Tietokonekuva potentiaalisesta antimateria-asemasta. Kuvaluotto: Positronics Research LLC. Klikkaa suurentaaksesi.
Me kaikki pelasimme peliä lapsina - "hyppy sammakko" sisälsi yhden lapsen kyykyilevän nelikkoon, kun taas toinen asetti kätensä ensimmäisen harteille. Painovoiman vetämistä vasten seisova lapsi taipuu jaloissaan syvälle, jolloin se työntyy ylös ja ensimmäisen päähän. Lopputulos? Toinen lapsi kyykkyy ja toinen sammakkoinen harppaus seuraa. Ei tehokkain tapa päästä swing-sarjaan - mutta hauskaa oikeassa yrityksessä!
Hyppääminen ei kuitenkaan ole sama kuin "käynnistys". Saapuessaan yksi pelaaja taipuu ja tarttuu nahkarenkaisiin kummankin saappaan ulkopuolella. Sitten pelaaja tekee suunnattoman rasituksen ylöspäin käsivarreilla. Hyppyharjoittelu toimii - käynnistystä ei tehdä, sitä ei vain voida tehdä hyppäämättä - aivan eri asia.
NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) uskoo hyppäämiseen - ei leikkikentälle, vaan ilmailuun. Laitosten omalta verkkosivustolta: "NIAC rohkaisee ehdotijoita ajattelemaan vuosikymmeniä tulevaisuuteen pyrkiessään käsitteisiin, jotka" hyppäävät "nykyisten ilmailujärjestelmien kehitykseen." NIAC etsii muutamia hyviä ideoita ja on valmis tukemaan niitä kuuden kuukauden pituisilla siemenapurahoilla toteutettavuuden testaamiseksi ennen kuin NASA: lta ja muualta saatavissa oleville vakaville tutkimus- ja kehitysrahastoille jaetaan. Toivottavasti tällaisten siementen annetaan itää ja tulevat investoinnit kasvavat ne kypsyyteen.
NIAC haluaa kuitenkin erottaa hyppyjoukot bootstrappingista. Yksi toimii, ja toisella ei ole mitään järkeä. NIAC: n mukaan positroniajoneuvo voisi johtaa valtavaan harppaukseen matkalla läpi aurinkokunnan ja sen ulkopuolella. Siitä ei todennäköisesti ole käynnistystä.
Tarkastele elektronien positroni- peili-kaksosta, kuten ihmisen kaksoset, erittäin harvinaista. Toisin kuin ihmisen kaksoset, positroni on epätodennäköistä, että se selviää syntymäprosessista. Miksi? Koska positronit ja heidän sisaruksensa - elektronit - löytävät toisiaan vastustamattomiksi ja tuhoutuvat nopeasti pehmeiden gammasäteiden purskeessa. Mutta tämä puhkeaminen, valvotuissa olosuhteissa, voidaan muuntaa kaikenlaiseksi "työksi", jonka haluat ehkä tehdä.
Tarvitsetko valoa? Sekoita positroni ja elektroni ja säteilyttäkää sitten kaasu hehkuvaksi. Tarvitsetko sähköä? Sekoitetaan toinen pari ja säteilytetään metallinauha. Tarvitsetko työntövoimaa? Ammu nämä gammasäteet ponneaineeseen, kuumenna se ulkomaalaisesti korkeisiin lämpötiloihin ja työnnä ponneaine ulos raketin takaa. Tai ampua nuo gammasäteet volframilevyihin ilmavirrassa, lämmitä se ilma ja pudota se ulos lentokoneen takaa.
Kuvittele, että sinulla on positroneja - mitä voisit tehdä heidän kanssaan? New Mexico -yhtiön Sante Fe: n Positronics Research, LLC: n päätutkijan Gerald A. Smithin mukaan voisit mennä melkein mihin tahansa, ”antimateriaalin energiatiheys on kymmenen suuruusluokkaa suurempi kuin kemiallinen ja kolme kertaluokkaa suurempi kuin ydinfissio tai fuusioenergiaa. ”
Ja mitä tämä tarkoittaa työntövoiman suhteen? "Vähemmän painoa, kaukana, kaukana, paljon vähemmän painoa."
Kemiallisesti perustuvia työntövoimajärjestelmiä käytettäessä 55 prosenttia painosta, joka liittyi Saturnun tutkimiseen lähetettyyn Huygens-Cassini-koettimeen, löytyi koettimen polttoaine- ja hapettajasäiliöistä. Sillä välin 5650 kg: n painoisten koettimien heittäminen maan ulkopuolelle vaati laukaisuajoneuvon, joka painaa noin 180-kertaisesti itse polttoainetta käyttävän Cassini-Huygensin (1 032 350 kg) vastaavaan.
Käyttämällä pelkästään tohtori Smithin numeroita - ja ottaen huomioon vain Cassini-Huygensin vaadittavan liikkumisvoiman käyttämällä positronielektronin tuhoamista - 3100 kg kemiallista ponneainetta, joka rasitti alkuperäistä 1997 koetinta, voitiin pienentää vain 310 mikrogrammaan elektronia ja positronia - vähemmän ainetta kuin mitä löytyi yhdestä atomisoidusta tipusta aamusumua. Ja tällä massan vähentämisellä kokonaispaino Canaveralista Saturnukseen voitiin helposti vähentää kertoimella kaksi.
Mutta positronielektronien tuhoaminen on kuin olisi runsaasti ilmaa, mutta ei ollenkaan bensiiniä? autosi ei pääse paljon happea. Elektroneja on kaikkialla, kun taas positroneja ei ole luonnollisesti saatavana maan päällä. Itse asiassa missä niitä tapahtuu - lähellä mustan aukon tapahtumahorisonttia tai lyhyen ajanjakson kuluttua siitä, kun korkean energian hiukkaset ovat saapuneet maan ilmakehään - he löytävät pian yhden näistä kaikkialla olevista elektroneista ja menevät fotoniseksi. Tästä syystä sinun on tehtävä oma.
Syötä hiukkaskiihdytin
Yritykset, kuten Positronics Research, jota johtaa Dr. Smith, työskentelevät hiukkaskiihdyttimien käyttöön liittyvien tekniikoiden parissa - kuten Stanford Linear Accelerator (SLAC), joka sijaitsee Menlo Parkissa, Kalifornia. Hiukkaskiihdyttimet luovat positroneja käyttämällä elektroni-positroniparin tuotantotekniikoita. Tämä tehdään murskaamalla relativistisesti kiihdytetty elektronisuihku tiheään volframikohteeseen. Elektronisäde muunnetaan sitten korkeaenergisiksi fotoneiksi, jotka liikkuvat volframin läpi ja muuttuvat sovittuiksi elektronien ja positronien sarjoiksi. Dr. Smithin ja muiden positronien luomisen edessä oleva ongelma on helpompaa kuin niiden ansastaminen, varastointi, kuljettaminen ja tehokas käyttö.
Sillä välin parintuotannon aikana kaikki, mitä olet todella tehnyt, on pakattu paljon maahan sitoutuvaa energiaa erittäin pieniin määriin erittäin haihtuvaa - mutta erittäin kevyttä - polttoainetta. Tämä prosessi itsessään on erittäin tehoton ja tuo mukanaan suuria teknisiä haasteita, jotka liittyvät riittävien antihiukkasten keräämiseen koskettamaan avaruusalusta, joka kykenee kulkemaan Suurten ulkopuolelle nopeuksilla, jotka tekevät mahdolliseksi suuret avaruuskoetimet - ja ihmisen avaruusmatka. Kuinka kaikki tämä todennäköisesti pelataan?
Tohtori Smithin mukaan ”fyysikot ovat vuosien ajan puristaneet positronit volframikohteista törmäämällä positronit aineen kanssa, hidastaen niitä noin tuhannella prosentilla käytettäväksi korkearesoluutioisissa mikroskoopeissa. Tämä prosessi on hirveän tehoton; vain miljoonaosa positronista selviää. Avaruusmatkoihin meidän on lisättävä hidastumisen tehokkuutta vähintään tuhannella kerralla. Neljän vuoden kovan työn jälkeen laboratoriomme sähkömagneettisilla ansoilla valmistelemme vangita ja jäähdyttää viisi triljoonaa positronia sekunnissa seuraavien vuosien aikana. Pitkän kantaman tavoitteemme ovat viisi neli triljoonaa positronia sekunnissa. Tällä vauhdilla voisimme polttaa muutaman tunnin kuluttua ensimmäisestä positronikäyttöisestä lennostamme avaruuteen. "
Vaikka on totta, että positronin tuhoava moottori vaatii myös ponneaineita (tyypillisesti paineistetun vetykaasun muodossa), itse ponneaineen määrä pienenee melkein 10 prosenttiin siitä, mitä tavanomainen raketti vaatii - koska hapettimen ei tarvitse reagoida polttoaineella. Sillä välin tulevat veneet voivat tosiasiassa pystyä kauhoamaan ponneaineen auringon tuulen ja tähtien välisestä väliaineesta. Tämän pitäisi johtaa myös sellaisen avaruusaluksen laukaisun painon merkittävään pienenemiseen.
Kirjoittaja Jeff Barbour
