Компјутерска илустрација потенцијалног антиматеријског погона. Кредитна слика: Поситроницс Ресеарцх ЛЛЦ. Кликните за увећање.
Сви смо играли игру као деца - "скакач" је укључивао једно дете чучањ на све четири, док је друго стављало руке на прво раме. Наслоњено на потез гравитације, стојеће дете се савија дубоко у ногама, а затим се гура према врху првог. Резултат? Друго дете сада чучне, а друго за редом следи жаба. Није најефикаснији начин да дођете до љуљачке - али пуно забаве у правом друштву!
Међутим, прескакање мреже није исто што и „покретање система“. Док се диже чизма, један играч савија се и хвата кожне петље са спољне стране чизме. Тада играч прави огроман напор према горе. Прескакање шаке делује - дизање система не ради, једноставно не може без скокова - сасвим друга ствар.
НАСА Институт за напредне концепте (НИАЦ) верује у прескакање - не на игралишту већ у ваздухопловству. Са веб странице института: "НИАЦ охрабрује предлагаче да размишљају деценијама у будућност у потрази за концептима који ће" прескочити "еволуцију актуелних ваздухопловних система." НИАЦ тражи неколико добрих идеја и спреман је да их подржи шестомесечним бесповратним средствима за тестирање изводљивости пре него што се издвоје озбиљна средства за истраживање и развој - доступна од НАСА-е и другде. Надамо се да ће таквим семенкама дозволити клијање и будућа инвестиција их расте до зрелости.
Међутим, НИАЦ жели да одвоји прескакање од покретања система за покретање система. Једно дјелује, а друго нема смисла. Према НИАЦ-у, погон позитрона могао би довести до огромног скока напријед на путу кроз читав Сунчев систем и шире. Вероватно о томе не постоји почетно покретање.
Размотрите позитрон - огледало близанца електрона попут људских близанаца, веома ретку ствар. За разлику од људских близанаца, позитрон вероватно неће преживети процес рођења. Зашто? Зато што се поситрони и њихова браћа и сестре - електрони - међусобно неодољиво и брзо уништавају у налету меких гама зрака. Али та рафал, под контролисаним околностима, може се претворити у било који облик „посла“ који можда желите да радите.
Требате светло? Помијешајте позитрон и електрон, а затим зрачите гас до жарнице. Треба вам струја? Помијешајте још један пар и озрачите металну траку. Треба вам потисак? Пуцајте те гама зраке у погонско гориво, загрејте је за страшно високе температуре и потисните погонско гориво на стражњу страну ракете. Или пуцајте те гама зраке у плоче из волфрама у струји ваздуха, загрејте је и избаците из леђа у леђа.
Замислите да имате залиху позитрона - шта бисте могли да урадите са њима? Према Гералду А. Смитху, принципијелном истражитељу за истраживање позитронике, ЛЛЦ из Санте Фе-а, Њу Мексико, могли бисте да идете било где, „густина енергије антиматерије је десет налога веће од хемијске и три величине веће од нуклеарне фисије. или фузијске енергије. "
И шта то значи у погону? "Мања тежина, далеко, далеко, далеко мања тежина."
Користећи хемијски погонске системе, 55% тежине повезане са сондом Хуигенс-Цассини која је послата да истражи Сатурн пронађено је у резервоарима горива и оксидатора. У међувремену, да би сонде бациле 5650 кг теже изван Земље, било је потребно лансирно возило тежине око 180 пута теже од самог Цассини-Хуигенс-овог горива (1,032,350 килограма).
Сами бројеви др. Смитха - и само узимајући у обзир маневрски потисак потребан за Цассини-Хуигенс-ом употребом анитилације позитронског електрона, 3100 килограма хемијског погонског горива које оптерећује првобитну сонду из 1997. године може се свести на само 310 микрограма електрона и позитрона - мање материје него што је пронађено у једној распршеној јутарњој магли. Са овим смањењем масе, укупна тежина лансирања од Цанаверала до Сатурна лако се може смањити за фактор два.
Али позитрон-електронско уништавање је попут пуно ваздуха, али апсолутно без бензина? ваш аутомобил неће добити далеко само на кисеонику. Електрони су свуда, док позитрони нису природно доступни на Земљи. У ствари где се они дешавају - у близини хоризонта догађаја црних рупа или у кратком временском периоду након што честице високе енергије уђу у Земљину атмосферу - убрзо пронађу један од тих свеприсутних електрона и пређу у фотоник. Из тог разлога морате направити своје.
Унесите акцелератор честица
Компаније попут Поситроницс Ресеарцх, на челу са др Смитхом, раде на технологијама својственим за употребу акцелератора честица - попут Станфорд Линеар Аццелератор-а (СЛАЦ) који се налази у Менло Парку у Калифорнији. Акцелератори честица стварају позитроне користећи технике израде парова електрона-позитрона. То се постиже разбијањем релативистички убрзаног електронског снопа у густу метлу волфрама. Електронски сноп се затим претвара у фотоне високе енергије који се крећу кроз волфрам и претварају се у подударне скупове електрона и позитрона. Проблем пред др. Смитом и другима који стварају позитроне је лакши од хватања, складиштења, транспорта и њихове ефикасне употребе.
У међувремену, током производње парова, све што сте заиста направили је спакирано пуно енергије везано за земљу у изузетно мале количине високо испарљивог - али изузетно лаког горива. Сам процес је крајње неефикасан и уводи велике техничке изазове повезане са нагомилавањем довољно анти честица које покрећу свемирску летјелицу способну да путује у Велико даље и то брзином којом је омогућена велика свемирска сонда - и људски свемирски пут. Како ће се све ово одиграти?
Према др Смитху, „дуги низ година физичари истискују позитроне из волфрамових мета сударајући поситроне у материју, успоравајући их за хиљаду или више да би се користили у микроскопима високе резолуције. Овај процес је ужасно неефикасан; преживјела је само једна милионина поситрона. За свемирска путовања морамо повећати ефикасност успоравања за најмање фактор од хиљаду. Након четири године напорног рада са електромагнетским клопкама у нашим лабораторијама, припремамо се да у следећих неколико година снимимо и охладимо пет билиона позитрона у секунди. Наши дугорочни циљеви су пет квадратних билиона у секунди. Овом брзином могли бисмо за неколико сати да напунимо свој први лет у позитрон у свемир. "
Иако је тачно да мотор за уништавање позитрона такође захтева пропелент (обично у облику компримованог водоничног гаса), сама количина погонског средства смањује се на готово 10 процената од оне која захтева конвенционална ракета - пошто није потребан оксидатор за реакцију са горивом. У међувремену, будући бродови могу заиста бити у стању да сакупе гориво из соларног ветра и међузвезданог медијума. Ово би такође требало да доведе до значајног смањења тежине лансирања такве свемирске летелице.
Написао Јефф Барбоур
