Компютърна илюстрация на потенциално антиматериално устройство. Кредитна снимка: Positronics Research LLC. Щракнете за уголемяване
Всички играхме играта като деца - „скок“ включваше едно дете да кляка на четворки, докато второ е поставило ръце на раменете на първото. Подпряна на тежестта на тежестта, стоящото дете се огъва в краката дълбоко, след това се изпъва нагоре и над горната част на първото. Резултатът? Второто дете сега кляка, а на свой ред следва другото жабешко скачане. Не най-ефективният начин да стигнете до люлеещия се комплект - но много забавление в правилната компания!
Прескачането обаче не е същото като „зареждане с багаж“. По време на зареждането на един играч се огъва и хваща кожените бримки от външната страна на двете обувки. След това играчът прави огромно усилие нагоре с ръцете. Leapfrogging работи - зареждането не става, просто не може да се направи без скачане - съвсем различно нещо.
Институтът за напреднали концепции на НАСА (NIAC) вярва в скачането - не не на детската площадка, а в космическото пространство. От собствения уебсайт на института: „NIAC насърчава предлагащите да мислят десетилетия в бъдещето в търсене на концепции, които„ ще прескочат “еволюцията на сегашните космически системи.“ NIAC търси няколко добри идеи и е готов да ги подкрепи с шестмесечни безвъзмездни помощи за семена, за да тества осъществимостта преди да бъдат отпуснати сериозни фондове за научни изследвания и разработки - налични от НАСА и на други места. Надяваме се, че такива семена са позволени да покълнат и бъдещата инвестиция ги отглежда до зрялост.
NIAC обаче иска да отдели прескачането от зареждане със стартиране. Едното работи, а другото няма смисъл. Според NIAC, задвижването на позитрон може да доведе до гигантски скок напред в начина, по който пътуваме в цялата Слънчева система и извън нея. Вероятно няма стартиране за това.
Помислете за позитрон - огледален близнак на електрон - като човешки близнаци, много рядко нещо. За разлика от човешките близнаци, позитронът е малко вероятно да оцелее в процеса на раждане. Защо? Защото позитроните и техните братя и сестри - електрони - се намират взаимно неустоими и бързо се унищожават в изблик на меки гама лъчи. Но този срив, при контролирани обстоятелства, може да бъде преобразуван във всяка форма на „работа“, която може да искате да направите.
Нуждаете се от светлина? Смесете позитрон и електрон, след което облъчете газ до нажежаема жичка. Нуждаете се от електричество? Смесете друг чифт и облъчете метална лента. Нуждаете се от тяга? Застреляйте тези гама лъчи в гориво, загрейте го до извънредно високи температури и изтласкайте горивото от задната страна на ракетата. Или стреляйте тези гама лъчи в волфрамови плочи в поток от въздух, загрейте този въздух и го изхвърлете от задната страна на самолета.
Представете си, че имате доставка на позитрони - какво бихте могли да направите с тях? Според Джералд А. Смит, Принципния следовател за изследване на позитрониката, LLC от Sante Fe, Ню Мексико, можете да отидете почти навсякъде, „енергийната плътност на антиматерията е с десет порядъка по-голяма от химическата и три порядъка по-голяма от ядрения делене. или синтез на енергия. "
И какво означава това по отношение на задвижването? "По-малко тегло, далеч, далеч, далеч по-малко тегло."
Използвайки химически базирани задвижващи системи, 55 процента от теглото, свързано с сондата Huygens-Cassini, изпратено да изследва Сатурн, е намерено в резервоарите за гориво и окислители на сондата. Междувременно, за да хвърли сондите с тегло 5650 кг отвъд Земята, беше необходимо ракети, тежащи около 180 пъти по-голяма от тази на напълно заредената Касини-Хюйгенс (1,032,350 килограма).
Използвайки само номерата на д-р Смит - и само като се има предвид маневрената тяга, необходима на Касини-Хюйгенс, използвайки анигилация на позитрон-електрон, 3100 килограма химическо гориво, което натоварва оригиналната сонда от 1997 г., може да бъде намалено до само 310 микрограма електрони и позитрони - по-малко материя от тази, открита в една атомизирана капка сутрешна мъгла. И с това намаляване на масата общото тегло на изстрелване от Канаверал до Сатурн лесно би могло да бъде намалено с коефициент два.
Но позитрон-електронното унищожаване е като да имаш много въздух, но абсолютно без бензин? колата ти няма да стигнеш далеч само с кислорода. Електроните са навсякъде, докато позитроните не са естествено достъпни на Земята. В действителност там, където те се появяват - близо до хоризонтите на събитията в черната дупка или за кратки периоди от време, след като високоенергийни частици навлязат в земната атмосфера - те скоро откриват един от тези повсеместни електрони и отиват фотонично. Поради тази причина трябва да направите своя собствена.
Въведете ускорителя за частици
Компании като Positronics Research, оглавявана от д-р Смит, работят върху технологии, присъщи на използването на ускорители на частици - като Stanford Linear Accelerator (SLAC), разположен в Менло Парк, Калифорния. Ускорителите на частици създават позитрони, използвайки техники за производство на двойки електрон-позитрон. Това става чрез разбиване на релативистично ускорен електронен лъч в плътна волфрамова мишена. След това електронният лъч се превръща във фотони с висока енергия, които се движат през волфрама и се превръщат в съвпадащи набори от електрони и позитрони. Проблемът пред д-р Смит и други, които създават позитрони, е по-лесен от улавянето, съхраняването, транспортирането и използването им ефективно.
Междувременно по време на производството на двойки, всичко, което наистина сте направили, е опаковано цяла земя, свързана с енергия, в изключително малки количества силно летливо - но изключително леко - гориво. Самият този процес е изключително неефективен и въвежда големи технически предизвикателства, свързани с натрупването на достатъчно анти-частици, за да управлява космически кораб, способен да пътува във Великото отвъд със скорост, която прави възможно космическото сондиране и човешкия космически пътешествие. Как може да се играе всичко това?
Според д-р Смит „в продължение на много години физиците изтръгват позитрони от волфрамовите цели, като се сблъскват с позитроните с материя, забавяйки ги с хиляда или повече, за да се използват в микроскопи с висока резолюция. Този процес е ужасно неефективен; оцеляват само една милионна част от позитроните. За космическото пътуване трябва да увеличим забавящата се ефективност поне с фактор от хиляда. След четири години упорита работа с електромагнитни капани в нашите лаборатории, ние се подготвяме да уловим и охлаждаме пет трилиона позитрони в секунда през следващите няколко години. Нашите дългосрочни цели са пет квадрилиона позитрони в секунда. С тази скорост бихме могли да заредим за първия си полет с позитрон в космоса за няколко часа. "
Макар че е вярно, че двигателят за унищожаване на позитрон също изисква пропелент (обикновено под формата на сгъстен водороден газ), самото количество гориво се намалява до почти 10 процента от необходимото за конвенционална ракета - тъй като не е необходим окислител за реагиране с горивото. Междувременно бъдещите плавателни съдове всъщност могат да изгребват гориво от слънчевия вятър и междузвездната среда. Това също трябва да доведе до значително намаляване на теглото на изстрелване на такива космически кораби.
Написано от Джеф Барбър
