Vetenskapen knappar in på Star Wars

Inspirerade av filmerna har forskarna gjort ett antal nya upptäckter och tekniska landvinningar som redan har gett oss effektivare behandlingsmetoder, medan astronomerna hittar alltfler planeter som är förvillande lika dem som förekommer i Star Wars.

Längre fram kan vi kanske till och med få se superdatorer drivna av fotoner och rymdfarkoster som färdas i närheten av ljusets hastighet.

Torpeder ger cancerbehandling

I Star Wars-filmen Ett nytt hopp från år 1977 spränger hjälten Luke Skywalker Dödsstjärnan, en militärbas stor som en måne, genom att träffa dess svagaste punkt med protontorpeder.

I vår värld har forskare vänt på tekniken och använder inte protoner som vapen, utan för att rädda liv.

Inspirerade av torpedernas höga precision utvecklar forskare så kallad protonterapi, där läkare skjuter in protoner i kroppen för att bekämpa cancertumörer.

Vid traditionell strålbehandling träffar röntgenstrålar en cancertumör med joniserande strålning, som har tillräckligt mycket energi för att slita loss elektroner ur atomer och på så sätt förstöra molekylerna i de cancerdrabbade cellerna.

Nackdelen med röntgenbehandlingen är att strålningen även skadar frisk vävnad runt cancertumören.

Protoner är mer exakta.

Läkarna använder en partikelaccelerator, en så kallad synkro­tron, som accelererar protonerna till en viss energinivå så att de når in till ett visst djup i kroppen – exakt där tumören sitter.

Merparten av energin i protonerna friges samtidigt som partiklarna bromsar rörelsen genom vävnaden.

Genom att bestämma partiklarnas ”hållplats” i cancertumören kan läkarna se till att det mesta av den skadliga strålningsenergin hamnar i den sjuka vävnaden och inte förstör frisk vävnad runt ­tumören.

Se robotarmen LUKE Arm användas

Hologram visar matematik i 3D

Protonterapi håller redan på att bli en etablerad teknik i operationssalarna, men en annan medicinsk teknik följer tätt i hälarna: Tredimensionella hologram.

Dessa virtuella projektioner av personer har utgjort en fast beståndsdel av Star Wars-universumet genom åren. Nu har tekniken mognat i verkligheten. Forskarna har kommit så långt med att kopiera fenomenet att läkare nu kan undersöka kroppens inre organ i tre dimensioner.

Australiska Voxon Photonics har exempelvis skapat verklighetstrogna tredimensionella hologram i en glaskupol. Systemet, som kallas VX1, projicerar en halv miljard ljuspunkter i sekunden. Föremålet, ­exempelvis en lever, skärs upp digitalt i hundra­tals tvärsnitt som en mycket tunnskuren flerbottnad tårta.

Varje tvärsnitt projiceras som ljus genom en bildskärm som blixtsnabbt flyttar sig upp och ner och visar varje lager så snabbt att ögat ser ett tre­dimensionellt hologram, trots att det i själva verket är en bild med många lager.

Tekniken kan inte bara användas inom läkarvetenskapen. Personerna bakom vill bland annat tillverka spelkonsoler med holo­gram, där spelarna kan slåss mot 3D-­figurer på bildskärmen framför sig.

Holo­grammen kan även användas i undervisningssyfte, där skolelever kan studera allt från planeterna i solsystemet till avancerade matematiska 3D-modeller ur olika vinklar.

Verkligheten överträffar Star Wars

Den första Star Wars-filmen från år 1977 innehöll massor av tekniska science fiction-­drömmar.

När filmen kom var det fortfarande sju år tills den första mobiltelefonen kom ut på marknaden och det dröjde ytterligare 25 år innan den enkla robotdammsugaren tog världen med storm, men i filmens universum kryllade det av lasrar, soldrivna rymdskepp och intelligenta robotar.

Sedan dess har verkligheten kommit ifatt en del av Star Wars-teknikerna, som i vissa fall till och med kan framstå som föråldrade i dag.

I filmerna visar exempelvis bildskärmar korniga bilder och viktig information sparas i fysiska enheter i stället för att överföras via en krypterad internet­uppkoppling.

Star Wars-filmerna innehåller emellertid också tekniker som än i dag framstår som extrema, framför allt de mytiska ljussablarna och rymdfarkosternas enormt höga hastigheter.

Men även här närmar sig vetenskapen. Forskare runtom i världen låter sig inte avskräckas av de allra galnaste Star Wars-teknikerna – inte ens dem som utmanar fysikens lagar.

Rymdfarkosterna i Star Wars når ofta ljusets hastighet, och det är faktiskt den långsiktiga ambitionen för många rymdingenjör­er. De vill bygga motorer som närmar sig – eller till och med överstiger – ljusets hastighet. Endast så kan vi realistiskt sett färdas till avlägsna galaxer.

Ljussegel ska nå andra stjärnor

För närvarande tror ingenjörerna mest på en ”motor” som inte använder något bränsle, det så kallade ljusseglet. Fotoner, ljusets minsta beståndsdelar, kan driva en rymd­farkost genom att överföra deras energi till en stor yta i form av ett segel.

Fotonerna har ingen massa, men eftersom de rör sig i ljusets hastighet har de energi som kan över­föras till en yta.

Varje foton överför ytterst lite energi, men ljuspartiklarna kan fortsätta att träffa ett segel i hundratusentals kilometer.

Samtidigt saknar rymden luftmotstånd och friktion. Därför tror forskarna att man med ljusseglets hjälp ska kunna komma upp i 20 procent av ljusets hastighet.

Om man lyckas med det skulle en farkost kunna nå ut till Proxima Centauri, den närmaste stjärnan utanför solsystemet, på bara några årtionden.

I dag har rymd­sonden Voyager 1 lämnat solsystemet, men det kommer att ta 75 000 år för den att nå Proxima Centauri.

Vissa ljussegel ska enligt planen drivas med lasrar, medan andra farkoster ska accelerera med solens hjälp. Senast har organisationen Planetary Society testat LightSail 2, ett 32 kvadratmeter stort kvadratiskt solsegel.

Seglet vecklades ut den 23 juli 2019 och fyra dagar senare hade det fört en minisatellit två kilometer längre ut i rymden – enbart med hjälp av solens strålar. Testflygningen visar att fotondriften fungerar.

Warpdrift är möjlig

I Star Wars flyger rymdskepp i tusen gånger ljusets hastighet, och om vi ska kunna resa långt i universum måste forskarna närma sig gränsen för fysikens lagar. På Nasa har man tittat närmare på så kallad alcubierre­drift.

Enligt Albert Einstein kan inget objekt röra sig snabbare än ljuset i vakuum, men naturen själv bryter mot denna universella hastighetsgräns. Det är omöjligt för ett rymdskepp att färdas snabbare än ljusets hastighet, men rumtiden, allt som universum består av, kan utvidgas snabbare än så.

Det hände i universums barndom, då den utvidgades enormt mycket på bråkdelen av en sekund.

Alcubierredrift utnyttjar detta fenomen genom att placera en rymdfarkost i en ”warpbubbla”, där rumtiden bakom rymdfarkosten utvidgas och rumtiden framför dras ihop.

Effekten av det lär vara att rymdfarkosten tack vare den förskjutna rumtiden kan flyga snabbare än ljusets hastighet. ­Ingenjörerna har dock ett antal problem kvar att lösa, framför allt det faktum att alcubierre­drift kräver så kallad negativ energi för att förvränga rumtiden, och negativ energi har ännu inte observerats i naturen.

Om forskarna lyckas bygga sådana motorer har Star Wars-filmerna inte bara satt sin prägel på vetenskapen på jorden.

Då har de även bidragit till att föra människan utanför solsystemets gräns och gjort oss till en interstellär art – precis som i Star Wars.