Počítačová ilustrácia možnej antihmotovej jednotky. Obrazový kredit: Positronics Research LLC. Klikni na zväčšenie.
Všetci sme hrali hru ako deti - „preskočená žaba“ zahŕňala jedno dieťa v drepe na všetkých štyroch, zatiaľ čo druhé položilo ruky na prvé plecia. Postavené dieťa, opierajúce sa o gravitačný ťah, sa hlboko ohýba na nohách a potom sa tlačí hore a cez hornú časť prvého. Výsledok? Druhé dieťa teraz drepne a postupne nasleduje ďalší žabí skok. Nie je to najúčinnejší spôsob, ako sa dostať k hojdačke - ale veľa zábavy v správnej spoločnosti!
Preskakovanie súborov však nie je to isté ako „bootstrapping“. Pri zavádzaní batožinového priestoru jeden hráč ohýba a uchopí kožené pútka na vonkajšej strane oboch topánok. Hráč potom urobí s ramenami obrovské úsilie. Preskakovanie funguje - bootstrapping nie je, jednoducho ho nemožno urobiť bez poskakovania - úplne inú vec.
Inštitút NASA pre pokročilé koncepcie (NIAC) verí v preskakovanie - nie na ihrisku, ale v letectve. Z vlastnej webovej stránky inštitútov: „NIAC povzbudzuje navrhovateľov, aby premýšľali o desaťročiach do budúcnosti pri hľadaní konceptov, ktoré„ preskočia “vývoj súčasných leteckých systémov.“ NIAC hľadá niekoľko dobrých nápadov a je ochotný ich podporiť šesťmesačnými semennými grantmi na testovanie uskutočniteľnosti predtým, ako sa pridelia seriózne fondy na výskum a vývoj - dostupné od NASA a inde. Dúfajme, že takéto semená môžu klíčiť a budúce investície ich rozrastajú do dospelosti.
NIAC však chce oddeliť preskočenie zo zavádzania systému. Jeden pracuje a druhý nedáva vôbec žiaden zmysel. Podľa NIAC by mohla pozitrónová jazda viesť k obrovskému skoku vpred tým, ako cestujeme po slnečnej sústave a ďalej. Pravdepodobne nejde o zavádzanie systému.
Zvážte pozitrónové zrkadlové dvojča elektrónových dvojičiek, veľmi zriedkavé. Na rozdiel od ľudských dvojčiat je pravdepodobné, že pozitrón neprežije proces narodenia. Prečo? Pretože pozitroni a ich súrodenci - elektróny - sa navzájom nájdu neodolateľní a rýchlo sa zničia v výbuchu mäkkých gama lúčov. Tento výbuch sa však za kontrolovaných okolností môže zmeniť na akúkoľvek formu práce, ktorú by ste mohli chcieť urobiť.
Potrebujete svetlo? Zmiešajte pozitrón a elektrón a potom ožarujte plyn do žiarovky. Potrebujete elektrinu? Zmiešajte ďalší pár a ožiarte kovový pás. Potrebujete ťah? Strieľajte tieto gama lúče do paliva, zahrejte ho na neuveriteľne vysoké teploty a vytlačte ho zo zadnej časti rakety. Alebo tieto gama lúče zastrelte do volfrámových dosiek v prúde vzduchu, zahrejte ich a vytlačte ich zo zadnej časti lietadla.
Predstavte si, že máte zásobu pozitrónov - čo s nimi môžete robiť? Podľa Geralda A. Smitha, hlavného výskumného pracovníka pre Positronics Research, LLC zo Sante Fe v Novom Mexiku, by ste mohli ísť takmer kdekoľvek, „energetická hustota antihmoty je o desať rádov väčšia ako chemická a tri rády o väčšia ako jadrové štiepenie. alebo energie jadrovej syntézy. “
A čo to znamená, pokiaľ ide o pohon? "Nižšia váha, ďaleko, ďaleko, oveľa menšia hmotnosť."
Použitím pohonných systémov založených na chemickom zložení bolo v nádržiach na palivo a oxidačné činidlo sondy nájdených 55 percent hmotnosti spojenej so sondou Huygens-Cassini, ktorá bola vyslaná na prieskum Saturn. Medzitým sa hodili sondy s hmotnosťou 5650 kg mimo Zeme vyžadovali štartovacie vozidlo vážiace približne 180-krát väčšie ako samotné palivo Cassini-Huygens (1 032 350 kg).
Len s použitím čísel Dr. Smitha - a iba pri zohľadnení manévrovacieho ťahu vyžadovaného pre Cassini-Huygens pomocou vyhladzovania pozitrónovými elektrónmi - sa 3100 kg chemického paliva zaťažujúceho pôvodnú sondu z roku 1997 mohlo znížiť na iba 310 mikrogramov elektrónov a pozitrónov - menej hmoty ako v jedinej atomizovanej kvapke rannej hmly. A s týmto znížením hmotnosti by sa celková hmotnosť pri spustení z Canaveral na Saturn mohla ľahko znížiť dvakrát.
Ale zničenie pozitrónovým elektrónom je ako mať dostatok vzduchu, ale vôbec žiadny benzín? vaše auto sa nedostane ďaleko na kyslík sám. Elektróny sú všade, zatiaľ čo pozitróny nie sú na Zemi prirodzene dostupné. V skutočnosti, kde sa vyskytujú - blízko horizontov čiernych dier alebo krátko po tom, ako častice vysokej energie vstúpia do zemskej atmosféry - čoskoro nájdu jeden z týchto všadeprítomných elektrónov a idú fotonicky. Z tohto dôvodu si musíte vytvoriť svoj vlastný.
Zadajte urýchľovač častíc
Spoločnosti ako Positronics Research, na čele ktorých stojí Dr. Smith, pracujú na technológiách, ktoré sú vlastné použitiu urýchľovačov častíc - ako je Stanford Linear Accelerator (SLAC) so sídlom v Menlo Park v Kalifornii. Urýchľovače častíc vytvárajú pozitróny pomocou techník párovej výroby elektrón-pozitrón. To sa deje rozbitím relativisticky urýchleného elektrónového lúča na hustý volfrámový terč. Elektrónový lúč sa potom premení na fotóny s vysokou energiou, ktoré sa pohybujú volfrámom a premieňajú sa na zhodné sady elektrónov a pozitrónov. Problém pred tým, ako Dr. Smith a ďalší vytvoria pozitróny, je ľahší ako ich chytenie, uskladnenie, preprava a ich efektívne použitie.
Medzitým počas párovej výroby je všetko, čo ste skutočne urobili, zabalené veľké množstvo energie viazanej na zem do mimoriadne malého množstva vysoko prchavého, ale extrémne ľahkého paliva. Samotný tento proces je mimoriadne neefektívny a predstavuje veľké technické výzvy súvisiace s akumuláciou dostatočného množstva antičastíc, ktoré poháňajú kozmickú loď schopnú cestovať do Veľkého Beyond pri rýchlostiach, ktoré umožňujú veľkú vesmírnu sondu - a ľudský spacetravel -. Ako je pravdepodobné, že sa toto všetko odohrá?
Podľa Dr. Smitha „fyzici po mnoho rokov vytlačili pozitróny z volfrámových cieľov zrážkou pozitrónov s látkou, čím ich spomalili asi o tisíc, aby ich mohli použiť vo mikroskopoch s vysokým rozlíšením. Tento proces je strašne neefektívny; prežije iba jedna milióntina pozitrónov. Pri vesmírnom cestovaní musíme zvýšiť účinnosť spomaľovania najmenej o tisíc. Po štyroch rokoch tvrdej práce s elektromagnetickými pascami v našich laboratóriách sa v najbližších rokoch pripravujeme na zachytenie a ochladenie piatich biliónov pozitrónov za sekundu. Naše dlhodobé ciele sú päť štvorbiliónov pozitrónov za sekundu. Týmto tempom by sme mohli doplniť palivo pre náš prvý let s pozitrónovým palivom do vesmíru v priebehu niekoľkých hodín. “
Aj keď je pravda, že pozitrónový anihilačný motor vyžaduje pohonnú látku (zvyčajne vo forme stlačeného plynného vodíka), množstvo samotnej pohonnej látky sa zníži na takmer 10% množstva, ktoré vyžaduje konvenčná raketa - pretože na reakciu nie je potrebné žiadne oxidačné činidlo s palivom. Medzitým môžu byť budúce plavidlá schopné pohltiť pohonnú látku zo slnečného vetra a medzihviezdneho média. Malo by to tiež viesť k významnému zníženiu štartovacej hmotnosti takejto kozmickej lode.
Napísal Jeff Barbour
