Kinetobarische Effekte
als mögliche Basis für neuartige Antriebsprinzipien

von W. Peschka

DFVLR Institut für Energiewandlung und elektrische Antriebe, Stuttgart

Quelle: Zeitschrift Raumfahrtforschung Heft 2 / 1974, S.66-72

1. Einleitung

Im folgenden wird über Versuchsergebnisse berichtet, deren experimenteller Befund völlig eindeutig ist, deren Erklärung bzw. Zurückführung auf bekannte Phänomene bisher nicht gelungen ist.

Der Gedanke und die Ausführung derartiger Untersuchungen stammen ursprünglich von R. G. Zinsser, 55743 Idar-Oberstein, Oberstweiler 14, der im Laufe zehnjähriger sorgfältiger experimenteller Arbeiten bemerkenswerte Ergebnisse erzielt hat. Dabei soll das Auftreten dynamischer Effekte, also Kraftwirkungen an entsprechenden Proben, festgestellt worden sein. Wir wurden gebeten, eine experimentelle Prüfung dieses Sachverhaltes durchzuführen.

Zunächst erschien die experimentelle Prüfung relativ einfach. Im Verlauf der Arbeiten zeigte es sich jedoch, daß die Ausschaltung äußerer Störeinflüsse derartig schwierig war, daß nunmehr erst nach drei Jahren Arbeit diese dynamischen Effekte als gesichert gelten können. Hierbei handelt es sich im wesentlichen um statistische Aussagen aufgrund von Auswertungen anhand einer großen Anzahl durchgeführter Versuche.

Die Aussicht, hier möglicherweise einem neuen Phänomen, welches bisher unbekannte Kraftwirkungen auf Körper ausüben kann, gegenüber zu stehen, was Anwendungen in der Raumfahrt denkbar machen könnte, bot Anlaß und Berechtigung, diese Arbeiten in entsprechendem Rahmen, zumindest bis zur Klärung des weiteren experimentellen Tatbestandes, fortzuführen.

2. Prinzip des Experimentes

Es wurden Proben benutzt, die im wesentlichen Schwingkreiselemente, also Induktivitäten und Kapazitäten, oder aber hochfrequente Leitungsbauelemente wie beispielsweise Viertelwellenleitungen darstellen (Bild 1). Diese Schwingkreise bzw. Leitungsbauelemente befinden sich im Wasser (Leitungswasser oder entsalztes Wasser). Diese Anordnung bildet mit dem dazu gehörigen Behälter als Isoliermaterial die Probe. Es zeigte sich, daß hierbei nicht ausschließlich Wasser zur Erzielung dieser Effekte erforderlich ist. Der Vorteil in der Verwendung von Wasser liegt in seiner großen Dielektrizitätskonstante, wodurch relativ kleine Abmessungen der Proben unter Berücksichtigung der zur Verwendung gelangenden Frequenzen und Wellenlängen möglich werden.

Neben anderen Erscheinungen, auf welche in diesem Rahmen nicht eingegangen werden kann, zeigen diese Proben nun bei induktiver oder kapazitiver Einkopplung von Hochfrequenzenergie dynamische Wirkungen. Die Proben unterliegen also Kraftwirkungen. Zum Nachweis derartiger dynamischer Wirkungen, die bei unseren Versuchen relativ klein waren (Kräfte im Gebiet von 1 bis 10 dyn), wird die Probe auf einer Drehwaage entsprechender Empfindlichkeit gelagert. Diese Versuchsanordnung wurde nicht von uns entwickelt, sondern in wesentlich verbesserter Form übernommen.

Bild 1: Prinzip der verwendeten Proben

 
 
3. Beschreibung der Drehwaage und der Meßanordnung

Es wurde eine Drehwaage in bifilarer Aufhängung (um Materialeinflüsse der Aufhängedrähte auszuschließen) benutzt (Bild 2 u. 3). Das Material der Drehwaage sowie sämtlicher verwendeter Teile ist nicht ferromagnetisch oder paramagnetisch, sondern besteht im wesentlichen aus Aluminium und Messing. Die Aufhängung ist aus 0,3 mm Edelstahldraht. Die gesamte Drehwaage befindet sich in einem Gehäuse, um Einwirkungen äußerer Luftströmungen auszuschließen. Elektrostatische Einflüsse, magnetische Einflüsse sowie Luftbewegung haben bei entsprechender Anordnung nachweislich keine störende Wirkung, welche die Größenordnung des zu erwartenden Effektes erreicht. Dies konnte nach einer langen Reihe von umfangreichen Versuchen nachgewiesen werden. Die Auslenkung der Drehwaage wird über Beleuchtungseinrichtung, Drehspiegel und Schreiber registriert. Der Schreiber trägt hierbei eine Photozellenanordnung, mittels der er dem Lichtstrahl nachgeführt wird. Der Lichtweg beträgt 7 m. Die Empfindlichkeit der Drehwaage bezogen auf den Schreiber beträgt bei 7 m Lichtweg 25 dyn cm/cm. Die Drehwaage war durch Öl und Dämpferflügel aperiodisch gedämpft. Die ungedämpfte Eigenschwingungszeit beträgt 120 s.

 

Bild 2: P = Probe G = Gewicht S = Drehspiegel D = Öldämpfung L = gelenkige Aufhängung B = Schreiber (in Nachfolgeschaltung) s = Lichtweg (7 m) A = Lichtquelle

Die Einkopplung von Hochfrequenz erfolgte kapazitiv über Luftkondensatoren auf die auf der Drehwaage befindliche Probe (in Einzelversuchen wurde auch induktiv eingekoppelt). Die HF-Spannungen betrugen bis etwa 10 V effektiv. Die Leistungen lagen im Bereich von 20 Mikrowatt bis einigen 100 Milliwatt. Zur Hochfrequenzerzeugung wurde ein Gegentakt-Oszillator, der einen Gegentakt-Leistungsverstärker aussteuern konnte, verwendet. Im allgemeinen wurde jedoch der Endverstärker nicht benutzt, sondern nur der Anteil an Hochfrequenz, welcher vom Oszillator über die Gitteranodenkapazität des Endverstärkers in die Versuchsanordnung gelangte (Spannungsdämpfungsfaktor etwa 100 bis 200). Die volle Leistung des Gegentaktverstärkers bei voller Aussteuerung beträgt 20 bis 50 Watt. Bei Verwendung der Leistungsendstufe konnte jedoch bei den bisher durchgeführten Experimenten zunächst keine weitere Steigerung der Effekte festgestellt werden (Sättigungserscheinung). Demzufolge wurde ein Großteil der Versuche ohne Leistungsverstärker und daher mit sehr geringem Leistungsniveau gefahren Die Frequenzmessung erfolgte mit achtstelligen digitalen Frequenzzählern.

Bild 3: Ansicht der Drehwaage von schräg oben. Ein Teil der Verkleidung ist hierbei entfernt. Man erkennt die Dämpfungsvorrichtung sowie das zur Eichung dienende Spulenpaar. Dieses Spulenpaar erzeugt ein Magnetfeld, welches ein bekanntes Drehmoment auf eine weitere, an der Waage befestigte, stromdurchflossene Spule ausübt.

4. Durchgeführte Versuchsarbeit

Zunächst wurden zwei im Jahre 1970 fertiggestellte Drehwaagen ausgedehnten Null-Läufen unterzogen. Es konnte keine Koinzidenz mit Temperaturschwankungen und Gebäudebewegungen (kontrolliert mit einer elektronischen Libelle auf Bogensekunden genau) festgestellt werden. Ebenfalls sind elektrostatische Effekte auszuschließen (Besprühen der behandelten Isolierteile mit Hochspannung aus einem 15 Kilovolt-Transformator führte nach entsprechenden Modifikationen zu keinerlei Effekten mehr). Ferner ist kein Einfluß äußerer statischer Magnetfelder feststellbar. Zu diesem Zweck wurde die gesamte Anordnung mit einem Spulensystem umgeben, mit dem ein Magnetfeld bis etwa zum Hundertfachen der Horizontalintensität des erdmagnetischen Feldes erzeugt werden konnte. Es war kein Einfluß auf die Drehwaage feststellbar.

Untersuchungen über den Einfluß von Luftbewegungen auf Ausschläge der Drehwaage zeigten, daß vor allem thermische Turbulenz einen Einfluß haben kann, wenn die Drehwaagenverkleidung ein zu großes Volumen besitzt. Nach längeren Versuchen wurde schließlich eine aus Holz bestehende Verkleidung, welche die Drehwaage in möglichst geringem Abstand umgibt, gewählt, wodurch bei der bestehenden Empfindlichkeit der Drehwaage der Einfluß dieser Luftturbulenzen praktisch völlig eliminiert werden konnte.

Es ist überdies zu bemerken, daß sich diese Drehwaage als bemerkenswert zuverlässiges Meßinstrument erwiesen hat. Es verbindet die Eigenschaften, wie hohe Empfindlichkeit gegenüber der Meßgröße, mit sehr geringer Empfindlichkeit gegenüber äußeren mechanischen Störungen in ähnlicher Weise wie etwa ein Galvanometer. Es ist ferner interessant festzustellen, daß die Empfindlichkeit der Drehwaage etwa um einen Faktor 10^³ bis 10^⁴ geringer ist wie diejenige der Drehwaagen 1. und 2. Art nach Eötvös, die aus diesem Grund nunmehr im Hochvakuum zu einwandfreier Funktion gebracht werden können.

Nachdem nach diesen Vorbereitungsarbeiten die Null-Läufe der Drehwaagen sichergestellt waren und die 2. Drehwaage in Koinzidenzanordnung in einem anderen Teil des Gebäudes untergebracht war, wurde mit der Versuchsdurchführung begonnen. Es wurde entlüftetes Wasser - vornehmlich Leitungswasser -, aber auch entsalztes Wasser von Raumtemperatur in die Probe unter Benutzung einer Wasserstrahlpumpe eingeführt. Das Wasser verblieb in der geschlossenen Probe während einer gesamten Versuchsperiode - im allgemeinen 4 bis 6 Wochen.

Die Probe wurde zunächst auf die Drehwaage gesetzt und zusätzliche Null-Läufe gefahren. Sie waren einwandfrei und entsprachen den üblichen Erwartungen. Dann wurde die Probe durch Hochfrequenzeinspeisung (Dauer im allgemeinen ca. 1 bis 2 Minuten) aktiviert. In einigen Fällen wurde diese Aktivierung mehrmals in Pausen von einigen Minuten wiederholt. Die eingespeiste Leistung betrug im allgemeinen etwa 20 Mikrowatt bis 100 Milliwatt.

Im Verlauf von drei Jahren wurden etwa über 200 Versuche durchgeführt. Die meisten dieser Versuche wurden nach etwa zwei Tagen abgebrochen. Etwa 12 Versuche wurden über längere Zeit (6 bis 8 Wochen) durchgeführt. Bei allen diesen Versuchen war die zweite Drehwaage lediglich mit Ballast versehen im Betrieb.

Es konnte niemals Koinzidenz, etwa mit Gebäudeschwingungen, tektonischen Vorgängen usw. festgestellt werden. Auch Gezeiteneinflüsse, wie sie etwa bei den Drehwaagen nach Eötvös auftreten können, kommen hier wegen vergleichsweise wesentlich geringerer Empfindlichkeit der Anordnung nicht in Betracht.

 

Bild 4: Typischer stationärer Versuchsaufbau Man erkennt im Vordergrund rechts die Probe, in welche kapazitiv Hochfrequenz über ein Anpaßglied eingespeist wird. Im Hintergrund entsprechende Geräte zur Erzeugung und Messung geeigneter Hochfrequenz. Dieser stationäre Versuchsaufbau dient lediglich zur Messung der Hochfrequenzeigenschaften der Probe. Beim aktiven Versuch befindet sich lediglich die Probe auf der Drehwaage, während die Einspeisung der Hochfrequenz kapazitiv erfolgt. Die elektrostatische Kraftwirkung der Kondensatorplatten ist dabei um zwei Größenordnungen kleiner als der kinetobarische Effekt und kann daher vernachlässigt werden.