Forscher entwickeln den weltweit ersten Traktorstrahl nach Star Trek Vorbild
Traktorstrahlen waren bislang geheimnisvolle Strahlen, mit deren Hilfe Objekte angezogen und bewegt werden können. Das Konzept wurde von Science-Fiction-Autoren verwendet und kam in Filmen und Serien wie Star Trek oftmals zum Einsatz. Fasziniert und inspiriert von dieser Technologie haben Wissenschaftler und Ingenieure viele Jahre an ihrer Realisierung gearbeitet. Nun hat ein Team von Forschern der Universitäten von Bristol und Sussex in Zusammenarbeit mit dem Start-up Unternehmen Ultrahaptics einen Demonstrator dieser Zukunftstechnologie gebaut, mit dem sich kleine Objekte anheben und bewegen lassen.
Den Forschern gelingt dies mit Hilfe von hochfrequenten Schallwellen, die eine Art akustisches Hologramm rund um das entsprechende Objekt erzeugen und es damit halten bzw. bewegen können. Dazu wird eine Reihe von 64 Miniaturlautsprechern verwendet, die Schallwellen in einer extrem hohen Tonlage und Intensität erzeugen können. Mit diesen Schallwellen wird dann das jeweilige Objekt umschlossen. Somit lässt sich eine Art Kraftfeld erschaffen, das für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, aber genügend Kraft entwickelt, um ein Objekt zu umschlingen und sogar zu bewegen. Durch sorgfältiges Steuern lässt sich damit ein Objekt entweder in einer bestimmten Position halten oder kann gar bewegt und gedreht werden.
Veranschaulichung des Traktorstrahls am Demonstrator (Image courtesy of Asier Marzo, Bruce Drinkwater and Sriram Subramanian)
„Wir alle wissen, dass Schallwellen eine physische Kraft haben. Aber nun haben wir es geschafft, die Schallwellen so exakt zu steuern wie noch nie zuvor“ sagt Bruce Drinkwater, Professor im Department of Mechanical Engineering an der Universität von Bristol. Denn in früheren Studien und Versuchen wurde zwar die Bewegung von Objekten durch den Einsatz von Lautsprechern begrenzt, jedoch war es zuvor nie gelungen, ein Objekt mit Hilfe der Ultraschallwellen in Position zu halten. „Es war eine unglaubliche Erfahrung, als wir das erste Mal beobachten konnten, wie wir ein Objekt mit Hilfe der Traktorstrahlen an Ort und Stelle halten können“ erzählt Asier Marzo, Doktorand und die federführende Autor des Artikels, der in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.
„Mit unserem Gerät manipulieren wir Objekte, die frei in der Luft schweben und damit die Gravitation überwinden“, verdeutlicht Sriram Subramanian, der sowohl Professor für Informatik an der Universität von Sussex ist, als auch Mitgründer des Start-ups Ultrahaptics. Bisher wurden drei verschiedene Formen von akustischen Kraftfeldern erprobt: eines, das einem Paar Fingern oder einer Pinzette ähnelt, ein weiteres, das die Objekte in einen akustischer Wirbel einschließt, und schließlich ein drittes, das als eine Art Hochintensitäts-Käfig den jeweiligen Gegenstand fest umschließt.
Glaubt man den beteiligten Forschern, so bietet diese Technologie ein enormes Anwendungspotenzial. So zum Beispiel könnten empfindliche Gegenstände und Geräte mit Hilfe von Ultraschall durch eine Produktionslinie geführt werden, ohne dass sie berührt werden müssten. Ebenso wäre eine Art Transportkapsel denkbar, mit der Arzneimittel oder mikrochirurgische Instrumente durch den menschlichen Körper bzw. lebendes Gewebe zum angedachten Bestimmungsort transportiert werden könnten. Bis dahin ist aber noch einiges an Forschung notwendig, vor allem da bislang nur ein Demonstrator dieser Technologie gebaut wurde, mit dessen Hilfe lediglich sehr kleine Objekte gehalten bzw. bewegt wurden. Aber immerhin ein interessanter Schritt in Richtung Zukunft!
Quelle und weiterführende Informationen: Bristol University, University of Sussex
Traktorstrahlen
Pro
- praktisch in der Anwendung
Kontra
- vorerst nur mit kleinen Objekten möglich
