Vitenskapen haler innpå Star Wars

Inspirert av filmene har forskerne gjort en rekke nye oppdagelser og skapt teknologiske landevinninger som allerede har gitt oss mer effektiv sykdomsbehandling, mens astronomer blant annet finner flere og flere planeter som er nesten helt like de vi finner i Star Wars.

Framover kan vi faktisk komme til å se superdatamaskiner drevet av fotoner og romfartøy som nærmer seg lysets hastighet.

Torpedoer gir kreftbehandling

I Star Wars-filmen A New Hope fra 1977 gjør helten Luke Skywalker kål på Dødsstjernen, en militærbase på størrelse med en måne, ved å ramme basens svakeste punkt presist med protontorpedoer.

I virkelighetens verden har forskere snudd på teknologien. De bruker ikke protoner som våpen, men til å redde liv.

Inspirert av torpedoenes presisjon utvikler forskere såkalt protonbehandling, der leger skyter protoner inn i kroppen for å bekjempe kreftsvulster.

Ved tradisjonell strålebehandling treffer røntgenstråler en kreftsvulst med ioniserende stråling – altså stråling som har nok energi til å rive elektroner ut av atomer og dermed ødelegge de molekylene som utgjør de cellene som er rammet av kreft.

Røntgenbehandlingen har imidlertid den ulempen at strålene også skader frisk vev rundt svulsten.

Protoner er mer presise.

Leger bruker en partikkelakselerator, kalt en synkrotron, som akselererer protonene opp til et bestemt energinivå som kan omregnes til en bestemt dybde i kroppen – akkurat der svulsten befinner seg.

Det meste av energien i protonene blir frigitt når partiklene bremser bevegelsen gjennom vevet.

Ved å plassere partiklenes «stoppested» der svulsten ligger, kan legene sørge for at det meste av den skadelige strålingsenergien rammer det syke veven og ikke ødelegger friskt vev rundt svulsten.

Se robotarmen LUKE Arm i aksjon

Hologram viser matematikk i 3D

Protonbehandling holder allerede på å bli en etablert teknikk på sykehusene, men en annen medisinsk teknologi ligger hakk i hæl: tredimensjonale hologrammer.

Disse virtuelle projeksjonene av personer har vært en fast bestanddel av Star Wars-universet. Nå er teknologien modnet i virkeligheten også, og forskere er kommet så lang med å kopiere fenomenet at leger for eksempel kan undersøke kroppens indre organer i tre dimensjoner.

Australske Voxon Photonics har for eksempel skapt virkelighetstro 3D-hologrammer i en glasskuppel. Systemet, som heter VX1, projiserer en halv milliard lyspunkter i sekundet. Gjenstanden – for eksempel en lever – blir digitalt skåret opp i flere hundre tverrsnitt som en ekstrem utgave av en bløtkake.

Hvert enkelt tverrsnitt projiseres som lys gjennom en skjerm som flytter seg lynraskt opp og ned og viser hvert lag raskere enn øyet kan rekke å oppfatte forskjellen. Dermed oppfatter vi et 3D-hologram, selv om det faktisk er mange lag.

Teknologien kan ikke bare brukes innen legevitenskapen. Folkene som står bak, vil blant annet lage hologramspillkonsoller der spillerne kan konkurrere med 3D-figurer på skjermen foran seg.

Hologrammene kan dessuten brukes på skoler, der alt fra planetene i solsystemet til avanserte matematiske 3D-modeller kan studeres av elevene fra alle bauger og kanter.

Virkeligheten innhenter Star Wars

Den første Star Wars-filmen fra 1977 utgjorde et overflødighetshorn av teknologiske sciencefiction-drømmer.

Da filmen kom, var det fortsatt sju år til at den første mobiltelefonen kom på markedet, og 25 år til den enkle robotstøvsugeren tok verden med storm, men i filmuniverset vrimlet det av lasere, soldrevne romskip og intelligente roboter.

Virkeligheten har senere innhentet en del av Star Wars-teknologien, som på noen punkter faktisk kan virke utdatert i dag.

I filmene viser dataskjermer for eksempel kornete bilder, og viktige data lagres i fysiske enheter i stedet for å bli overført via en kryptert internettforbindelse.

I Star Wars-universet finnes det imidlertid også teknologi som fortsatt i dag virker ekstrem – det gjelder særlig de mystiske lyssverdene og romskipenes vanvittige hastigheter.

Men også her kommer vitenskapen nærmere filmene – ett lite skritt av gangen. Vitenskapsfolk rundt omkring i verden lar seg ikke skremme av de villeste Star Wars-teknologiene – heller ikke de som utfordrer vanlig fysikk.

Romskipene i Star Wars når helt rutinemessig lysets hastighet, og det er faktisk den langsiktige ambisjonen for mange romfartsingeniører å bygge motorer som gjør det realistisk å nærme seg lysets hastighet og til og med kunne nå andre galakser.

Lysseil skal nå andre stjerner

I de siste årene har ingeniører vært særlig interessert i en «motor» som ikke bruker drivstoff: det såkalte lysseilet. Fotoner, lysets minste bestanddeler, kan drive et romfartøy framover ved å overføre energien til en stor flate – et seil.

Fotoner har en forsvinnende liten masse, men fordi de beveger seg med, ja, lysets hastighet, har de likevel energi som kan overføres til en flate.

Selv om hvert foton bare overfører en ørliten mengde energi, kan lyspartiklene fortsette å treffe et seil over hundretusenvis av kilometer.

Det hele kan fungere fordi det ikke er noen luftmotstand i verdensrommet. Forskere mener derfor at lysseil kan nå helt opp til 20 prosent av lysets hastighet

Hvis de klarer å nå så høye hastigheter, kan vi for eksempel nå ut til den nærmeste stjernen utenfor solsystemet, Proxima Centauri, på noen tiår.

I dag har romsonden Voyager 1 krysset solsystemets grense, men det vil ta 75 000 år før den når like langt ut som Proxima Centauri.

Noen lysseil skal etter planen skyves av lasere, mens andre fartøyer skal akselerere ved hjelp av sola. Organisasjonen The Planetary Society har testet det de har kalt LightSail 2, et kvadratisk solseil på 32 m2.

Seilet ble foldet ut 23. juli 2019, og fire dager senere hadde seilet, kun ved hjelp av solas stråler, løftet en minisatellitt to kilometer høyere opp i verdensrommet. Testflyvningen viser at grunnprinsippet bak lysseilene holder vann: Fotoner kan «skyve» et romfartøy av gårde.

Warp drive er mulig

I Star Wars kan de raskeste romskipene fly med 1000 ganger lysets hastighet, og hvis vi virkelig skal langt ut i universet, må forskerne nå grensen for fysikkens lover. Ingeniører hos Nasa har undersøkt såkalte Alcubierre-framdrift.

Ifølge Einstein kan ingen objekter bevege seg raskere enn lysets hastighet i vakuum, men naturen kan bryte denne universelle fartsgrensen. Mens det er umulig for et romskip å reise raskere enn lysets hastighet, kan selve romtiden – det universet er laget av – utvide seg med raskere enn dette.

Det skjedde for eksempel i universets spede barndom, da det utvidet seg voldsomt på bare noen brøkdeler av et sekund.

Alcubierre-framdrift utnytter det fenomenet ved å plassere et romskip i en såkalt warp-boble, der romtiden bak romskipet utvides – og romtiden foran trekkes sammen.

Virkningen vil være at romskipet kan bevege seg raskere enn lyset, båret av sted av en «forskjøvet» romtid. Ingeniørene står nå overfor en rekke problemer, særlig det at Alcubierre-framdrift krever såkalt negativ energi for å forvrenge romtiden, og negativ energi er fortsatt ikke observert i naturen.

Hvis forskerne realiserer de ekstreme motorene, vil Star Wars ikke bare ha satt sitt tydelige preg på vitenskapen på jorda.

Filmene vil også være en inspirasjon som er med på å frakte mennesket utenfor solsystemets grenser, slik at vi, akkurat som i filmene, kan bli en interstellar art.