי כולל של 10 ס"מ. על ידי אפנון האפקט במעבר למצב מוליך-על, הם מעריכים כוח של כ-10 בחזקת מינוס 14 ניוטון בתדירות של עשרות מיליהרץ, יותר משני סדרי גודל מעל מה שאנטנת גלי הכבידה VIRGO אמורה לגלות; עם מיליארד שכבות, כ-10 בחזקת מינוס 11 ניוטון. המחבר מסכים שהכוח "חלש מאוד", אך רואה בו רעיון "ripe for further exploration" (בשל למחקר נוסף), בתנאי שהכוח יעלה אי פעם על משקל המערכת.

פינטו (Pinto) הרחיב תגלית של פרמי מ-1921, שלפיה דיפול חשמלי בשדה כבידה חווה כוח "הרמה עצמית". לשני אטומי מימן במרחק 20 רדיוסי בוהר התאוצה היא כ-4 כפול 10 בחזקת מינוס 15 מטר לשנייה בריבוע. פינטו מציע להגביר את האפקט באמצעות אטומי ריידברג, הגברה תהודתית בלייזר (פי 10 בחזקת 3 עד 10 בחזקת 5), מיצוע כיווני שהופך את התלות במרחק מ-1 חלקי r בחזקת 6 ל-1 חלקי r, וצבר אטומים לכוד שבו הכוח גדל כריבוע מספר האטומים. הערכתו: תאוצה של 1.5g כלפי מעלה, ומנוע ריחוף שלם. המחבר מפרט את הקשיים, מאובדן אטומים מהמלכודת ועד יינון, ומעיר שטענתו של פינטו שאין כאן סתירה לשימור האנרגיה "requires reevaluation" (דורשת בחינה מחודשת).

"הדרך קדימה": מה המחבר ממליץ

• מחוללי שדה דיפולי: להתגבר על צפיפות החומר, למשל בקירור נויטרונים מכור גרעיני, שצפיפותם מוגבלת לכ-10 בחזקת מינוס 3 ק"ג למטר מעוקב, ובחינת "טטרה-נויטרונים" ועיבויי בוז-איינשטיין (שנוצרו לראשונה ב-1995) ופרמיוניים (2003); ותוכנית למדידת "החדירות הכבידתית" של כל סוגי החומר, בחיפוש אחר חומר שיהיה לכבידה מה שהברזל למגנטיות. המסמך מזכיר גם את תצפיותיו של מרטין טיימר (Martin Tajmar) על גרירת מסגרת ליד טבעות מוליכות-על מסתובבות, שלדבריו טרם אושרו באופן עצמאי.
• אנרגיה שלילית: תוכנית ייעודית למחוללי ואקום סחוט באופטיקה קוונטית, בחינת סוגים אחרים של אפקט קזימיר, מעקב אחר ניסויי "אפקט קזימיר הדינמי" (מראות נעות), שהדגמתו צפויה לדבריו "לפני 2012" (הדגמה כזו אכן דווחה ב-2011 במעגל מוליך-על), גלאים לאנרגיה שלילית, ולכידה ואחסון שלה; לדעת המחבר, מקורות "חופשיים" עדיפים על אנרגיה מאוחסנת.
• הצעת קאלוני: "should be funded and performed by a high quality laboratory" (יש לממן אותה ולבצע אותה במעבדה איכותית).
• הצעת פינטו: לבחון אותה תאורטית לפני מימון ניסוי, שכן יש בה "enough rigor and credibility" (די קפדנות ואמינות).

מה המסמך אינו אומר, ומעמדו המדעי

המסמך אינו מזכיר עב"מים, UAP, כלי טיס בלתי מזוהים או יכולות של עצמים שנצפו, ואינו קושר את הנושא לאיום מסוים. בתוך 12 התחומים הטכניים של AAWSAP הוא משרת בעיקר את תחומי העילוי (lift), ההנעה והשליטה. אין בו נתונים ניסיוניים משלו, הערכות עלות או לוח זמנים לפיתוח, מלבד הציפייה להדגמת אפקט קזימיר הדינמי.

הפיזיקה שעליה הוא נשען, תורת היחסות, אפקט קזימיר והאנרגיה האפלה, מקובלת ומבוססת. החריגה מהקונצנזוס, כפי שמציין גם התקציר הרשמי, היא בהשתמעות שממנה עשויה לצמוח הנעה מעשית. המחבר עצמו מודה כמעט בכל סעיף בפער של סדרי גודל רבים. נמצאו גם כמה שגיאות קטנות: סתירת התאריכים של הביסייד; הערת שוליים 14, המתארת בוזונים כ"חלקיקים בעלי ספין 1 כמו נוקלאונים", אף שנוקלאונים הם פרמיונים בעלי ספין חצי; כיתוב איור 2 ("Diople"); והפניות ל"סעיף II-A" ו"III-C-2" שאינן תואמות את תוכן העניינים. שם הקובץ נושא את הסיומת V2, וההערה המנהלית מדברת על סדרה שהופקה "in FY 2009". באותו תאריך מתוארך גם המסמך המשלים DOW-UAP-D134, העוסק בשאלה מי צפוי להביא פריצות דרך באנרגיה ובהנעה, ובכלל זה "אנטי-כבידה".

משמעות

אנטי-כבידה היא אחד הנושאים המזוהים ביותר עם AAWSAP, ומסמך זה הוא סקר הבסיס של התוכנית בנושא. ערכו העיקרי הוא בסדרי הגודל הכנים שהוא מציג: כמעט כל סעיף מסתיים במספר שממחיש את המרחק בין "מותר תאורטית" לבין "אפשר לבנות". בה בעת, ההמלצות לממן ניסוי במשקל אנרגיית הוואקום ותוכנית למחוללי אנרגיה שלילית מראות את נכונות התוכנית להשקיע בפיזיקה ספקולטיבית. הציון 6 משקף מסמך מפורט ומרכזי לנושאי התוכנית, שאינו עוסק בתצפיות UAP.

אנשים מרכזיים

מקומות

מושגי מפתח

ציטוטים בולטים

"Gravity is the bane of aerospace transportation." (הכבידה היא קללת התעבורה האווירית והחללית.) -- עמוד 6

"For example, this limit implies that a single-stage rocket that accelerates to escape velocity must be composed of more than 93 percent fuel." (למשל, גבול זה מחייב שרקטה חד-שלבית המאיצה למהירות מילוט תהיה עשויה ביותר מ-93 אחוז דלק.) -- עמוד 6

"While these are interesting antigravity machines, they are unfortunately not feasible from an engineering standpoint since one does not yet have the technology or means to create and handle ultradense compact matter." (אף שאלה מכונות אנטי-כבידה מעניינות, הן לצערנו אינן ישימות מבחינה הנדסית, שכן עדיין אין את הטכנולוגיה או האמצעים ליצור חומר דחוס במיוחד ולטפל בו.) -- עמוד 8

"Negative energy has the unfortunate reputation of alarming physicists." (לאנרגיה שלילית יש מוניטין מצער של דבר המבהיל פיזיקאים.) -- עמוד 14

"The technical challenge to implement this kind of antigravity, however, is daunting." (אולם האתגר הטכני במימוש אנטי-כבידה מסוג זה מרתיע.) -- עמוד 17

"On this basis, one can conclude that it is highly unlikely, if not impossible, that one will be able to invent a technology in the near future that can acquire and exploit a near-cosmological amount of dark/vacuum energy to implement a useful antigravity propulsion system." (על בסיס זה אפשר להסיק שלא סביר ביותר, אם לא בלתי אפשרי, שבעתיד הקרוב תומצא טכנולוגיה שתוכל לרכוש ולנצל כמות כמעט קוסמולוגית של אנרגיה אפלה או אנרגיית ואקום לשם מערכת הנעה מועילה של אנטי-כבידה.) -- עמוד 22

"Mechanical embodiments that produce antigravity forces require kilometer-sized apparatus, astronomical-sized masses and densities, or extreme mass velocities and accelerations." (מימושים מכניים המפיקים כוחות אנטי-כבידה דורשים מתקנים בגודל קילומטרים, מסות וצפיפויות בסדר גודל אסטרונומי, או מהירויות ותאוצות קיצוניות של מסה.) -- עמוד 29

"Calloni et al.'s experimental proposal reviewed in Section IV-A should be funded and performed by a high quality laboratory." (את הצעת הניסוי של קאלוני ועמיתיו, שנסקרה בסעיף IV-A, יש לממן ולבצע במעבדה איכותית.) -- עמוד 33