Doe mij er ook zo een

Wanneer kunnen we dingen verplaatsen met trekstralen, zoals in Star Wars?

Wetenschapsredacteur George van Hal bespreekt begerenswaardige uitvindingen uit sciencefictionfilms en -series en zoekt uit of ze realiteit kunnen worden. Vandaag: een straal waarmee je dingen kunt verplaatsen, zelfs in de ruimte.

De ‘tractor beam’ in Star Trek. Beeld
De ‘tractor beam’ in Star Trek.

Wat?

Een ‘trekstraal’, of ‘tractor beam’ in het vertrouwdere Engels van de meeste sciencefictionfilms, trekt voorwerpen ergens naartoe als een soort futuristische trekkabel.

Waar gezien?

In Star Wars: Episode IV raakt ruimteschip Millennium Falcon verstrikt in de trekstraal van de Death Star, de reusachtige kunstmaan van het kwaadaardige galactische keizerrijk. Maar ook in Star Trek, District 9, Babylon 5, The Incredibles, Avengers en talloze andere films, televisieseries, sciencefictionboeken, strips en computerspellen spelen trekstralen een rol.

Hoe dichtbij zijn we?

Het goede nieuws eerst: trekstralen bestaan. Maar ze zijn nog niet op het niveau van de meeste sciencefictionfilms, waarin de stralen volledige ruimteschepen door de ruimte verplaatsen.

In 2010 beschreven fysici in vakblad Physical Review Letters bijvoorbeeld hoe ze kleine deeltjes een meter konden verplaatsen. Hun straal gebruikte laserlicht dat de deeltjes aan één kant sterker verwarmde dan aan de andere. Het resultaat: thermische beweging. Nadeel was wel dat dat principe niet werkt in een vacuüm, zodat je aan het geheel in galactische settings als Star Wars en Star Trek weinig hebt.

Een slimmer alternatief is dan het systeem dat fysicus John Sinko in datzelfde jaar voorstelde in het vakblad Journal of Propulsion and Power. Hij wilde met laserlicht op voorwerpen in de ruimte schijnen, zodat ze een zetje krijgen door de stralingsdruk, veroorzaakt door lichtdeeltjes (fotonen). Een duwstraal dus eigenlijk, in plaats van een trekstraal.

Dat systeem levert in de praktijk zo weinig kracht dat het alleen werkt in het (bijna-)vacuüm van de ruimte, waar je geen luchtwrijving hoeft te overwinnen om in beweging te komen. Hoewel laserlicht op papier geschikt blijkt om sommige kleine stukken ruimteafval op te ruimen, is met alleen stralingsdruk een compleet ruimteschip verplaatsen echter weinig realistisch.

Varianten van deze techniek zijn overigens wél succesvol voor andere toepassingen. Met zogeheten optische pincetten, zoals ze in vakkringen heten, kun je kleine deeltjes, druppeltjes en zelfs complete bacteriën vastpakken. In 2018 won de onlangs overleden onderzoeker Arthur Ashkin zelfs de Nobelprijs voor Natuurkunde voor zijn ontwikkeling van die inmiddels breed in laboratoria gebruikte apparaten.

Andere fysici ontwikkelen methodes die niet met licht duwen en trekken, maar met geluid. Ook dat idee wordt in het lab al toegepast als pincetten die kleine voorwerpen vastpakken met geluidsgolven.

Op vergelijkbare wijze kun je kleine balletjes door de lucht bewegen. Doe je dat snel genoeg, dan kun je er zelfs letters of smileys mee in de lucht tekenen, zo lieten onderzoekers in 2019 zien in vakblad Nature. Met geluidsgolven kun je misschien zelfs nierstenen uit een menselijk lichaam duwen.

Gaaf, natuurlijk, maar heel Star Wars is het nog niet. Waar sciencefictionfilms en -series hun opgepimpte trekstralen dan vandaan halen? De meeste scripts doen er het zwijgen toe. Behalve Star Trek, waar men de kijker expliciet vertelt dat hun trekstralen werken met zogeheten gravitonen. Deeltjes die, zo veronderstellen fysici, verantwoordelijk zijn voor de zwaartekracht.

Zulke deeltjes zijn nog nooit gevonden, maar de meeste natuurkundigen twijfelen niet aan hun bestaan. Of trekstralen op basis van gravitonen in de verre toekomst wél hele ruimteschepen kunnen verplaatsen, weet echter nog niemand.

Meer over