Računalniška ponazoritev potencialnega pogona proti krčmi Kreditna slika: Positronics Research LLC. Kliknite za povečavo.
Vsi smo igrali igro kot otroci - »skakalec« je vključeval enega otroka, ki je čučal na štiričetrti, drugi pa je roke postavil na ramena prvega. Stoječi otrok, naslonjen na težo težnosti, se upogne ob nogah globoko, nato pa potisne navzgor in čez vrh prvega. Rezultat? Drugi otrok zdaj počepne in po vrsti sledi še en žabji skok. Ni najučinkovitejši način, da pridete do gugalnice - ampak veliko zabave v pravi družbi!
Vendar preskakovanje ni isto kot "zagonsko iskanje". Med zagonom se en sam igralec upogne in zgrabi usnjene zanke na zunanji strani obeh škornjev. Igralec nato z rokama močno napne. Preskakovanje deluje - zagonsko ne gre, preprosto ne moremo storiti brez skokov - povsem druga stvar.
Nasin inštitut za napredne koncepte (NIAC) verjame v preskok - ne na igrišču, ampak v vesolju. Na lastni spletni strani inštituta: "NIAC spodbuja predlagatelje, naj razmišljajo desetletja v prihodnost v zasnovi, ki bi" preskočila "razvoj sedanjih vesoljskih sistemov." NIAC išče nekaj dobrih idej in jih je pripravljen podpreti s šestmesečnimi donacijami za seme, s katerimi bo preizkusil izvedljivost, preden bodo dodeljena resna sredstva za raziskave in razvoj - na voljo pri NASI in drugod. Upajmo, da lahko takšna semena kalijo, prihodnja naložba pa jih dozori do zrelosti.
Vendar želi NIAC ločiti preskok od zagonskega preskakovanja. Ena deluje, druga pa nima nobenega smisla. Po mnenju NIAC-a bi lahko potitronski pogon povzročil velikanski skok naprej na poti po celotnem osončju in zunaj njega. Verjetno ni nobenega zagona o tem.
Razmislite o pozitronskem zrcalnem dvojčku elektrona, kot so človeški dvojčki, zelo redko. Za razliko od človeških dvojčkov pozitron verjetno ne bo preživel procesa rojstva. Zakaj? Ker se positroni in njihovi sorodniki - elektroni - med seboj znajdejo neustavljivo in se hitro uničijo v navalu mehkih gama žarkov. Toda ta razpok se lahko v nadzorovanih okoliščinah pretvori v poljubno obliko "dela", ki ga morda želite opraviti.
Potrebujete svetlobo? Mešamo pozitrona in elektrona in nato obsevamo plin do žaritve. Potrebujete elektriko? Zmešajte še en par in obsevajte kovinski trak. Potrebujete potisk? Zaprite te gama žarke v pogonsko gorivo, segrejte ga do izredno visokih temperatur in potisnite pogonsko gorivo iz zadnje strani rakete. Ali pa izstreli te gama žarke v volframove plošče v zračnem toku, ga segrej in iztakni iz zadnjega dela letala.
Predstavljajte si, da bi imeli zaloge pozitronov - kaj bi lahko naredili z njimi? Po besedah Geralda A. Smitha, glavnega preiskovalca za raziskave v zvezi s pozitroniko, LLC iz Sante Fe-ja, New Mexico, bi lahko šli skoraj kamor koli, "gostota antimaterije je deset zaporedja večja od kemične in tri zaporedja večja od jedrske cepitve. ali fuzijska energija. "
In kaj to pomeni v pogonu? "Manjša teža, daleč, daleč, veliko manjša teža."
Z uporabo pogonskih sistemov na kemični osnovi je bilo v rezervoarjih za gorivo in oksidante 55 odstotkov teže, povezane s sondo Huygens-Cassini, poslano za raziskovanje Saturna. Medtem je za sondo 5650 kg teže izven Zemlje potreboval izstrelitveno vozilo, ki je tehtalo približno 180-krat večjo težo kot polno gorivo Cassini-Huygens (1.032.350 kilogramov).
S samo številkami dr. Smitha - in samo ob upoštevanju manevrskega potiska, ki je potreben za Cassini-Huygens z uporabo uničevanja pozitronsko-elektronov, bi bilo mogoče 3100 kilogramov kemičnega pogonskega goriva, ki obremenjuje prvotno sondo iz leta 1997, zmanjšati na zgolj 310 mikrogramov elektronov in pozitronov - manj snovi kot tisto, ki ga najdemo v eni atomizirani kapljici jutranje megle. In s tem zmanjšanjem mase bi lahko celotno izstrelitveno težo od Canaverala do Saturna zlahka zmanjšali za faktor dva.
Toda uničenje pozitronskih elektronov je, kot da bi imeli veliko zraka, a absolutno brez bencina? vaš avto ne bo dosegel daleč samo kisika. Elektroni so povsod, medtem ko pozitroni niso na voljo na Zemlji. Pravzaprav tam, kjer se pojavijo - blizu obzorja dogodkov črne luknje ali za kratek čas, ko visoko energijski delci vstopijo v Zemljino atmosfero - kmalu najdejo enega od teh vseprisotnih elektronov in gredo fotonično. Zaradi tega morate narediti svoje.
Vnesite pospeševalnik delcev
Podjetja, kot je Positronics Research, ki jih vodi dr. Smith, delajo na tehnologijah, ki so značilne za uporabo pospeševalcev delcev - kot Stanford Linear Accelerator (SLAC), ki se nahaja v parku Menlo v Kaliforniji. Akceleratorji delcev ustvarjajo pozitrone s tehnikami proizvodnje elektron-pozitronskih parov. To dosežemo z razbijanjem relativistično pospešenega elektronskega žarka v gosto tarčo volframa. Nato se elektronski žarek pretvori v visokoenergetske fotone, ki se premikajo skozi volfram in se spremenijo v ujemajoče se sklope elektronov in pozitronov. Problem, ki ga je dr. Smith in drugi ustvaril positrone, je lažji od lova, shranjevanja, prevoza in njihove učinkovite uporabe.
Medtem ko ste med proizvodnjo parov resnično storili, je spakirano veliko energije, vezane na zemljo, v izjemno majhne količine zelo hlapnega - vendar izredno lahkega goriva. Sam postopek je izredno neučinkovit in uvaja velike tehnične izzive, povezane z nabiranjem zadostnih delcev, ki bi lahko poganjali vesoljsko plovilo, sposobno potovati v Veliki onkraj s hitrostmi, ki omogočajo velike vesoljske sonde in človeške vesoljske poti. Kako se lahko vse to odigra?
Po besedah dr. Smitha so "fiziki že vrsto let iz volframovih tarč iztisnili pozitrone s trčenjem positronov v snov in jih upočasnili za tisoč ali več, da bi jih lahko uporabili v mikroskopih visoke ločljivosti. Ta postopek je grozno neučinkovit; preživi le milijonino positronov. Za potovanje v vesolje moramo povečati učinkovitost upočasnjevanja za vsaj faktor tisoč. Po štirih letih trdega dela z elektromagnetnimi pastmi v naših laboratorijih se pripravljamo, da bomo v naslednjih nekaj letih zajeli in ohladili pet bilijonov positronov na sekundo. Naši cilji na dolgi doseg so pet štiri-bilijonov pozitronov na sekundo. S to hitrostjo bi lahko v nekaj urah porabili za prvi let z vesoljskim letalom v vesolje. "
Čeprav je res, da motor za uničenje pozitrona zahteva tudi propelent (običajno v obliki stisnjenega vodikovega plina), se sama količina pogonskega goriva zmanjša na skoraj 10 odstotkov tiste, ki jo potrebuje običajna raketa - saj za reagiranje ni potreben oksidant. z gorivom. Medtem bo bodoče plovilo dejansko lahko zajelo gorivo iz sončnega vetra in medzvezdnega medija. To bi moralo prinesti tudi znatno zmanjšanje izstrelitvene mase takšnih vesoljskih plovil.
Spisal Jeff Barbour
