Iespējamas antimatērijas piedziņas datorizēta ilustrācija. Attēla kredīts: Positronics Research LLC. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Mēs visi spēlējām spēli kā bērni - “lēciens” iesaistīja vienu bērnu, kurš tupēja četrrāpus, bet otrs uzlika rokas uz pirmā pleciem. Piesaistīts smaguma spēkam, stāvošais bērns dziļi noliecas pie kājām, pēc tam uz priekšu un uz priekšu virza pirmo. Rezultāts? Tagad otrs bērns tupē, un pēc kārtas seko otrs vardei līdzīgs lēciens. Nevis efektīvākais veids, kā nokļūt pie šūpoļu komplekta, bet daudz prieka pareizajā uzņēmumā!
Tomēr straujā cīņa nav tas pats, kas “palaišana pa galvu”. Bagāžas laikā viens spēlētājs noliecas un satver ādas cilpas abu zābaku ārpusē. Pēc tam spēlētājs izdara milzīgu piepūli augšup ar rokām. Pārdošanās ar straumēm darbojas - pacelšanās nav, to vienkārši nevar izdarīt bez lēciena - pavisam cita lieta.
NASA uzlaboto koncepciju institūts (NIAC) tic lēkšanai pakaļgaitā - ne jau rotaļu laukumā, bet gan kosmiskajā telpā. No paša institūta tīmekļa vietnes: “NIAC mudina priekšlikumus padomāt par gadu desmitiem nākotnē, īstenojot koncepcijas, kas“ lēcienveidīgi ”attīstīs pašreizējās kosmiskās aviācijas sistēmas.” NIAC meklē dažas labas idejas un vēlas tās atbalstīt ar sešu mēnešu garām sēklu stipendijām, lai pārbaudītu iespējamību, pirms tiek piešķirti nopietni pētniecības un attīstības fondi - pieejami no NASA un citur. Cerams, ka šādām sēklām ļaus dīgt, un nākotnes investīcijas tās izaugs līdz briedumam.
Tomēr NIAC vēlas nodalīt lēkšanu no sāknēšanas. Viens darbojas, bet otrs nav nekādas jēgas. Pēc NIAC domām, pozitronu piedziņa varētu izraisīt milzīgu lēcienu uz priekšu ceļā, ko mēs ceļojam pa Saules sistēmu un ārpus tās. Iespējams, ka par to nav nekādas iespiešanās.
Apsveriet elektronu pozitronu - spoguļa dvīni - kā cilvēka dvīņus, kas ir ļoti reta lieta. Atšķirībā no cilvēku dvīņiem, maz ticams, ka pozitrons izdzīvos dzimšanas procesā. Kāpēc? Tā kā pozitroni un viņu brāļi un māsas - elektroni - atrod viens otru neatvairāmu un ātri iznīcina mīksto gamma staru plīsumā. Bet šo pārrāvumu kontrolētos apstākļos var pārveidot par jebkāda veida “darbu”, kuru jūs varētu vēlēties darīt.
Vajadzīga gaisma? Sajauc pozitronu un elektronu, pēc tam apstaro gāzi līdz kvēlspuldzei. Vajadzīga elektrība? Sajauciet vēl vienu pāri un apstarojiet metāla sloksni. Nepieciešama vilce? Ieduriet šos gamma starus propelentā, sasildiet to līdz ārēji augstām temperatūrām un izstumiet propelentu no raķetes aizmugures. Vai arī ierakstiet šos gamma starus volframa plāksnēs gaisa plūsmā, sasildiet to un atlaidiet to lidmašīnas aizmugurē.
Iedomājieties, vai jums ir pozitronu krājums - ko jūs varētu darīt ar viņiem? Saskaņā ar Džeraldu A. Smitu, Pozitronikas pētījumu galvenā pētnieka, Sante Fe, Ņūmeksikā, jūs varētu doties gandrīz jebkur, “antimateriāla enerģijas blīvums ir par desmit magnitūdas lielumiem lielāks nekā ķīmiskais un trīs magnitūdas kārtas lielāks par kodola skaldīšanu. vai saplūšanas enerģija. ”
Un ko tas nozīmē piedziņas ziņā? "Mazāks svars, tālu, tālu, daudz mazāk svara."
Izmantojot ķīmiski balstītas vilces sistēmas, 55 procenti svara, kas saistīts ar Huygens-Cassini zondi, kas tika nosūtīta izpētīt Saturnu, tika atrasti zondes degvielas un oksidētāja tvertnēs. Tikmēr, lai vilktu zondes, kuru svars bija 5650 kg, pārsniedzot Zemes līmeni, bija vajadzīgs kosmiskais nesējraķete, kas sver aptuveni 180 reizes vairāk nekā pati pilnībā darbināmā Cassini-Huygens (1 032 350 kg).
Izmantojot tikai Dr Smita numurus, un tikai ņemot vērā manevrēšanas vilci, kas nepieciešama Cassini-Huygens, izmantojot pozitronu un elektronu iznīcināšanu, 3100 kg ķīmiskā propelenta, kas apgrūtina sākotnējo 1997. gada zondi, varētu samazināt līdz tikai 310 mikrogramiem elektronu un pozitronu - mazāk vielas nekā tas, kas atrodams vienā atomizētā rīta miglas pilienā. Un ar šo masas samazinājumu kopējo palaišanas svaru no Kanaveralas līdz Saturnam var viegli samazināt ar koeficientu divi.
Bet pozitronu-elektronu iznīcināšana ir tāda pati kā ar lielu gaisa daudzumu, bet absolūti bez benzīna? jūsu automašīnā nav iespējams nokļūt tālu tikai ar skābekli. Elektroni atrodas visur, savukārt pozitroni uz Zemes dabiski nav pieejami. Faktiski tur, kur tie rodas - netālu no melnā cauruma notikumu horizonta vai īsu laiku pēc tam, kad Zemes atmosfērā nonāk lielas enerģijas daļiņas, viņi drīz atrod vienu no šiem visuresošajiem elektroniem un nonāk fotoniski. Šī iemesla dēļ jums ir jāveido savs.
Ievadiet daļiņu paātrinātāju
Uzņēmumi, piemēram, Positronics Research, kuru vada Dr. Smits, strādā pie tehnoloģijām, kas raksturīgas daļiņu paātrinātāju izmantošanai, piemēram, Stenforda lineārais paātrinātājs (SLAC), kas atrodas Menlo parkā, Kalifornijā. Daļiņu paātrinātāji rada pozitronus, izmantojot elektronu-pozitronu pāra veidošanas paņēmienus. Tas tiek darīts, sagraujot relativistiski paātrinātu elektronu starojumu blīvā volframa mērķī. Tad elektronu stars tiek pārveidots par augstas enerģijas fotoniem, kas pārvietojas caur volframu un pārvēršas par saskaņotiem elektronu un pozitronu kopumiem. Problēma pirms doktora Smita un citiem radīt pozitronus ir vienkāršāka nekā to ieslodzīšana, glabāšana, transportēšana un efektīva izmantošana.
Tikmēr pāra veidošanas laikā viss, ko jūs patiešām esat izdarījis, tiek iesaiņots ļoti daudz ar zemi saistītas enerģijas ļoti mazos daudzumos ļoti gaistošā, bet īpaši vieglajā degvielā. Šis process pats par sevi ir ārkārtīgi neefektīvs, un tas rada lielas tehniskas problēmas, kas saistītas ar pietiekamu antidaļiņu uzkrāšanu, lai darbinātu kosmosa kuģi, kas spēj nokļūt Lielā robežās tādā ātrumā, kas padara iespējamu lielu kosmisko zondi un cilvēka kosmosa ceļojumu. Kā tas viss varētu izspēlēties?
Pēc doktora Smita teiktā, “daudzu gadu garumā fiziķi ir izspieduši pozitronus no volframa mērķiem, sadurot pozitronus ar matēriju, palēninot tos apmēram par tūkstoti, lai tos izmantotu augstas izšķirtspējas mikroskopos. Šis process ir šausmīgi neefektīvs; tikai miljonā daļa pozitronu izdzīvo. Ceļojumiem kosmosā mums jāpalielina palēnināšanās efektivitāte vismaz par vienu tūkstoti. Pēc četru gadu smaga darba ar elektromagnētiskajiem slazdiem mūsu laboratorijās, nākamajos gados mēs gatavojamies uztvert un atdzesēt piecus triljonus pozitronu sekundē. Mūsu lielie mērķi ir pieci četr triljoni pozitronu sekundē. Ar šādu ātrumu mēs dažu stundu laikā varētu uzpildīt savu pirmo lidojumu ar pozitronu, kas darbināms ar kosmosu. ”
Lai gan ir taisnība, ka arī pozitronu iznīcināšanas dzinējam ir nepieciešams propelents (parasti saspiesta ūdeņraža formā), paša propelenta daudzums tiek samazināts līdz gandrīz 10 procentiem no tā, kas vajadzīgs parastajai raķetei - jo, lai reaģētu, nav nepieciešams oksidētājs ar degvielu. Tikmēr nākotnes kuģis faktiski var spēt notīrīt degvielu no saules vēja un starpzvaigžņu barotnes. Tam vajadzētu arī ievērojami samazināt šāda kosmosa kuģa palaišanas svaru.
Raksta Džefs Barbors
