Ilustrasi komputer mengenai pemacu antimateri yang berpotensi. Kredit gambar: Positronics Research LLC. Klik untuk membesarkan.
Kami semua bermain permainan ketika kanak-kanak - "leapfrog" melibatkan seorang kanak-kanak berjongkok pada keempat-empat sementara yang kedua meletakkan tangan mereka di bahu yang pertama. Bersandar pada tarikan graviti, kanak-kanak yang berdiri membengkokkan kaki dengan mendalam kemudian melentok ke atas dan ke atas yang pertama. Keputusan? Anak kedua kini berjongkok dan lompatan seperti katak berikutnya mengikut gilirannya. Bukan kaedah yang paling berkesan untuk mendapatkan swing swing - tetapi banyak keseronokan di syarikat yang tepat!
Walau bagaimanapun, Leapfrogging tidak sama dengan ‘bootstrapping’. Semasa bootstrap, satu pemain membongkok dan menarik gelung kulit di bahagian luar kedua-dua but. Pemain kemudian melakukan senaman yang luar biasa ke atas dengan lengan. Kerja Leapfrogging - bootstrap tidak, hanya tidak boleh dilakukan tanpa melompat - satu perkara yang sama sekali berbeza.
Institut Konsep Lanjutan NASA (NIAC) percaya dalam lompatan lompat - tidak bukan di taman permainan tetapi di aeroangkasa. Dari laman web institusi itu sendiri: "NIAC mendorong para pencadang untuk berfikir puluhan tahun ke depan untuk mengejar konsep yang akan" melonjak "evolusi sistem aeroangkasa semasa." NIAC mencari beberapa idea bagus dan bersedia mendukungnya dengan pemberian benih selama enam bulan untuk menguji kemungkinan sebelum dana penyelidikan dan pembangunan serius - tersedia dari NASA dan di tempat lain - diperuntukkan. Mudah-mudahan benih seperti itu dibiarkan tumbuh dan pelaburan masa depan membesar sehingga matang.
Walau bagaimanapun, NIAC ingin memisahkan leapfrogging daripada bootstrapping. Yang satu berfungsi dan yang lain tidak masuk akal sama sekali. Menurut NIAC, pemacu positron dapat menyebabkan lonjakan raksasa ke depan dalam cara kita melakukan perjalanan ke seluruh sistem suria dan seterusnya. Mungkin tidak ada tali boot mengenainya.
Pertimbangkan positron - kembar cermin elektron - seperti kembar manusia, perkara yang sangat jarang berlaku. Tidak seperti kembar manusia, positron tidak mungkin bertahan dalam proses kelahiran. Kenapa? Kerana positron dan adik beradiknya - elektron - satu sama lain tidak dapat ditahan dan cepat-cepat musnah dalam ledakan sinar gamma lembut. Tetapi letupan itu, dalam keadaan terkawal, dapat diubah menjadi bentuk 'pekerjaan' yang mungkin anda mahu lakukan.
Perlukan cahaya? Campurkan positron dan elektron kemudian menyinari gas hingga pijar. Perlukan elektrik? Campurkan pasangan lain dan pancarkan jalur logam. Perlu tujahan? Tembak sinar gamma ke dalam propelan, panaskan ke suhu yang sangat tinggi dan tolak propelan ke belakang roket. Atau, tangkap sinar gamma ke pelat tungsten dalam aliran udara, panaskan udara itu dan letakkan di bahagian belakang pesawat.
Bayangkan anda mempunyai bekalan positron - apa yang boleh anda lakukan dengan mereka? Menurut Gerald A. Smith, Penyelidik Prinsip untuk Penyelidikan Positronics, LLC dari Sante Fe, New Mexico, anda boleh pergi ke mana sahaja, “ketumpatan tenaga antimateri adalah sepuluh pesanan magnitud lebih besar daripada bahan kimia dan tiga pesanan magnitud lebih besar daripada pembelahan nuklear atau tenaga pelakuran. "
Dan apa maksudnya dari segi pendorong? "Berat kurang, berat, jauh, jauh lebih sedikit."
Dengan menggunakan sistem penggerak berasaskan kimia, 55 peratus berat yang berkaitan dengan probe Huygens-Cassini yang dihantar untuk menjelajah Saturnus dijumpai di tangki bahan bakar dan pengoksidaan probe. Sementara itu, untuk melemparkan probe, berat 5650 kg di luar Bumi memerlukan kenderaan pelancaran dengan berat sekitar 180 kali dari Cassini-Huygens yang diisi penuh (1.032.350 kg).
Dengan menggunakan nombor Dr. Smith sahaja - dan hanya mempertimbangkan daya gerak yang diperlukan untuk Cassini-Huygens menggunakan pemusnahan positron-elektron, 3100 kg propelan kimia yang membebankan probe 1997 yang asal dapat dikurangkan menjadi hanya 310 mikrogram elektron dan positron - kurang penting daripada yang terdapat dalam satu kabut pagi yang di atom. Dan dengan pengurangan massa ini, jumlah berat pelancaran dari Canaveral ke Saturnus dapat dikurangkan dengan mudah oleh dua faktor.
Tetapi pemusnahan positron-elektron seperti mempunyai banyak udara tetapi sama sekali tidak ada petrol? kereta anda tidak akan mendapat oksigen sahaja. Elektron ada di mana-mana, sementara positron tidak terdapat secara semula jadi di Bumi. Sebenarnya di mana ia berlaku - berhampiran cakrawala peristiwa lubang hitam atau untuk jangka masa yang pendek setelah zarah-zarah tenaga tinggi memasuki atmosfera Bumi - mereka segera menemui salah satu elektron di mana-mana dan pergi menjadi fotonik. Atas sebab ini anda mesti membuat sendiri.
Masukkan pemecut zarah
Syarikat-syarikat seperti Positronics Research, yang diketuai oleh Dr. Smith, sedang mengusahakan teknologi yang terdapat dalam penggunaan pecutan zarah - seperti Stanford Linear Accelerator (SLAC) yang terletak di Menlo Park, California. Pemecut zarah membuat positron menggunakan teknik penghasilan pasangan elektron-positron. Ini dilakukan dengan menghancurkan pancaran elektron yang dipercepat secara relativistis ke sasaran tungsten yang padat. Sinar elektron kemudian diubah menjadi foton bertenaga tinggi yang bergerak melalui tungsten dan berubah menjadi set elektron dan positron yang sepadan. Masalah sebelum Dr. Smith dan yang lain membuat positron lebih mudah daripada memerangkap, menyimpan, mengangkut, dan menggunakannya dengan berkesan.
Sementara itu semasa pembuatan pasangan, semua yang telah anda lakukan adalah mengemas banyak tenaga bumi ke dalam jumlah bahan bakar yang sangat mudah berubah - tetapi sangat ringan -. Proses itu sendiri sangat tidak efisien dan memperkenalkan cabaran teknikal utama yang berkaitan dengan pengumpulan zarah-zarah yang cukup untuk menggerakkan kapal angkasa yang mampu melakukan perjalanan ke Great Beyond dengan halaju menjadikan jarak ruang angkasa besar - dan jarak tempuh manusia - mungkin. Bagaimana semua ini boleh berlaku?
Menurut Dr. Smith, "selama bertahun-tahun ahli fizik telah mengeluarkan positron dari sasaran tungsten dengan bertabrakan positron dengan materi, memperlambatnya hingga seribu atau lebih untuk digunakan dalam mikroskop beresolusi tinggi. Proses ini sangat tidak berkesan; hanya sepersepuluh positron yang bertahan. Untuk perjalanan ruang angkasa, kita perlu meningkatkan kecekapan yang perlahan dengan sekurang-kurangnya faktor seribu. Setelah empat tahun bekerja keras dengan perangkap elektromagnetik di makmal kami, kami bersiap untuk menangkap dan menyejukkan lima trilion positron sesaat dalam beberapa tahun akan datang. Matlamat jarak jauh kami adalah lima quad-trillion positron sesaat. Pada kadar ini, kita dapat meningkatkan penerbangan pertama kita yang bergerak dengan bahan bakar positron ke luar angkasa dalam beberapa jam. "
Walaupun benar bahawa enjin pemusnahan positron juga memerlukan pendorong (biasanya dalam bentuk gas hidrogen termampat), jumlah propelan itu sendiri dikurangkan menjadi hampir 10 peratus daripada yang diperlukan oleh roket konvensional - kerana tidak diperlukan pengoksidasi untuk bertindak balas dengan bahan api. Sementara itu, kerajinan masa depan sebenarnya dapat mengeluarkan bahan bakar dari angin suria dan medium antarbintang. Ini juga akan menyebabkan penurunan yang signifikan dalam berat peluncuran kapal angkasa seperti itu.
Ditulis oleh Jeff Barbour
