Наука невозможного: антитопливо иантивзрывчатка

      Комментарии к записи Наука невозможного: антитопливо иантивзрывчатка отключены

Наука невозможного: антитопливо иантивзрывчатка

    Мысль применения антивещества в качестве горючего для космических судов довольно часто видится у фантастов. В легендарном космическом крейсере из сериала Star Trek («Звездный путь») энергия, высвобождающаяся при антивещества и аннигиляции вещества, питает двигатель искривления пространства (Warp Drive), что разрешает крейсеру двигаться стремительнее скорости света Расположенный в кормовой части космического крейсера аннигиляционный реактор дает энергию в виде так называемой электро-плазмы, которая по электромагнитным трубопроводам передается в двигатель искривления пространства (Warp Drive), и расходится по всему кораблю для питания других систем Популярный сериал Star Trek («Звездный путь») привёл к появлению множества книг, посвященных конструкции судов USS Enterprise. На данной диаграмме из книги Star Trek: The Next Generation Technical Manual продемонстрирована конструкция реактора крейсера NCC-1701-D класса «Галактика»

Писатели-фантасты давным-давно предсказали космические суда на антиматерии. Из важных экспертов первым данной темы коснулся большой германский инженер-ракетчик Ойген Сангер, один из изобретателей прямоточного воздушно-реактивного двигателя. В первой половине 50-ых годов XX века он обнародовал проект фотонной ракеты, приобретающей энергию от позитронов и аннигиляции электронов.

Позднее было предложено применять в качестве горючего более массивные и более антипротоны и энергоёмкие протоны.

На первый взгляд эта мысль думается очень привлекательной. Аннигиляция антипротонов и протонов обязана дать на три порядка больше энергии, нежели ядерное горючее, и многократно превосходят термояд. Около половины данной энергии съедят мгновенно разлетающиеся и посему ненужные для космонавтики нейтрино.

Оставшаяся энергия по окончании серии промежуточных реакций с участием пионов, мюонов, позитронов и электронов выделится в виде твёрдого гамма-излучения, которое возможно разрешить войти на подогрев рабочего тела реактивного мотора (прямая реактивная лучевая тяга не окажется, потому, что гамма-кванты изотропно разлетятся во всех направлениях). Более экзотические проекты предлагают посредством электромагнитных полей стягивать появившиеся в следствии аннигиляции заряженные частицы в направленные струи и отбрасывать их против перемещения ракеты.

Но теория теорией, а практика практикой. Для полета в пределах Нашей системы потребуется как минимум пара граммов антивещества. на данный момент антипротоны изготовляют в Фермилабе и в ЦЕРН, причем не больше одного-двух нанограммов в год.

КПД новейших технологий производства антипротонов ничтожен — одна стомиллионная часть процента. Так что энергия, которую было нужно бы затратить на синтез нужной массы антипротонов, приблизительно на три порядка превышает годовое производство электричества на Земле. К тому же антипротоны (в первозданном виде, в составе антиводорода либо в плазменном окружении) необходимо где-то хранить, а как это сделать — неясно. До тех пор пока никому не удалось удержать в ловушке больше миллиона антипротонов, а это всего лишь 10−18 г.

Действительно, имеется второй путь, значительно более привлекательный. Антипротоны возможно применять в качестве катализатора комплексной ядерной реакции, включающей процессы синтеза и деления. Одна из аналогичных схем выглядит так. Капсулу из урана-238 со смесью трития и дейтерия очень сильно сжимают (к примеру, лазерными импульсами), а позже облучают пучком антипротонов.

Антипротоны вынудят уран делиться с образованием громадного количества нейтронов, каковые разогреют начинку капсулы до миллионов градусов и запустят термоядерный синтез гелия. Вычисления говорят о том, что для полета к границам Нашей системы хватит нескольких микрограммов (максимум десятков микрограммов) антипротонов.

В случае если создать новые разработки получения этих античастиц, повысив сегодняшний КПД в тысячу раз, а заодно решить проблему их долгого хранения, то для одного полета хватит часовой, в противном случае и минутной работы всех электростанций планеты. Нельзя исключать, что когда-нибудь человечество отправится на такие затраты.

А как дела по поводу взрывчатки? В 2004 году в американскую печать пробрались сведения, что руководство ВВС изучает возможность создания бомбы на антиматерии. Эта шумиха скоро заглохла, тем более что Пентагон отказался ее комментировать. Однако очевидно, что боевая антивзрывчатка, не обращая внимания на всю собственную мощь, не имеет смысла.

Полная аннигиляция грамма антипротонов (а это огромное количество!) с граммом протонов выдаст на-гора около 43 кт — мощность не особенно громадной ядерной бомбы. Про сравнительную цена того и другого метода возможно кроме того и не сказать. Так что полную возможность самоуничтожения человечество имеет и без всякой антиматерии.

А вот где антиматерия вправду уже помогает человечеству — так это в медицине. Античастицы в лице позитронов в далеком прошлом трудятся в позитронных эмиссионных томографах. Источниками этих частиц помогают кое-какие короткоживущие изотопы, такие как кислород-11 и углерод-15.

Сейчас излучатели позитронов применяют и в материаловедении.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№87, январь 2010).

Интересно — это стоит посмотреть


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: