Võimaliku antimaterjalide ajami elektrooniline illustratsioon. Kujutise krediit: Positronics Research LLC. Pilt suuremalt.
Me kõik mängisime seda mängu lastena - „teivashüpe“ hõlmas ühte last, kes kükitas neljakesi, teine asetas käed esimese õlgadele. Raskusjõu tõmbamise korral paindub seisv laps jalgades sügavalt, seejärel tõuseb üles ja üle esimese. Tulemus? Teine laps kükitab nüüd ja teine konnakujuline hüpe järgneb kordamööda. Pole just kõige tõhusam viis kiigekomplekti saamiseks - aga palju nalja õiges seltskonnas!
Hüppemädanik ei ole siiski sama, mis alglaadimine. Saabamise ajal painutab ja haarab üksik mängija mõlema saapa välisküljelt nahksilmused. Seejärel teeb mängija tohutu pingutuse kätega ülespoole. Hüppamine töötab - alglaadimist ei tehta, seda ei saa lihtsalt hüpata - see on hoopis teine asi.
NASA täiustatud kontseptsioonide instituut (NIAC) usub hüppeliselt - mitte mitte mänguväljakul, vaid kosmoses. Instituutide enda veebisaidilt: "NIAC julgustab ettepaneku tegijaid mõtlema aastakümneid tulevikku, järgides kontseptsioone, mis" hüppavad "edasi praeguste kosmosesüsteemide arenguga." NIAC otsib mõnda head ideed ja on nõus neid toetama kuuekuuliste seemnetoetustega, et testida teostatavust enne, kui eraldatakse NASA-st ja mujalt saadavaid tõsiseid teadus- ja arendustegevuse vahendeid. Loodetavasti lastakse sellistel seemnetel idaneda ja tulevane investeering kasvatab neid küpsuseni.
NIAC soovib siiski hüpata hüpata alglaadimisest. Üks töötab ja teine pole enam mingit mõtet. NIAC väitel võib positron-ajam põhjustada hiiglasliku hüppe edasi viisil, mida me mööda Päikesesüsteemi ja kaugemal reisime. Tõenäoliselt pole selles mingit alglaadimist.
Mõelge elektronide positronpeeglitele - nagu inimese kaksikud - väga haruldane asi. Erinevalt inimese kaksikutest ei suuda positron tõenäoliselt sünniprotsessi üle elada. Miks? Kuna positronid ja nende õed-vennad - elektronid - leiavad üksteist vastupandamatut ja hävivad kiiresti pehmete gammakiirte purunemisel. Kuid selle purunemise saab kontrollitud tingimustes muuta mis tahes vormis tööks, mida võiksite teha.
Kas vajate valgust? Segage positron ja elektron ning kiiritage seejärel gaasi hõõgumiseks. Kas vajate elektrit? Segage veel üks paar ja kiiritage metallriba. Kas vajate tõukejõudu? Lase need gammakiired raketikütuseks, kuumuta see väliselt kõrge temperatuurini ja suru rakett raketi tagant välja. Või tulistage need gammakiired õhuvoolus volframiplaatidesse, soojendage seda õhku ja laske see lennuki tagaküljest välja.
Kujutage ette, et teil on positronite pakkumine - mida saaksite nendega teha? New Mexico Mehhiko Sante Fe Positronics Research LLC uuringu põhiuurija Gerald A. Smithi sõnul võiksite minna peaaegu igale poole, “antimaterjali energiatihedus on kümme suurusjärku suurem kui keemiline ja kolm suurusjärku suurem kui tuuma lõhustumine või termotuumaenergia. ”
Ja mida see tähendab liikumapanemiseks? "Vähem kaalu, palju, palju, palju vähem kaalu."
Keemiapõhiseid tõukejõusüsteeme kasutades leiti sondi kütuse- ja oksüdeerijamahutitest 55 protsenti Saturnist uurima saadetud Huygens-Cassini sondiga seotud massist. Vahepeal 5650 kg kaaluvate sondide maapinnast kaugemale tõmbamiseks oli vaja kanderaketti, mis kaalus umbes 180-kordselt täielikult kütusel töötava Cassini-Huygeni enda oma (1032 350 kg).
Ainuüksi dr Smithi numbreid kasutades - ja kui arvestada ainult Cassini-Huygensi jaoks vajalikku manööverdamisjõudu positron-elektronide hävitamise abil, saaks 3100 kg keemilist raketikütust, mis koormab 1997. aasta algset sondi, kõigest 310 mikrogrammini elektronide ja positronite abil - vähem kui see, mis leiti ühest pihustatud hommikusest udust. Ja selle massi vähenemisega saaks kogu stardimassi Canaveralist Saturnini hõlpsalt vähendada kahekordselt.
Kuid positron-elektronide hävitamine on selline, nagu oleks palju õhku, kuid bensiini pole üldse? teie auto ei võida üksi hapnikuga. Elektronid on kõikjal, positronid pole aga Maa peal looduslikult kättesaadavad. Tegelikult, kus need aset leiavad - musta augu sündmuste horisondi lähedal või lühikese aja jooksul pärast seda, kui kõrge energiaga osakesed on jõudnud Maa atmosfääri - leiavad nad peagi ühe nendest kõikjalolevatest elektronidest ja lähevad footoniks. Sel põhjusel peate tegema oma.
Sisestage osakeste kiirendi
Sellised ettevõtted nagu Positronics Research, mida juhib dr Smith, töötavad osakestekiirendite kasutamisele omase tehnoloogiaga - näiteks Stanfordi lineaarkiirendi (SLAC), mis asub Californias Menlo Parkis. Osakeste kiirendid loovad positronid, kasutades elektron-positronite paaritootmise tehnikaid. Selleks purustatakse relativistlikult kiirendatud elektronkiir tiheda volframi sihtmärgiks. Seejärel muundatakse elektronkiir kõrge energiaga footoniteks, mis liiguvad läbi volframi ja muutuvad omavahel sobivateks elektronide ja positronide komplektideks. Dr Smithi ja teiste positronite loomise ees olev probleem on lihtsam kui nende püüdmine, ladustamine, transportimine ja tõhus kasutamine.
Samal ajal on paaritootmise ajal kõik, mida olete tõesti teinud, pakitud terve hulga maapinnaga seotud energiat väga väikestesse kogustesse väga lenduvasse, kuid eriti kergkütusesse. See protsess on iseenesest äärmiselt ebaefektiivne ja toob kaasa suuri tehnilisi väljakutseid, mis on seotud piisavalt osakeste kogunemisega kosmoselaeva jõudmiseks, mis on võimeline sõitma Suurtesse Betooni kiirusega, mis teeb võimalikuks suure kosmosesondi - ja inimese kosmosereisi. Kuidas see kõik tõenäoliselt välja mängib?
Dr Smithi sõnul on „füüsikud juba aastaid pigistanud positronid volframi sihtmärkidest välja, põrutades positronid mateeriaga, aeglustades neid umbes tuhande võrra, et neid kasutada kõrgresolutsiooniga mikroskoopides. See protsess on kohutavalt ebaefektiivne; positronitest jääb ellu vaid miljon. Kosmosereiside jaoks peame aeglustamise efektiivsust suurendama vähemalt tuhande võrra. Pärast neli aastat rasket tööd elektromagnetiliste lõksudega meie laborites, valmistame lähiaastatel kinni ja jahutame viis triljonit positronit sekundis. Meie pikamaa-eesmärgid on viis kvadriljonit positronit sekundis. Selle kiirusega saaksime mõne tunniga oma esimese positroniga töötava lennu kosmosesse toita. "
Kuigi on tõsi, et positronide hävitamise mootor vajab ka raketikütust (tavaliselt kokkusurutud vesiniku kujul), vähendatakse raketikütuse kogust peaaegu 10 protsendini tavapärase raketi vajalikust kogusest - kuna reageerimiseks pole oksüdeerijat vaja koos kütusega. Samal ajal võib tulevane veesõiduk tegelikult olla võimeline raketikütust päikesetuule ja tähtedevahelise keskkonna alt üles kühveldama. See peaks viima ka selleni, et selliste kosmoselaevade stardimass väheneb märkimisväärselt.
Kirjutanud Jeff Barbour
