воскресенье, 16 ноября 2008 г.

Парус на антиматерии

Этот космический корабль смешивает в причудливой форме самые разные идеи, когда-либо предлагавшиеся для межзвёздных путешествий. Называется он "Парус на антиматерии" (Antimatter Sail) и разрабатывается на деньги самого "безбашенного" из институтов NASA.
Идея использовать антиматерию в качестве источника энергии для движения скоростного межпланетного или межзвёздного корабля (беспилотного зонда) – стара и заманчива.
Такие аппараты могли бы ускорить космические полёты в разы, однако на их пути стоит досадное препятствие — наработка 1 грамма антиматерии стоит сейчас $10 триллионов.
Причём на огромных ускорителях и прочих "игрушках" физиков-ядерщиков антипротоны сейчас производят в количестве чуть менее 85 нанограммов в год (суммарно во всём мире). Охлаждает пыл? Не так ли?
Но вот небольшая компания Hbar Technologies из Иллинойса получила грант в $75 тысяч от Института перспективных концепций аэрокосмического агентства США (NASA Institute for Advanced Concepts — NIAC) на предварительную проработку межпланетного комбайна, который мог бы использовать для полёта антивещество, собранное в пределах нашей Солнечной системы.
Невероятно? Надо напомнить, что это за институт такой, необычный.
Он финансирует и продвигает разработки радикальных технологий, которые совсем не обязательно приведут к каким-либо практическим результатам в течение целого десятилетия.
Из других экзотических исследовательских работ, финансируемых этим институтом, нужно отметить армию сумасшедших роботов для уничтожения опасных астероидов и скафандр-кожу. А ещё среди проектов, отобранных на днях NIAC для дальнейшего исследования — пищевой репликатор, подсмотренный в фантастических фильмах, который мог бы создавать разнообразную еду из очень небольшого числа компонентов, или, скажем, кабельная система, способная раскладывать в космосе телескоп колоссальных размеров.
Но вернёмся к антиматерии.
Антивещество рождается в Солнечной системе естественным образом, когда заряженные частицы из глубин Вселенной, называемые космическими лучами, сталкиваются с заряженными частицами, идущими мощным потоком от Солнца.
Несколько из финансируемых институтом проектов "размышляют" о сборе этого дарового антивещества, чтобы потом использовать его в космических кораблях.
Например, антивещество можно поймать, используя три концентрических электропроводных заряженных сферы.
Первая, диаметром 16 километров, отражала бы протоны солнечного ветра и привлекала бы отрицательно заряженные антипротоны.
Они тогда затормозились бы, пробив среднюю сферу, и оказались бы пойманными в меньшей сфере, всего 100 метров в диаметре, где должна быть установлена электромагнитная ловушка.
"В основном всё, что нужно сделать — это произвести сеть, точно так же, как при рыбной ловле", — шутит Джеральд Джексон (Gerald Jackson), один из лидеров данного проекта.
Сохранённое антивещество можно тогда направить узким потоком на солнечный парус корабля.
Аннигиляция антипротонов с нормальной материей паруса может донести небольшой аппарат до Плутона, используя только 30 миллиграммов антивещества.
17 граммов антиматерии обеспечили бы полёт небольшого исследовательского зонда к Альфе Центавре, утверждает Джексон.
И он полагает, что есть достаточно антивещества вокруг. Приблизительно 80 граммов можно выловить между орбитами Венеры и Марса, а ещё 20 килограммов могли бы быть собраны в пределах орбиты Сатурна.
Сколько миллионов кубических километров нужно просеять для этого – авторы проекта не уточняют, но пишут, что это вопрос эффективности техники "сбора урожая".
Межзвёздный зонд с приводом из паруса на антиматерии (Antimatter Sail) имеет (в проекте компании) стартовую массу 280 килограммов, из которых 10 килограммов приходится на научное оборудование.
Запас антивещества на борту — 60 миллиграммов, а урана – 109 килограммов.
Зачем уран? Этим ураном предложено покрывать поверхность карбонового паруса (его диаметр – 5 метров) и бомбардировать его микроскопическими зарядами из антиматерии (точнее — это будут микроскопические шарики из замороженного антиводорода).
Они хранились бы в наборе кремниевых пластин, пронизанных туннелями с облицовкой из электродов. Система полей удерживала бы заряды внутри.
Схема космического аппарата с парусом на антиматерии: 1 — парус, 2 – система хранения антиматерии, 3 – антипротонный электрогенератор, 4 – полезный груз (иллюстрация с сайта hbartech.com).

По проекту этого корабля, антивещество (его небольшая доля) также будет использоваться для выработки электроэнергии – для нужд бортового оборудования. Соответствующий конвертор также (в общих чертах) разработан компанией.
Другие подробности вы можете найти в этом pdf-документе.
Добавим лишь, что по расчётам Hbar Technologies, такой зонд мог бы улететь от Земли на 250 астрономических единиц за 10 лет.
Напомним, самый дальний искусственный космический объект — аппарат Voyager 1 — находится от нас на расстоянии примерно 95 астрономических единиц, куда добирался 28 лет.
Понятно, что возможность вблизи исследовать пояс Койпера или, чем чёрт не шутит, даже облака Оорта — стоит того, чтобы поломать голову и над сбором дарового антивещества, и над облучаемым им урановым парусом.
Любопытно, что похожий принцип работы космического паруса предлагали американские учёные, братья Грегори и Джеймс Бенфорды (Gregory, James Benford). Только в их проекте не было антиматерии, но зато также было предусмотрено испарение некоторой части от массы паруса для создания реактивной силы.
Завершая же рассказ о парусе на антиматерии, нужно добавить, что в своих материалах Hbar Technologies упоминает предложение — как увеличить производительность по наработке антивещества на ускорителях в тысячу раз, устроив некую рециркуляцию протонного луча через цель.
Для такой сравнительно "скромной" миссии, как полёт к поясу Койпера, это позволило бы отказаться от фантастического сбора антипротонов в космосе. И даже запустить целый ряд подобных миссий.
Но ведь мы смотрим куда дальше. А значит, и идею межпланетного комбайна отбрасывать нельзя.

Комментариев нет:

Отправить комментарий