Двигателите с антиматерия все още са далеч, но те могат да променят всичко

Ваня Милева Последна промяна на 17 декември 2024 в 00:00 1004 0

Илюстрация на ракета с двигател с гориво антиматерия

Кредит NASA/MFSC

Концепция на художник за двигател с гориво антиматерия.

Бързото пътуване в дълбокия космос е мечта и цел за изследванията на нови типове двигатели отдавна.

Сега използваните ракети осигуряват много тяга, но са изключително неефективни. Другитв варианти като електрическото задвижване и слънчевите платна са ефективни, но създават нищожна тяга, макар и за дълго време.

Затова изследователите търсят друг принцип на двигател – такъв, който може да осигури достатъчно тяга за достатъчно дълго време, за да пренесе мисия с екипаж до друга звезда за един човешки живот. И това теоретично може да се случи с помощта на едно от най-редките вещества във Вселената – антиматерията.

Нова статия от Сосан Амар Омира (Sawsan Ammar Omira) и Абдел Хамид Мурад (Abdel Hamid Mourad) от Университета на Обединените арабски емирства разглежда възможностите за разработване на космически двигател, задвижван с помощта на антиматерия и какво го прави толкова труден за осъществяване.

Антиматерията е открита през 1932 г., когато физикът Карл Дейвид Андерсън наблюдава позитрони – антиматерийната форма на електрон – в космическите лъчи, като ги прекарва през облачна камера. Той печели Нобелова награда по физика през 1936 г. за своето откритие. Но бяха нужни 20 години, за да се създаде изкуствено антиматерия за първи път.

Оттогава на антиматерията е било въздействано по всички възможни начини и това е причинявало единствено анихилация - взаимно унищожение на материя и антиматерия с огромно освобождаване на енергия, обикновено под формата на гама лъчи, а също и високоенергийни краткотрайни частици като пиони и каони, които се движат със скорости, близки до скоростта на светлината.

Така на теория един космически кораб може да съдържа достатъчно антиматерия, за да създаде умишлено тази анихилираща експлозия, използвайки релативистичните частици за оттласкване и потенциално използвайки гама лъчите като източник на енергия. Общото количество енергия, освободено от анихилиран грам антипротони, е 1,8 × 1014, което е 11 порядъка (единица с 11 нули) повече енергия от ракетното гориво и дори 100 пъти по-голяма енергийна плътност от ядрен реактор за делене или синтез. Както се казва в статията, "един грам антиводород в идеалния случай може да захранва 23 космически совалки".

Всичко това поражда въпроса – защо все още нямаме двигатели с антиматерийно гориво?

Простият отговор е, че с антиматерията е трудно да се работи. Тъй като ще се самоунищожи с всичко, което докосне, тя трябва да "плава в електромагнитен защитен капан. Най-дългото време, което учените са успявали да я задържат, без да се анихилира, е било за около 16 минути в ЦЕРН през 2016 г. и дори това бе само от порядъка на няколко атома – не грамовете или килограмите, необходими за поддържане на междузвездна система за задвижване.

Освен това са необходими гигантни количества енергия, за да се създаде антиматерия, което я прави скъпа. Antiproton Decelerator ("забавител на антипротони"), масивен ускорител на частици в ЦЕРН, произвежда около десет нанограма антипротони годишно на цена от няколко милиона долара. Екстраполирайки това, производството на един грам антиматерия ще изисква около 25 милиона kWh енергия - достатъчно, за да захранва малък град за една година. Освен това би струвало над 4 милиона долара при средни тарифи за електроенергия, което го прави едно от най-скъпите вещества на Земята.

Фрейзър обсъжда техники за защита на релативистични кораби (като тези, задвижвани от антиматерия) от прах в междузвездната среда.

Като се имат предвид тези разходи и огромният мащаб на инфраструктурата, необходима за това, изследванията на антиматерията са сравнително ограничени. Около 100-125 статии годишно се произвеждат по темата, драстично нарастване от около 25 през 2000 г.  С други думи, общите разходи и относителният дългосрочен хоризонт над всяко изплащане ограничават размера на финансирането и следователно напредъка в създаването и съхранението на антиматерия.

Това означава, че вероятно ще мине доста време, преди да бъде осъществен космически кораб на антиматерия. Може дори да се наложи да се създадат някои предварителни технологии за производство на енергия като термоядрения синтез, които биха могли значително да намалят цената на енергията и дори да позволят изследванията, които в крайна сметка ще ни отведат там.

Въпреки това, възможността за пътуване с почти релативистични скорости и потенциално завеждане на действителни хора до друга звезда в рамките на един живот е амбициозна цел, която ентусиастите на космоса и изследванията навсякъде ще продължат да преследват, независимо колко време е нужно.

Справка: Sawsan Ammar Omira & Abdel Hamid I. Mourad – Future of Antimatter Production, Storage, Control, and Annihilation Applications in Propulsion Technologies

Източник: Antimatter Propulsion Is Still Far Away, But It Could Change Everything, Andy Tomaswick

    Най-важното
    Всички новини
    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !