WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
PODRÓŻE MIĘDZYGWIEZDNE
NAPĘD NA ANTYMATERIĘ
Obecnie najwydajniejszym znanym napędem rakietowym jest napęd oparty na antymaterii. W 1928 r. angielski fizyk Paul Dirac, analizując niektóre teoretyczne zjawiska związane z cząstkami elementarnymi pod kątem ich zgodności z teorią względności Einsteina, przewidział istnienie antyelektronu, czyli pozytonu, cząstki o przeciwnym znaku do elektronu. W 1932 r. cząstkę tę odkryto w promieniowaniu kosmicznym, w 1952 r. odkryto antyproton. Ten proces łączenia się tych przeciwnych cząstek zwany anihilacją powoduje wytworzenie bardzo dużych ilości energii.
Napęd na antymaterię ma parametry: teoretycznie prędkość pojazdu równa prędkości światła, w praktyce 60%. Dotąd udało się, głównie w akceleratorach wysokich energii, otrzymać trylion antyprotonów (1 pikogram) oraz cząsteczki antywodoru. Napęd na antymaterię jest bardzo wydajny - 259-krotnie wydajniejszy od termojądrowego D-3He, 1000-krotnie od jądrowego i blisko 7 miliardów razy od chemicznego. Na przykład kilka miliardowych części grama antymaterii pozwoliłoby na transport 400-tonowego statku na Marsa i z powrotem. Dystans do najbliższej gwiazdy mógłby być przebyty w ciągu kilku lat.
Wadą tego systemu są duże straty energetyczne, związane z promieniowaniem cyklotronowym, rozpraszaniem energii, jej wygaszaniem, hamowaniem itd. Problemem technicznym jest też konieczność odpowiedniego przechowywania antymaterii, tak aby nie dochodziło do niekontrolowanej anihilacji i reakcji np. ze ściankami pojemnika na antymaterię. Musi więc ona być przechowywana w specjalnym polu magnetycznym. Do tego służą tzw. pułapki Penninga. Takie urządzenia, butelki magnetyczne z antymaterią, podobne do wykorzystywanych obecnie w energetyce termojądrowej, już się zaczyna konstruować. Jednym z takich urządzeń jest tworzony w USA tzw. system ICAN-II. Tu jednak antymateria jest jedynie katalizatorem, napęd jest przede wszystkim termojądrowy.
Paliwo rakietowe najlepsze to najwydajniejsze, najpełniej z masy wyjściowej dające energię. Jednym więc z rozwiązań, np. w pojazdach na antymaterię, ze względu na zapotrzebowanie na nie energetyczne, jest nie magazynowanie go na statku a zbieranie go po drodze z rozproszonej, anihilowanej później materii, np. wodorowej, z przestrzeni kosmicznej. Jednak przy masie statku 100 ton i gęstości materii wodorowej 1 atom/cm3 (dane dla Układu Słonecznego, w ośrodku międzygwiazdowym jest ona znacznie rzadsza), promień powierzchni zbierającej musiałby wynieść ok. 700 km. Uważa się jednak, że ten problem można efektywnie rozwiązać.
Powyższe rysunki autora przedstawiają cel podróży międzygwiezdnej – powierzchnię, formy życia i przyszłą obecność człowieka na księżycach odkrytych planet pozasłonecznych.
Bibliografia:
S.D. Leifer, „Sięgnijmy do gwiazd”, „Świat Nauki”, 1999, nr 4.
P. Szymczak, „Sięganie do gwiazd”, „Focus”, 2001, nr 2.
„Układy planetarne wokół gwiazd”, „Urania – Postępy Astronomii”, 2001, nr 5.
R. Zubrin, „Narodziny cywilizacji kosmicznej”, Prószyński i S-ka, Warszawa 2003.
Ustabilizowany lodowy świat – egzoksiężyc planety HD 10697 B
Umiarkowany klimat umiarkowanie odległego świata – egzoksiężyc planety
HR 810 B
Spacer pod gwiazdami – egzoksiężyc planety HD 28185 B
Księżyc zaskakującej biogeologii – egzoksiężyc planety HD 213240 B
Inne tematy w dziale Technologie
