Den gangen var forskerne usikre på om de hadde laget rent metallisk hydrogen. Nå er forskerne sikrere.
De varmet opp hydrogenet med en laserstråle og så hvordan laseren plutselig ble speilet tilbake – akkurat som fra et hvilket som helst annet blankt metall.
Kortvarig glede
Problemet er bare at det metalliske hydrogenet brøt sammen veldig raskt og ble vanlig hydrogen igjen, ifølge en nyhetsmelding fra universitetet.
– Ingen har ved statisk kompresjon klart å fremstille en stabil tilstand av metallisk hydrogen, kommenterte Asle Sudbø, professor i fysikk ved NTNU, da forskning.no skrev om det forrige forsøket.
– Som en spin-off har disse studiene derimot ledet til en revolusjon i kunstig framstilling av ultrarene – og dermed ultraharde – diamanter, fortsatte han.
Magnetresonans-skannere for medisinsk bruk har superledende magneter. (Foto: KasugaHuang, GNU Free Documentation License.)
Til månen i ett trinn
Det blinker altså til mellom diamantene, men den hellige gral er fortsatt et forlokkende mål der ute i framtida. Forskerne trenger å lage stabilt metallisk hydrogen. Hvorfor er fysikerne så ivrige etter å lage dette stoffet?
Metallisk hydrogen kan bli det første stoffet som er superledende ved romtemperatur. Superledende elektromagneter brukes i alt fra magnetiske svevetog til MRI-maskiner for medisinske undersøkelser og CERNs partikkelakseleratorer.
Stoffet kan bli framtidas superdrivstoff for romferder til andre planeter. Når metallisk hydrogen går tilbake til vanlig hydrogen, frigjøres tjue ganger så mye energi som når vanlig hydrogen brenner med oksygen i rakettmotorer.
Med andre ord – mye mer energi som tar mindre plass. En reise til månen kan gjøres unna med bare ett rakettrinn, ifølge en studie fra 2010.
I kjernen av Jupiter
Skal du finne metallisk hydrogen, må du da også ut til planetene i dag. Inni solsystemets kjempe, Jupiter, tror forskerne at det er metallisk hydrogen.
Også her kan det superledende stoffet gi opphav til det enormt kraftige magnetfeltet rundt planeten. Romsonden Juno, som nettopp har ankommet Jupiter, skal blant annet måle magnetfeltene for å finne ut mer om hva som rører seg dypt under skylagene.
Se video fra NASA som forklarer hvordan Jupiters magnetfelt oppstår.
Mohamed Zaghoo, Ashkan Salamat, and Isaac F. Silvera: Evidence of a first-order phase transition to metallic hydrogen, Physical Review B, 15.4.2016, DOI: 10.1103/PhysRevB.93.155128, sammendrag.
Et prosjekt av de sjeldne har sprunget ut fra forskningsmiljøet ved Institutt for mikro- og nanosystemteknologi (IMST) ved Høgskolen i Sørøst-Norge.
Den legendariske labyrinten fra 1980-tallsdataspillet Pacman er nemlig gjenskapt i mikroversjon – med en diameter på under én millimeter – og fylt med mikroskopiske bytte- og rovdyr som svømmer rundt i en næringsrik væske.
De encellede artene øyealge (euglena) og flimmerdyr (ciliater) spiller rollene som «Pacmen» mens flercellede hjuldyr (rotiferer) fungerer som «Ghosts», som jakter på disse.
Ved hjelp av mikroscenografi har filmskaper Adam Bartley lyslagt labyrinten i neonfargene vi kjenner fra Pacman og fanget det hele på film, som allerede er sett av nærmere 300 000 på YouTube:
Fra to- til tredimensjonalt miljø
– Det er klart, her har vi hatt det voldsomt artig underveis, og vi gjør dette delvis fordi vi ønsker å skape oppmerksomhet rundt fagfeltet, sier professor Erik Andrew Johannessen, som har styrt prosjektet fra høyskolens side.
– Men hovedformålet med prosjektet er likevel å vise hvordan forskere ved hjelp av mikro- og nanosystemteknologi kan lage et tredimensjonalt miljø som kan gi en mer naturlig oppførsel hos en- og flercellede dyr når vi skal studere dem under mikroskopet, forklarer han.
Han viser til at naturvitenskapen og legemiddelindustrien tradisjonelt har dyrket celler og mikroskopiske dyr i såkalte «petriskåler». Disse danner et kunstig todimensjonalt miljø der det ikke finnes noen barrierer utover overflaten som de ørsmå skapningene svømmer rundt i.
– I naturen finner vi disse dyrene blant annet i torv eller mose, der de må forholde seg til et sinnrikt system av kanaler og strukturer. Ved å introdusere en tredimensjonal labyrint i petriskåla tvinger vi dem til å vekselvirke med omgivelsene. Dermed får de en mer naturlig adferd, som forventelig vil gi forskerne mer verdifulle data, sier Johannessen.
Et formidlingsprosjekt
Filmskaper Adam Bartley har også tidligere jobbet med Johannessen for å skape engasjement for vitenskap.
– Høyteknologisk forskning er for det meste altfor fjernt fra hverdagen til folk flest og derfor er praktisk anvendelse av forskning svært viktig å formidle til allmennheten. I denne sammenhengen så vi at kunst og underholdning i form av film, kunne danne en slik bro for kommunikasjon, sier Bartley.
Legger igjen kjemiske spor
Mens de enkleste livsformene virker til å fyke rundt i tilsynelatende tilfeldige bevegelser, så forskerne en iøynefallende adferd hos de flercellede hjuldyrene:
– Når rotiferene først ble introdusert i labyrinten, var de veldig nølende og beveget seg sakte. Men etter om lag et døgns tid fikk pipen en annen lyd. Da fosset de fram i langt mer målrettede bevegelser. Formodentlig skjer dette fordi de legger igjen kjemiske spor, som gjør det lettere for dem å finne fram, sier Johannessen.
Digital sporing
I en videreføring av prosjektet ønsker han blant annet å ta i bruk digital sporing av banene til de forskjellige artene for å kunne avgjøre om det er et element av logikk til stede når disse skapningene orienterer seg.
– En labyrint gjør det også mulig å etablere soner som er mer fordelaktige enn andre å oppholde seg i for organismene eller dyrene vi studerer. Digital sporing vil kunne avsløre om de forandrer adferd når de gjentatte ganger utsettes for den samme miljøtilstanden, sier Johannessen.
Bilprosjektet er ikke ren fartsgalskap. Det ble offisielt startet av den britiske forskningsministeren Lord Drayson i Science Museum i London i oktober 2008.
Målet er å vekke unge menneskers interesse for teknologi og naturvitenskap. Skolebarn skal få være med på å lage egne små racerbiler, og kan følge prosjektet med skolebesøk.
Skal slå 20 år gammel fartsrekord
Men Lord Drayson la ikke skjul på at Bloodhound også vekket gutten i ham. Bloodhound skal også slå den gamle fartsrekorden fra 20 år tilbake.
I oktober 1997 skjedde det. Da ble lydmuren brutt for første gang av bilen ThrustSSC.
ThrustSSC var ikke en bil for søndagsturer. På hver side av det svarte dråpeformede skroget bulte to jetmotorer av samme sort som i jagerflyet F-4 Phantom II.
Bak rattet satt da heller ikke en søndagsbilist. Det var jagerflygeren Andy Green som ga gass med 18 liter i drivstoff i sekundet og så sandflata svinne bakut med en fart på 1228 kilometer i timen.
Jetbilen ThrustSSC var den første som brøt lydmuren, i 1997. Til venstre er den utstilt på Conventry Transport Museum. Til høyre er gruppen bak bilen fotografert etter rekorden på muddersletta Black Rock Desert i Nevada. (Foto: Til venstre: Cmglee, CCBY-SA 3.0. Til høyre: Andrew Graves)
Rakett fra NAMMO
Green er også med på teamet når Bloodhound neste høst skal slå den gamle rekorden, sammen med flere andre av de som laget ThrustSSC. Begge bilene er nemlig britiske, og begge skyves fram av jetmotorer fra jagerfly.
Men Bloodhound har ikke bare en jetmotor. Tre raketter fra NAMMO skal bidra med like stor skyvkraft.
1600 kilometer i timen
Det er nødvendig, for når farten dobles, blir luftmotstanden firedoblet. Og teamet bak Bloodhound har ikke tenkt å gi seg med å slå den gamle rekorden.
Det endelige målet er å komme opp i 1000 miles per time, altså rundt 1600 kilometer i timen. For å klare det må de ikke bare ha stor skyvkraft.
De må også ha et underlag fritt for stein og humper som strekker seg milevis av gårde i alle retninger.
Fra saltslette til mudderslette
Slike sletter finnes. De første fartsrekordene med jetbiler ble satt på saltsletta Bonneville i Utah i USA.
Her har britene lange fartstradisjoner. Sir Malcolm Campbell satte den første rekorden her i 1935. Han klarte å presse V12-motoren i bilen Blue Bird over 300 miles – 483 kilometer i timen.
På den samme saltsletta presset Craig Breedlove i 1963 den første jetbilen Spirit of America – i praksis nærmest et vingeløst jetfly på hjul – opp i 656 kilometer i timen.
Men saltsletta i Utah var ikke bra for metallhjulene til de nyeste fartsmonstrene. Da ThrustSSC brøt lydmuren, skjedde det på Black Rock Desert i Nevada, den uttørkede mudderbunnen av en gammel innsjø.
Nå er heller ikke denne sletta brukbar. Tidligere rekordforsøk og den årlige Burning Man-festivalen har satt sine spor. Langvarig tørke har også ført til at regnet ikke har visket ut disse sporene.
Sir Malcolm Campbell bak rattet på Blue Bird i 1930. I 1935 satte han den første fartsrekorden på saltsletta Bonneville i Utah. (Foto: Powerhouse Museum)
Sandslette i Sør-Afrika
Etter mye leting har Bloodhound-teamet funnet en annen uttørket innsjø som egner seg. Hakskeen Pan ligger i Northern Cape-provinsen i Sør-Afrika på grensa mot ørkenlandet Namibia i vest.
Her er hardpakket sand i alle retninger, med bare en forlatt landevei tvers over som kan jevnes ut.
Hakskeen Pan skal både brukes til det første rekordforsøket høsten 2017 og det neste forsøket på å presse Bloodhound over 1000 miles – 1609 kilometer i timen. Dette skal skje i 2018, håper teamet.
Video fra The Bloodhound Project presenterer rekordforsøket og bilen. Videoen ble laget før rakettmotoren til NAMMO ble valgt, og animasjonene gir derfor et litt feil inntrykk av akkurat denne teknologien.
Da kommer rakettmotoren til NAMMO virkelig til sin rett. I første omgang – høsten 2017 – skal den brukes med redusert effekt.
Vanndamp gir skyvkraft
Da vil det ikke skyte flammer ut av motoren. Den skal lage skyvkraft på en enklere måte – med bare ett drivstoff – hydrogenperoksid – og en katalysator som får den kjemiske reaksjonen til å gå raskere.
– Flytende hydrogenperoksid spaltes over katalysatoren til vanndamp og oksygen, forteller Onno Verberne til forskning.no.
Verberne er direktør for romfartsaktivitetene i NAMMO. Han har vært med på å tilpasse raketten helt siden avtalen med Bloodhound-teamet ble inngått i 2013.
Vanndampen som kommer ut av rakettmotoren, har blitt kraftig oppvarmet i reaksjonen. Varm gass utvider seg, presses ut av rakettdysen og gir skyvkraft.
Prøveavfyring av rakettmotoren til NAMMO. (Foto: NAMMO)
Svidd gummi
– Denne drivmåten med bare ett drivstoff er enklere å gjennomføre, men gir noe lavere effekt. Men ved å bruke tre slike rakettmotorer i Bloodhound vil vi klare den første rekorden, sier Verberne.
Hvis bilen skal klare å komme opp i 1000 miles i timen i 2018, må raketten kjøres med full effekt. Da nytter det ikke med bare hydrogenperoksid.
– Da lar vi hydrogenperoksid forbrenne syntetisk gummi i tillegg, slik at vi får full motoreffekt, forklarer Verberne.
Rakettmotoren bruker da altså en blanding av et fast brennstoff – gummi – og lar det forbrenne med et flytende stoff – hydrogenperoksid. En slik blandingsmotor kalles også en hybrid rakettmotor.
Den norske raketten North Star har samme motorer som i den britiske overlydsbilen Bloodhound. En tretrinns versjon av raketten skal kunne sende satellitter med nyttelast opptil ti kilo i bane 350 kilometer over bakken. Slike baner over polene er nyttige for utforsking av blant annet elektriske partikler i jordas magnetfelt. Samtidig er ikke dette høyere enn at satellittene ganske raskt bremses opp av atmosfæren, slik at ikke gamle satellitter hoper seg opp og blir romsøppel. (Illustrasjon: Andøya Rocket Range/NAMMO, bearbeidet at forskning.no)
Mer kontroll
Fordelen med slike rakettmotorer er at du kan skru dem av og på ved å regulere mengden av det flytende brennstoffet som pumpes inn.
En rakettmotor med bare fast brennstoff har du mindre kontroll på. Den brenner ut med fast skyvkraft når den først er tent.
North Star – ny norsk romrakett
Derfor skal den hybride motoren i Bloodhound også brukes i neste generasjon norske romraketter – North Star.
– Denne hybridmotoren kan erstatte det meste av rakettmotorer vi bruker i dag. Den er en teknologi vi ser fram til å ta i bruk, sier leder for Andøya rakettskytefelt, Odd Roger Enoksen, til forskning.no.
– Den første prøveoppskytningen med North Star skal skje i 2017, opplyser han.
Satellitter i bane rundt polene
I første omgang skal North Star brukes til å sende instrumenter opp i høyere lag av atmosfæren, blant annet for å utforske nordlyset.
En slik endring vil kreve en politikk som støtter opp om nullvekst, kollektivt forbruk, deling og gjenbruk. Dette blir av mange oppfattet som radikalt og urealistisk.
Det finnes også en uvilje blant politikere, nasjonale styringsorganer og nasjonale forskningsråd mot å støtte opp under systemkritikk av vekstsamfunnet på grunn av antatte negative konsekvenser for konkurranseevne, arbeidsplasser og velstand.
Jeg forstår kritikken, men det er en annen virkelighet som er enda mer truende på lang sikt: En klode som er tre til fire grader varmere enn i dag vil ikke være positivt for hverken næringsliv, mennesker eller økosystem.
Teknisk effektivitet er ikke tilstrekkelig
I det kapitalistiske system er økt forbruk betraktet som positivt. Og det er ikke bare fordi det bidrar til økonomisk vekst, men også fordi velstand og trivsel assosieres med store og stadig voksende boliger, personlig transport og infrastruktur, matvaner som inkluderer mer kjøtt, varmere boliger og flere boliger med klimaanlegg.
Antall elektriske apparater i britiske hjem er tredoblet fra 1970 til 2002, og i 2012 var husholdningenes elektrisitetsbruk ansvarlig for 47 prosent av alle CO2-utslipp i Storbritannia.
Mange mener at større teknisk og økonomisk effektivitet skal kompensere for vekst. Dette er en illusjon som passer politikere som ikke tør å utfordre et økonomisk system som er avhengig av vekst.
I min forskning har jeg sett på sammenhengene mellom kapitalisme som styringssystem og høyt energiforbruk. Både bolig, husholdningsapparater og energien som forsyner hverdagsvaner har vokst enormt i takt med økonomisk vekst over det siste halve århundre. Vekst i boligstørrelse henger sammen med vekst i antall og type rom: Fra felles til individuelle soverom for barn, større kjøkken og flere bad.
Et gjennomsnittlig hus i USA har nå 2,5 bad. 24 prosent av alle amerikanske boliger bygget i 2005 hadde tre eller flere bad. I en ny studie kommer det frem at i 2030 vil avkjøling av mat og inneluft, som for eksempel klimaanlegg, bidra til 30 prosent av det globale klimautslippet. Kjøleskapets størrelse har vokst i takt med økende kjøttforbruk og bruk av frossen og prosessert mat. Hele forsyningssystemet for mat har blitt mer og mer avhengig av avkjøling langs hele kjeden fra produksjon til distribusjon.
Bruk av klimaanlegg har vokst enormt og er drevet fram av sentrale kapitalistiske aktører. Først i USA og så i andre land som Japan, Australia og nå India og Kina. Produsenter, banker, energiselskaper, bygningsbransjen og offentlige instanser har jobbet sammen om bruk av forskrifter, lånebetingelser, nye bygningsmaterialer og bygningsdesign som har ført til at det bygges hus og boliger der man er avhengig av klimaanlegg for å kunne oppholde seg.
I dag har 70 prosent av alle hus i USA klimaanlegg og det samme gjelder for over 90 prosent av husene i Japan. Livet i USA, Japan, Australia og andre rike land i varme strøk foregår for det meste i avkjølte rom. Klimaanlegg står på i bolig, bil, på kontoret og i supermarkedene.
Et liv uten denne komforten har blitt utenkelig for mange.
I europeiske land øker etterspørsel etter oppvarming. I Norge var det vanlig for 30 år siden å varme opp stuen og la andre rom være kjøligere. Dette har endret seg. Både stuer, soverom og andre deler av huset har fått en høyere gjennomsnittstemperatur.
I Norge har strenge forskrifter om isolering og tette vinduer heldigvis begrenset denne økningen. Energibruk i husholdninger har derfor stabilisert seg, men på et veldig høyt nivå. Denne energiintensive utviklingen er gunstig fra et kapitalistisk perspektiv, men meget problematisk for en overgang til lavutslippssamfunnet.
Outsourcer utslipp
På verdensbasis har CO2-utslipp økt med 70 prosent siden 1990. I landet med den reneste formen for uregulert kapitalisme, USA, har det skjedd nesten en firedobling av energibruken på 60 år, fra 1950 til 2010. Fra 1990 har det vært en svak nedgang i USAs CO2-utslipp fra et ekstremt høyt utgangspunkt i 1990, men mye av nedgangen skyldes outsourcing av utslipp til andre deler av verden gjennom import av forbruksvarer.
Seksti prosent av alle varer som forbrukes i USA, er nå produsert andre steder.
I EU, hvor vi finner ulike former for mykere kapitalisme, har energibruken gått ned med 20 prosent, og de samlede klimagassutslippene har gått ned med 23 prosent siden 1990. Men i likhet med USA har Europa også eksportert energiproduksjon og CO2-utslipp til andre deler av verden. Sytti prosent av varene som forbrukes i EU, er nå produsert utenfor Europa, hovedsakelig i Asia. Samtidig har Europa opplevd relativt lav økonomisk vekst siden 2006 og hvis veksten tas opp igjen vil også CO2-utslipp øke i takt med denne.
Norge har en meget høy energiproduksjon og et høyt energiforbruk per innbygger. Det har vært en 20 prosent økning i CO2-utslipp siden 1990. Vi ønsker å være ledende i skiftet mot et bærekraftig samfunn, samtidig vil vi ikke bare fortsette å produsere olje fra eksisterende felt, men også utvide produksjonen til miljøsårbare områder.
I begynnelsen av januar, mindre enn to måneder etter COP21 erklæringen i Paris, utstedte den norske regjeringen 56 nye konsesjoner for 36 bedrifter til å engasjere seg i oljeleting i nærheten av Lofoten.
Hvordan håndterer Det grønne skiftet denne veksten i forbruket vårt? Hovedfokuset er på økt teknisk effektivitet.
I forskningen er det liten dekning for at dette faktisk har vesentlig effekt. Et poeng som gjør seg gjeldende, er den såkalte rebound-effekten. I en vekstøkonomi blir energi og penger som er frigjort fordi vi har klart å effektivisere, ofte brukt på andre ting og aktiviteter som i sin tur bruker energi.
Jeg har vært med på flere studier som viser liten eller ingen effekt på husholdningers totale energibruk av å innføre mer energieffektive apparater.
Kapitalismens tid er forbi
På mange måter har kapitalismen vært et vellykket system som har levert en komfortabel tilværelse til mange over lang tid. Men disse “mange” er egentlig en liten del av verdens befolkning som har hatt nærmest ubegrenset adgang til hele klodens ressurser. Nå har flere land økonomier i rask vekst, og deres befolkning vil ha adgang til den samme livsstilen som oss.
Kapitalismens fundament er svekket og en videreføring vil være katastrofal for klimaet, matproduksjon, økologi og livsgrunnlag for millioner av mennesker. En ny politisk økonomi må til som bygger på prinsippene nullvekst, deling og sirkularitet. En overgang fra fossil til fornybar energiproduksjon skjer altfor sakte i land med markedsliberale kapitalistiske system. Det må snart myndighetene ta på alvor.
