Första gången en av författarna hörde talas om den elektrostatiska svävaren var våren 2001, då denne, tillsammans med ett gäng entusiaster från Fysicum i Lund, medverkade i den årliga vetenskapsfestivalen i Göteborg. Gruppen hade just framfört en av de sedvanliga fysik- och lasershowerna under ledning av Per Olof Zetterberg, på ett avantgardistiskt ställe som heter Röda Sten. En dam vid namn Hanna Gunnard, kom fram och undrade om man inte på Fysicum kunde göra ett försök att få hennes svävare att lyfta. Hon hade byggt den själv utifrån en byggbeskrivning hon kommit över, och det hela var en ganska sladdrig
konstruktion av två horisontella metallnät. Det nedre var cirkelformat, med stor area, och det övre var format som ett kors och hade betydligt mindre area. För separation näten emellan användes fyra vertikala balsaträpinnar. Fenomenet uppgavs uppträda då näten kopplades till varsin pol på ett högspänningsaggregat. När sedermera, hemma på Fysicum, svävaren hängdes upp i en dynamometer och påkopplades en spänning på 25 kV, upptäcktes till laboranternas oförställda förvåning en kraft på ca 0,01 Newton, riktad mot det kryssformade nätet oavsett om svävaren hängde rättvänd eller uppochner. Som lyftkraft betraktat motsvarar detta gott och väl ett gram, men tyvärr, denna presumtiva svävare vägde hela 17 gram.
På grund av detta mystiska fenomen underblåstes intressentens gamla perversa intresse för antigravitation och andra obskyra drömmar som fysiker traditionellt fnyser åt, och började ett frenetiskt sökande på Internet. Efter mycket frustrerat letande bland allsköns skräp, hittades till sist en sida som heter JLN labs homepage [3]. Denna hålls av en fransman vid namn Jean Lous Naudin, som med till synes outsinlig energi och entusiasm kastar sig över alla
experiment han kan komma åt i fysikens utmarker. På sidan finns i skrivandets stund ett otal videofilmer föreställande triangelformade, prasslande farkoster, som, förtöjda i tunna trådar, leviterar ett stycke över underlaget, till synes tack vare ett hittills okänt fysikaliskt fenomen. Det finns också en länk till ett patent på principen, taget av NASA, i vilket fenomenet påstås uppstå även i vakuum. Hur entusiastisk monsieur Naudin än må vara, saknar han emellertid mycket av det vetenskapliga tillvägagångssätt man har lärt sig hålla för heligt, ty istället för att kontrollera påståendet att denna tingest verkligen fungerar i vakuum, sväljer han detta med hull och hår, och koncentrerar sig på att bygga allt större och mer spektakulära svävare. Författarna var inte ens säkra på att det påstådda NASA-patentet inte var en falsifikation, utan gick på Hannas rekommendation in och tittade på United States Patent and Trademark Office [4]. Jodå, patentet finns, och som uppfinnare uppges en man vid namn Jonathan W. Campbell. Det framgår också att denne man är statsanställd. Den intresserade kan själv, för att förvissa sig, gå in på denna sida och utnyttja dess sökfunktioner, samt det på JLN labs homepage publicerade patentnumret; 6 317 310.
Vidare ska det konstateras att fenomenet ingalunda är nytt. Som exempel kan nämnas patent nr 3 130 945 från april 1964 av Alexander P. de Seversky, i vilket en svävare liknande vår finns beskriven. Till vår förvåning och glädje hittade vi även ett patent nr 2 765 975 från oktober 1956, i vilket en herre vid namn Nils E. Lindenblad beskriver ett slags elektriskt fläkt utan rörliga delar, som bygger på samma fenomen.
Det är alltså ingalunda, som monsieur Naudin tycks tro, fråga om något revolutionerande nytt framdrivningssätt, utan mest en kul grej. Fenomenet har sedan dess länge varit bortglömt av naturvetenskapen eftersom de Seversky aldrig lyckades bygga ett högspänningsaggregat effektivt nog för att få en dylik svävare att lyfta dess egen vikt.
Funktion
När vi började experimentera med svävaren visste vi inte hur den fungerade, men under arbetets gång funderade vi fram en hypotes som verkade rimlig, och som vi också sedan i stora drag återfann i en artikel som vi upptäckte att Hanna hade kopierat och överräckt till Per Olof Zetterberg vid mötet i Göteborg. Tyvärr kan Hanna inte dra sig till minnes vilken
tidskrift artikeln är hämtad ur, men den beskriver i populärvetenskapliga ordalag Alexander P. de Severskys svävare från 1964.
Till att börja med kan vi konstatera att vår svävare inte fungerar i vakuum, varför man kan fråga sig vad NASA ska med sitt patent till. Möjligen kan den då användas för framdrivning av lätta farkoster vid undersökningar av främmande planeter med atmosfär. Vid våra
undersökningar noterades inte minsta antydan till framdrivningseffekt, ens när en liten, fullt fungerande modell av svävaren, hängde på sidan i ett evakuerat utrymme. Fenomenet måste alltså ha med saker som finns i luften att göra, och vi kunde mycket riktigt, på plebejiskt manér, med en vanlig tändsticka, konstatera en svag vind under svävaren. Men hur uppkommer denna?
Det första steget i ett resonemang om vad som händer är att reda ut E-fältets utseende. För att få en uppfattning härom, förfärdigades en fristående triangelsida, vilken sattes i en
pepparkaksburk av plast, i vilken någon centimeter olivolja med mannagryn på ytan hade anbringats. Mannagrynens orientering efter att spänning pålagts, indikerade att E-fältet har ett utseende enligt Figur 11.1.
Figur 11.1. E-fältets utseende vid gapet mellan tråd och aluminiumfolie.
tråden. Det är därför troligt att det vid tråden sker jonisation av luftens molekyler, och eftersom dessa härvid får den laddning tråden har, accelereras de neråt i E-fältet.
I Handbook of Chemistry and Physics [2], uppges medelfrivägen för kvävgas och syre vid 20°C och normalt atmosfärstryck, vara 92,3 nm respektive 99,3 nm enligt Bolzmann, och ca 10 nm mindre i båda fallen enligt Meyer. Det torde alltså inte vara sanningen helt fjärran att räkna med att medelfrivägen för kväve- eller syrejoner i luft ligger i storleksordningen 100 nm. Eftersom gapets storlek i sin tur ligger i storleksordningen 1 cm är det därför knappast långsökt att tänka sig att en överväldigande andel av jonerna under accelerationen i E-fältet kolliderar med molekyler i luften och överför sin rörelsemäng till dessa. Nettoeffekten blir således en acceleration av luftens molekyler i nedåtriktningen. Vi får en mild jetstråle, som lyfter farkosten.
Enligt Jean Louis Naudin fungerar svävaren även i vakuum. Vi har inte kunna detektera minsta antydan till framdrivningseffekt då en modell av svävaren testades i vakuum, men kan tänka oss, att man med ett tillräckligt kraftigt högspänningsaggregat och mycket känslig mätutrustning, trots allt kan se en viss, residual effekt.
I vakuum kan man tänka sig att man skulle få önskad effekt om svävaren kopplades så att elektroner skulle accelereras från tråden till folien. Eftersom E-fältet är en tankens avbildning av kraften på en testladdning, rör sig elektronerna då knappast längs fältlinjerna, utan deras fullständiga rörelse fås först efter integration över vägen genom E-fältet. På samma sätt som planeters gravationsfält kan utnyttjas för acceleration av rymdfarkoster, kan vi alltså nyttja detta E-fält för acceleration av, och vidare färd för, elektroner.
Vid låga spänningar kan man tänka sig att merparten av elektronerna till god approximation rör sig längs fältlinjerna och därför slår in i folien efter accelerationen. Effekten torde då bli plus minus noll; elektronerna och svävaren erhåller vid accelerationen rörelsemängd i motsatt riktning, och vid kollisionen överförs elektronernas rörelsemängd till farkosten, som återigen får rörelsemängden noll. Är spänningen däremot tillräckligt hög, torde endast de elektroner som accelereras kortaste vägen, det vill säga rätlinjigt från tråden till folien, slå in i och överföra sin erhållna rörelsemängd till farkosten. Resten skulle missa och bidra till en elektronstråle, vilken möjligen skulle klara av att lyfta en ultralätt farkost. Svävaren vore alltså i vakuum helt enkelt en elektronkanon, vilken, i likhet med alla andra kanoner, skulle påverkas av en rekyleffekt.
Vi har inte genomfört några beräkningar eller mätningar för att bekräfta denna hypotes, men anser det vara för givet, att om denna uppenbara effekt skulle vara användbar för
framdrivning, borde någon vetenskapsman redan ha testat den. Hursomhelst faller det utanför ramarna för detta examensarbete att i detalj behandla fenomenet.