AT503481A1 - Verfahren zur erzeugung eines gravitationsfeldes und gravitationsfeldgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Erzeugung eines Gravitationsfeldes bzw. einen Gravitationsfeldgenerator.

In erster Näherung beschreiben die Einsteinschen Feldgleichungen der Allgemeinen Relativitätstheorie eine Maxwell-artige Struktur des Gravitationsfelds. Das bedeutet, dass es zusätzlich zum Newtonschen Gravitationsfeld g ein sogenanntes Gravitomagnetisches Feld Bg gibt. Beide Felder sind über eine Induktionsgleichung miteinander verknüpft, ähnlich den elektromagnetischen Feldern.

Praktisch sind gravitomagnetische Felder und ihre Induktionsgleichung nicht von Bedeutung, da diese Felder so klein sind, dass sie nur mit Hilfe aufwändiger Satelliten im Weltraum gemessen werden können. In De Matos, C.J., and Tajmar, M., "Gravitomagnetic London Moment and the Graviton Mass inside a Superconductor", Physica C, Vol, 432, 2005, pp. 167-172, in Tajmar, M. and De Matos, C.J., "Extended Analysis of Gravitomagnetic Fields in Rotating Superconductors and Superfluids", Physica C, Vol. 420, No, 1.2, 2005, pp. 56-60, sowie Tajmar, M., and De Matos, C.J., "Gravitomagnetic Field of a Rotating Superconductor and of a Rotating Superfluid", Physica C, Vol. 385, No. 4, 2003, pp. 551-554, wurde gezeigt, dass Materie in einem kohärenten Zustand (Bosonen-Teilchen die der Bose-Einstein Statistik gehorchen), wie z.B. als Supraleiter, Supraflüssigkeiten oder Bose-Einstein-Kondensate, gravitomagnetische Felder erzeugen kann, die wesentlich größer als die von normaler Materie sind. Das besondere an einem Supraleiter ist unter anderem, das sein kanonisches Moment quantisiert ist. Bei einem Supraleiter, der wesentlich dicker als die Londonsche Eindringtiefe ist (typisch 100 nm), besteht dadurch ein eindeutiger Zusammenhang zwischen mechanischem, elektromagnetischem und gravitomagnetischem Moment. Wenn man den Supraleiter in Rotation versetzt, erzeugt er ein Magnet- und Gravitomagnetisches-Feld, um sein kanonisches Moment zu halten. Die Stärke des gravitomagnetischen Feldes hängt von der Dichte des kohärenten Mediums ab, im Falle des Supraleiters ist dies die Cooper-Paar Dichte, im Verhältnis zur Dichte des verwendeten Materials. Für den Fall eines Niob Supraleiters, ist das gravitomagnetische Feld Bg » 10"5-ö> rad.s'1, wobei ω die Rotationsfrequenz ist. Fig. 1 zeigt einen supraleitenden Ring 1, der in Rotation um eine Rotationsachse A versetzt ein gravitomagnetisches Feld Bg erzeugt.

Ziel dieser Erfindung ist die Erstellung eines Verfahrens bzw. einer Anordnung, insbesondere eines Gravitationsfeld-Generators, mit dem bzw. der ein konstantes (bzw. quasi-stationäres) oder zeitlich veränderliches Beschleunigungsfeld, oder durch das Äquivalenzprinzip veraligemeint, ein Gravitationsfeld erzeugt werden kann, welches technische Anwendungen erlaubt. • · • · • ··

Eine Anordnung zum Erzeugen eines anwendbaren Gravitationsfeldes, d.h. ein Gravitationsfeldgenerator, ist in Fig. 2 illustriert. Ein Supraleiter 1 rotiert mit der Frequenz goi um seine Achse A, um ein gravitomagnetisches Feld zu erzeugen. Die Achse 1 verläuft tangential zur Umlaufbahn. Der rotierende Supraleiter 1 rotiert zusätzlich mit der Frequenz ü>2 um einen Mittelpunkt bzw. eine Achse R, wie in Fig. 2 dargestellt, und bildet über seine Umlaufbahn einen Torus aus. Diese Anordnung erzeugt bei konstanter Rotation ein Gravitationsfeld g wie dargestellt. Die Rotationen können mit Hilfe beliebiger Antriebe, z.B. eines Motors, aber auch mittels Gasströmen oder elektromagnetischen Feldern erfolgen. Die Stärke des Gravitationsfeldes g kann durch Vergrößerung der Anzahl von um die Achse A mit der Drehzahl ωι rotierenden Supraleitern 1, die um die Rotationsachse R mit derselben Drehzahl ω2 rotieren, erhöht werden. In dieser Ausführung ist das Gravitationsfeld über und unter dem Supraleiter am stärksten und zeigt in die Richtung der Umdrehung um die Achse R. Durch die Drehung des Supraleiters ist das Gravitationsfeld gepulst, aber in seiner Richtung konstant.

Ein stärkeres Feld kann mit einer Anordnung bzw. einem Gravitationsfeldgenerator, wie in Fig. 3 dargestellt, erzielt werden. Die erste Rotationsachse A steht senkrecht auf die zweite Rotationsachse R und liegt in der Bahnebene. Auf diesem Weg kann ein in einer Richtung liegendes, nahezu homogenes Gravitationsfeld erzeugt werden. Genau in der Rotationsachse R ist das Gravitationsfeld auch zeitlich konstant, nur ausserhalb der Achse R ist es gepulst.

Eine weitere Variante ist in Fig. 4 dargestellt. Die Achse A verläuft parallel zur Rotationsachse R und steht senkrecht zur Rotationsebene. In dieser Anordnung wird ein Gravitationsfeld oberhalb und unterhalb des Supraleiters erzeugt, welches ebenfalls auf der Rotationsachse R zeitlich stabil und abseits der Achse A gepulst ist. Der grosse Vorteil dieser Variante ist, dass die Belastung auf die Lager in der Achse A, die für die Rotation des Supraleiters benötigt werden, minimal ist im Vergleich zu Fig. 2 und 3. Allerdings ist das Gravitationsfeld in der Mitte schächer als in Fig. 3.

Generell ist es vorteilhaft die Supraleiter immer paareweise zu betreiben um Unwuchtkräfte zu minimieren, wobei die Orientierung der Supraleiter des jeweiligen Paares beachtet werden muss. Je mehr Supraleiter um die Achse R rotiert werden, umso stärker und homogener ist das Gravitationsfeld. Generell kann der Vektor ω1 beliebig zum Vektor ω2 verlaufen, es entsteht dann eine Mischform zwischen den dargelegten Fällen in Fig. 2-4, wo die Vektoren a>i senkrecht zueinander und jeweils senkrecht zu ω2 sind.

Um das Gravitationsfeld in einen anderen Sektor zu konzentrieren, kann eine Anordnung bzw. einem Gravitationsfeldgenerator, wie in Fig. 5 in Draufsicht dargestellt, mit vier Supraleitern 1 verwendet werden. Prinzipiell können beliebig viele mit g>i um ihre erste Rotationsachse A rotierende Supraleiter in einer sternförmigen Anordnung um den Mittelpunkt bzw. die Rotationsachse R mit α>2 rotiert werden.

Zusätzlich kann über einen Abschnitt, z.B. längs der Hälfte, des Umlaufkreises ein Magnetfeld 2 ausgebildet werden, z.B. durch einen Permanentmagnet, der halbkreisförmige Polschuhe aulweist. Das vom Magneten errichtete Magnetfeld ist größer als das kritische Magnetfeld der einzelnen Supraleiter, damit das Magnetfeld bei Eintritt des jeweiligen Supraleiters 1 in das Magnetfeld den supraleitenden Zustand beendet und das Gravitationsfeld zusammenbricht. Nach Verlassen des Einflussbereiches des Magnetfeldes 2 nimmt der jeweilige Supraleiter seinen supraleitenden Zustand wieder an. Durch diesen Symmetriebruch entsteht ein Gravitationsfeld g, wie in Fig. 4 gezeigt, welches auf die Zeichenebene normal steht, und jetzt ausserhalb des Mittelpunkts in dem dem Magnetfeld gegenüberliegenden Sektor konzentriert ist.

Eine vorteilhafte Ausführung ist in Fig. 6 dargestellt. Ein Kyrostat 3 wird mit flüssigem Helium oder Stickstoff 4 (je nachdem ob ein Hochtemperatur- oder ein klassischer Supraleiter verwendet wird) gefüllt, welches(r) verdampft wird, um die Supraleiter auf die erforderliche Temperatur zu kühlen. Die Supraleiter 1 werden durch Anlegen eines Drehfeldes an Spulen 5 um die erste Rotationsachse A gedreht. Durch zusätzliche elektromagnetische Felder, alternativ kann jeweils auch ein Motor verwendet werden, werden die Supraleiter 1 im Kyrostaten 3 um die zweite Rotationsachse R mit ω2 gedreht. In der Ausnehmung 6 entsteht ein Gravitationsfeld g, das praktisch genutzt werden kann.

Die Stärke dieses Gravitationsfeldes ist direkt proportional dem Produkt gm · ω2. Bei einem Niob Supraleiter Torus mit einem Durchmesser von einem Meter müsste das Produkt der Drehzahlen ω! und ω2 etwa 10.000 RPM betragen, um die Stärke des Gravitationsfeldes der Erde zu erreichen.

Durch Änderung einer Drehrichtung kann das Gravitationsfeld im Inneren ebenfalls umgepolt werden.

Wenn die Ausnehmung 6 groß genug ist, könnte man ein homogenes Gravitationsfeld erzeugen, dass dem Erdgravitationfeld entgegengesetzt ist, um somit einen schwerelosen Zustand bzw. Zustand geringerer Schwerkraft zu simulieren.

Sind (Di und/oder ω2 und/oder das Magnetfeld 2 nicht konstant, entsteht ein zeitlich veränderliches Gravitationsfeld. Ein derartiges Feld kann zum Beispiel zu Kommunikationszwecken genutzt werden.

Eine Anordnung zur Erzeugung eines veränderlichen Gravitationsfeldes ist in Fig. 7 dargestellt. Ein Supraleiter 1, gegebenenfalls in einem Kryostaten mit entsprechender Kühlung, wird mit coi gedreht, wobei einen konstanten und einem variablen Anteil umfasst. Der variable Anteil kann ähnlich einer Frequenzmodulation bei der

Kommunikation mit elektromagnetischen Wellen benutzt werden. Abhängig vom variablen Anteil verändert sich das Gravitationsfeld. Die damit ausgebildete Gravitationswelle kann mit Hilfe eines Beschleunigungssensors 7 aufgenommen und in elektrische Signale transformiert werden. Vorteil dieser Methode ist es, dass die Gravitationswelle im Gegensatz zu elektromagnetischen Wellen ungehindert jedes Hindernis 8 durchdringt.

Ergänzt werden kann die Anordnung gemäß Fig. 7 mit einer Einheit zur Errichtung eines veränderbaren Magnetfeldes. Mit dem Magnetfeld erfolgt eine Modulation des supraleitenden Zustandes des Körpers, wenn das Magnetfeld das kritische Magnetfeld des Supraleiters über- oder unterschreitet, sodass Gravitationswellen gesendet werden. In diesem Fall kann der Supraleiter auch mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit <Bi um seine Rotationsachse A rotiert werden, was die Anordnung vereinfacht. Eine Rotation um eine zweite Rotationsachse ist nicht erforderlich.

Ein Gravitationsfeld-Generator wie in Fig. 2 bis 6 dargestellt, umfasst zweifach rotierende kohärente Materie bzw. Körper (z.B. ein Supraleiter) und erstellt im Inneren der Umlaufbahn ein Gravitationsfeld. Dieses Gravitationsfeld kann entweder stationär oder zeitlich veränderlich ausgeführt sein, seine Polung hängt vom Umdrehungssinn der Supraleiter ab. Dieses Gravitationsfeld kann benutzt werden um jede Art von Materie zu bewegen. So ist es zum Beispiel möglich einen Schutzschild zu bauen, der Materie abstößt. Es ist auch denkbar, das ein derartiger Generator benutzt wird um Fliehkräfte auszugleichen oder um ein erdähnliches Gravitationsfeld in einer Raumstation oder Raumschiff zu erzeugen.

Weiters kann der Gravitationsfeld-Generator benutzt werden um Gravitationswellen zu erzeugen, welche zur Kommunikation, wie in Fig. 7 dargestellt ist, benutzt werden können.

Das Material der kohärenten Materie geht in die Stärke des erzeugten Gravitationsfeldes über die Dichte der in kohärentem Zustand befindlichen zur normaler Materiedichte ein (also Cooper-Paar Massendichte zu normaler Materialdichte beim Supraleiter). Es sind beliebig geformte Körper einsetzbar, die in kohärenten Zustand versetzbar sind. Derartige kohärente Körper können in Form von dünnen Schichten vorliegen, die auf Trägersubstanzen aufgebracht sind. Die kohärenten Körper können aus metallischen oder nicht-metallischen oder halb-metallischen Verbindungen erstellt sein. Die Sprungtemperatur der kohärenten Körper spielt hierbei keine Rolle. Die kohärenten Körper können zur Gänze oder teilweise aus supraleitenden Verbindungen bzw. Substanzen bestehen, die Größe der kohärenten Körper ist wählbar. Für die Stärke des erzeugten Gravitationsfeldes ist in erster Linie das Produkt der Drehzahl ωι der ersten Rotation und der Drehzahl ω2 der zweiten Rotation ausschlaggebend.

Die in den Figuren dargestellten Richtungen der Rotationsachse A bezüglich der Rotationsachse R sind vorteilhaft; eine Abweichung von diesen Richtungen ist ohne weiteren möglich.

Claims (17)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Erzeugung eines Gravitationsfeldes, dadurch gekennzeichnet, > dass zumindest ein Körper in kohärentem, supraleitenden Zustand um eine durch seinen Körper verlaufende bzw. von diesem umschlossene erste Rotationsachse rotiert wird, und - dass dieser rotierende kohärente/supraleitende Körper zusätzlich um eine zweite, vorzugsweise außerhalb seines Körpers gelegene, Rotationsachse rotiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Rotation des Körpers um die zweite Rotationsachse zumindest über einen vorgegebenen Abschnitt dieser Umlaufbahn der Körper mit einem, insbesondere stationären, Magnetfeld beaufschlagt wird, das das kritische Magnetfeld des Körpers übersteigt und mit diesem Magnetfeld der Körper über diesen Abschnitt der Umlaufbahn vom kohärentem/ supraleitenden Zustand in normalleitenden Zustand versetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Abschnitt der Rotationsbahn über den der kohärente Körper in normal leitenden Zustand versetzt wird, etwa den halben Umfang der Rotationsbahn beträgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vorgabe der Drehzahlen (ωι, ω2), mit denen der Körper um die erste und zweite Rotationsachse rotiert wird, die Stärke des Gravitationsfeldes eingestellt wird und dass gegebenenfalls das Produkt der Drehzahlen mit der der Körper um die erste Rotationsachse rotiert wird bzw. der Körper um die zweite Rotationsachse rotiert wird, insbesondere zur Erreichung eines Gravitationsfeldes, welches etwa der Erdbeschleunigung entspricht, bei einem Durchmesser der Umlaufbahn von etwa 1m mit 8.000 bis 12.000 Umdrehungen/min gewählt wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotationsachse (A) senkrecht zur zweiten Rotationsachse R eingerichtet wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotationsachse (A) entweder tangential zu der durch die Rotation um die zweite Rotationsachse (R) bestimmte Umlaufbahn oder senkrecht zu dieser Umlaufbahn oder senkrecht zur Bahnebene eingerichtet wird.
7. 7. Anordnung zur Erzeugung eines Gravitationsfeldes bzw. Gravitationsfeldgenerator, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung bzw. der Gravitationsfeldgenerator zumindest einen kohärenten/supraleitenden Körper (1) umfasst, der mit einem ersten Drehantrieb (5) um eine insbesondere durch seinen Körper verlaufende bzw. von diesem umschlossene Rotationsachse (A) rotierend angetrieben ist und dass ein weiterer Drehantrieb vorgesehen ist, mit dem der rotierende kohärente/supraleitende Körper (1) und der erste Drehantrieb um eine, insbesondere außerhalb des Körpers gelegene, zweite Rotationsachse (R) in Rotation versetzt sind.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehantriebe (5) Elektromotoren, Drehfelder erzeugende elektrische Spulen, Rotationen der Körper bewirkende Gasströme vorgesehen sind, die gegebenenfalls den kohärenten Körper im Zuge seiner Rotationsbewegung um die erste und/oder zweite Rotationssachse auch abstützen.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der um die zweite Rotationsachse (R) verlaufenden Umlaufbahn eine Mehrzahl von kohärenten/supraleitenden Körpern (1), insbesondere in gleichen Winkelabständen, angeordnet ist.
10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) zumindest bezüglich einer durch den Körper verlaufenden Symmetrieachse rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
11. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) um eine Symmetrieachse rotiert ist.
12. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1) Kugel-, Ring- oder Scheibenform besitzt.
13. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anordnung von mehreren kohärenten/supraleitenden Körpern (1) in der Umlaufbahn um die zweite Rotationsachse (R) alle Körper (1) gleichsinnig um die Umlaufbahn rotieren bzw. die erste Rotationsachse (A) tangential zur Umlaufbahn verläuft. • ·· ··<·· · t • · · t · Η ··· ι · · • ·· · · ·· · ····· • ·· ·· · · · · · · ·· ·· ·· ·· ·· ·
14. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rotationsachse (A) des kohärenten/supraleitenden Körpers (1) in der Bahnebene der Umlaufbahn gelegen ist und senkrecht zur Umlaufbahn steht.
15. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Rotation des Körpers (1) um die zweite Rotationsachse (R) zumindest über einen vorgegebenen Abschnitt dieser Umlaufbahn der Körper mit einem, insbesondere stationären, Magnetfeld beaufschlagt wird, das das kritische Magnetfeld des Körpers übersteigt und mit diesem Magnetfeld der Körper über diesen Abschnitt der Umlaufbahn vom kohärenten/supraleitenden Zustand in normalleitenden Zustand versetzt wird.
16. 16. Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest ein Körper (1) in kohärentem/supraleitenden Zustand um eine durch seinen Körper verlaufende bzw. von diesem umschlossene erste Rotationsachse (A) rotiert wird, und - dass der Körper im Einflussbereich eines Magneten angeordnet ist, mit dem ein veränderliches Magnetfeld enichtbar ist, das das kritische Magnetfeld des Supraleiters zu vorgegebenen Zeiten und/oder für vorgegebene Zeitspannen überschreitet.
17. 17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einheit zur Veränderung des Magnetfeldes des Magneten vorgesehen ist, z.B. eine Schalteinheit zum Schalten des Spulenstromes eines Elektromagneten. Wien, am