Απεικόνιση υπολογιστή μιας πιθανής κίνησης αντιύλης. Πιστωτική εικόνα: Positronics Research LLC. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Παίξαμε όλοι το παιχνίδι ως παιδιά - το "leapfrog" περιελάμβανε ένα παιδί που οκλαδόν και στα τέσσερα, ενώ ένα δεύτερο έβαλε τα χέρια του στους ώμους του πρώτου. Στηριγμένη στο τράβηγμα της βαρύτητας, το όρθιο παιδί λυγίζει βαθιά στα πόδια και στη συνέχεια ωθείται πάνω και πάνω από την κορυφή του πρώτου. Το αποτέλεσμα? Το δεύτερο παιδί καταλήγει τώρα και το άλλο άλμα με βάτραχο ακολουθεί με τη σειρά. Δεν είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να φτάσετε στο swing set - αλλά πολύ διασκεδαστικό στη σωστή παρέα!
Το Leapfrogging ωστόσο δεν είναι το ίδιο με το "bootstrapping". Ενώ το bootstrapping, ένας παίκτης κάμπτει και αρπάζει τους δερμάτινους βρόχους στο εξωτερικό και των δύο μπότες. Στη συνέχεια, ο παίκτης κάνει μια τεράστια άσκηση προς τα πάνω με τα χέρια. Το Leapfrogging λειτουργεί - το bootstrapping δεν είναι, απλά δεν μπορεί να γίνει χωρίς άλμα - ένα εντελώς διαφορετικό πράγμα εντελώς.
Το NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) πιστεύει στο άλμα - όχι όχι στην παιδική χαρά αλλά στην αεροδιαστημική. Από τον ιστότοπο των ιδρυμάτων: «Η NIAC ενθαρρύνει τους προτείνοντες να σκέφτονται δεκαετίες στο μέλλον για την αναζήτηση εννοιών που θα« πηδήξουν »την εξέλιξη των σημερινών αεροδιαστημικών συστημάτων.» Η NIAC αναζητά μερικές καλές ιδέες και είναι πρόθυμη να τις υποστηρίξει με επιχορηγήσεις σπόρων διάρκειας έξι μηνών για να δοκιμάσει τη σκοπιμότητα προτού διατεθούν σοβαρά κονδύλια έρευνας και ανάπτυξης - διαθέσιμα από τη NASA και αλλού -. Ας ελπίσουμε ότι τέτοιοι σπόροι αφήνονται να βλαστήσουν και οι μελλοντικές επενδύσεις τους μεγαλώνουν έως την ωρίμανση.
Ωστόσο, το NIAC θέλει να διαχωρίσει το leapfrogging από το bootstrapping. Το ένα λειτουργεί και το άλλο δεν έχει κανένα απολύτως νόημα. Σύμφωνα με το NIAC, η κίνηση ποζιτρονίων θα μπορούσε να οδηγήσει σε ένα τεράστιο άλμα προς τα εμπρός στον τρόπο που ταξιδεύουμε σε όλο το ηλιακό σύστημα και πέρα από αυτό. Πιθανότατα δεν υπάρχει bootstrap για αυτό.
Σκεφτείτε το ποζιτρόνιο - διπλό καθρέφτη του ηλεκτρονίου - όπως τα ανθρώπινα δίδυμα, ένα πολύ σπάνιο πράγμα. Σε αντίθεση με τα ανθρώπινα δίδυμα, ένα ποζιτρόνιο είναι απίθανο να επιβιώσει από τη διαδικασία γέννησης. Γιατί; Επειδή τα ποζιτρόνια και τα αδέλφια τους - τα ηλεκτρόνια - βρίσκουν το ένα το άλλο ακαταμάχητο και γρήγορα εκμηδενίζονται σε μια έκρηξη μαλακών ακτίνων γάμμα. Αλλά αυτή η έκρηξη, υπό ελεγχόμενες συνθήκες, μπορεί να μετατραπεί σε οποιαδήποτε μορφή «εργασίας» που ίσως θέλετε να κάνετε.
Χρειάζεστε φως; Ανακατέψτε ένα ποζιτρόνιο και ένα ηλεκτρόνιο και στη συνέχεια ακτινοβολήστε ένα αέριο για πυράκτωση. Χρειάζεστε ηλεκτρικό ρεύμα; Ανακατέψτε ένα άλλο ζευγάρι και ακτινοβολήστε μια μεταλλική ταινία. Χρειάζεστε ώθηση; Πυροβολήστε αυτές τις ακτίνες γάμμα σε ένα προωθητικό, θερμάνετε το σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και σπρώξτε το προωθητικό έξω από το πίσω μέρος του πυραύλου. Ή, πυροβολήστε αυτές τις ακτίνες γάμμα σε πλάκες βολφραμίου σε ένα ρεύμα αέρα, θερμάνετε αυτόν τον αέρα και τοποθετήστε το στο πίσω μέρος ενός αεροσκάφους.
Φανταστείτε να έχετε προμήθεια ποζιτρονίων - τι θα μπορούσατε να κάνετε μαζί τους; Σύμφωνα με τον Gerald A. Smith, Principle Investigator for Positronics Research, LLC of Sante Fe, New Mexico θα μπορούσατε να πάτε σχεδόν οπουδήποτε, «η ενεργειακή πυκνότητα του αντιύλης είναι δέκα τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από τη χημική και τρεις τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από την πυρηνική σχάση ή ενέργεια σύντηξης. "
Και τι σημαίνει αυτό ως προς την πρόωση; «Λιγότερο βάρος, πολύ, πολύ, πολύ λιγότερο βάρος.»
Χρησιμοποιώντας χημικά συστήματα πρόωσης, το 55% του βάρους που σχετίζεται με τον ανιχνευτή Huygens-Cassini που στάλθηκε για εξερεύνηση του Κρόνου βρέθηκε στις δεξαμενές καυσίμου και οξειδωτή. Εν τω μεταξύ, για να εκτοξευθούν οι ανιχνευτές, 5650 κιλά βάρους πέρα από τη Γη, απαιτούσαν ένα όχημα εκτόξευσης που ζύγιζε περίπου 180 φορές μεγαλύτερο από το ίδιο το Cassini-Huygens (1.032.350 κιλά).
Χρησιμοποιώντας μόνο τους αριθμούς του Δρ. Σμιθ - και μόνο λαμβάνοντας υπόψη την ώθηση ελιγμών που απαιτείται για τον Cassini-Huygens που χρησιμοποιεί την εξόντωση ποζιτρονίων-ηλεκτρονίων, τα 3100 κιλά χημικού προωθητικού που επιβαρύνουν τον αρχικό ανιχνευτή του 1997 θα μπορούσαν να μειωθούν σε μόλις 310 μικρογραμμάρια ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων - λιγότερο θέμα από αυτό που βρέθηκε σε μια ατομοποιημένη σταγόνα πρωινού ομίχλης. Και με αυτή τη μείωση της μάζας, το συνολικό βάρος εκτόξευσης από το Κανάβεραλ στον Κρόνο θα μπορούσε εύκολα να μειωθεί κατά δύο.
Αλλά ο αφανισμός ποζιτρονίων-ηλεκτρονίων είναι σαν να έχετε άφθονο αέρα αλλά απολύτως χωρίς βενζίνη; το αυτοκίνητό σας δεν θα πάρει μόνο οξυγόνο. Τα ηλεκτρόνια είναι παντού, ενώ τα ποζιτρόνια δεν είναι φυσικά διαθέσιμα στη Γη. Στην πραγματικότητα όπου συμβαίνουν - κοντά σε ορίζοντες συμβάντων μαύρης τρύπας ή για μικρές χρονικές περιόδους αφού τα σωματίδια υψηλής ενέργειας εισέλθουν στην ατμόσφαιρα της Γης - σύντομα βρίσκουν ένα από αυτά τα πανταχού παρόντα ηλεκτρόνια και πηγαίνουν φωτονικά. Για αυτόν τον λόγο πρέπει να φτιάξετε το δικό σας.
Εισαγάγετε τον επιταχυντή σωματιδίων
Εταιρείες όπως η Positronics Research, με επικεφαλής τον Dr. Smith, εργάζονται σε τεχνολογίες εγγενείς στη χρήση επιταχυντών σωματιδίων - όπως το Stanford Linear Accelerator (SLAC) που βρίσκεται στο Menlo Park της Καλιφόρνια. Οι επιταχυντές σωματιδίων δημιουργούν ποζιτρόνια χρησιμοποιώντας τεχνικές παραγωγής ζευγών ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων. Αυτό γίνεται με τη συντριβή μιας σχετικώς επιταχυνόμενης δέσμης ηλεκτρονίων σε έναν πυκνό στόχο βολφραμίου. Η δέσμη ηλεκτρονίων στη συνέχεια μετατρέπεται σε φωτόνια υψηλής ενέργειας που κινούνται μέσω του βολφραμίου και μετατρέπονται σε αντιστοιχισμένα σύνολα ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων. Το πρόβλημα πριν ο Δρ Σμιθ και άλλοι να δημιουργήσουν ποζιτρόνια είναι ευκολότερο από την παγίδευση, αποθήκευση, μεταφορά και χρήση τους αποτελεσματικά.
Εν τω μεταξύ, κατά τη διάρκεια της παραγωγής ζεύγους, το μόνο που έχετε κάνει είναι να συσκευάσετε μια ολόκληρη ενέργεια που συνδέεται με τη γη σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες πολύ πτητικών - αλλά εξαιρετικά ελαφρών - καυσίμων. Αυτή η διαδικασία από μόνη της είναι εξαιρετικά αναποτελεσματική και εισάγει σημαντικές τεχνικές προκλήσεις που σχετίζονται με τη συσσώρευση αρκετών αντι-σωματιδίων για να τροφοδοτήσει ένα διαστημικό σκάφος ικανό να ταξιδέψει στο Μεγάλο Πέρα από τις ταχύτητες καθιστώντας δυνατή τον μεγάλο διαστημικό ανιχνευτή - και τον ανθρώπινο διαχωρισμό. Πώς είναι δυνατόν να παιχτούν όλα αυτά;
Σύμφωνα με τον Δρ Σμιθ, «για πολλά χρόνια οι φυσικοί έχουν συμπιέσει τα ποζιτρόνια από τους στόχους του βολφραμίου συγκρούοντας τα ποζιτρόνια με την ύλη, επιβραδύνοντάς τα κατά χίλιες περίπου για χρήση σε μικροσκόπια υψηλής ανάλυσης. Αυτή η διαδικασία είναι τρομερά αναποτελεσματική. μόνο το ένα εκατοστό των ποζιτρονίων επιβιώνουν. Για τα διαστημικά ταξίδια πρέπει να αυξήσουμε την απόδοση επιβράδυνσης κατά τουλάχιστον ένα παράγοντα χίλια. Μετά από τέσσερα χρόνια σκληρής δουλειάς με ηλεκτρομαγνητικές παγίδες στα εργαστήριά μας, ετοιμαζόμαστε να συλλάβουμε και να ψύξουμε πέντε τρισεκατομμύρια ποζιτρόνια ανά δευτερόλεπτο τα επόμενα χρόνια. Οι μακροπρόθεσμοι στόχοι μας είναι πέντε τετρα-τρισεκατομμύρια ποζιτρόνια ανά δευτερόλεπτο. Σε αυτό το ρυθμό θα μπορούσαμε να τροφοδοτήσουμε την πρώτη μας πτήση με καύσιμα ποζιτρονίων στο διάστημα μέσα σε λίγες ώρες. "
Παρόλο που είναι αλήθεια ότι ο κινητήρας αφανισμού ποζιτρονίων απαιτεί επίσης προωθητικό (συνήθως με τη μορφή συμπιεσμένου αερίου υδρογόνου), η ίδια η ποσότητα του προωθητικού μειώνεται σχεδόν στο 10 τοις εκατό από αυτό που απαιτείται από έναν συμβατικό πύραυλο - καθώς δεν απαιτείται οξειδωτής για να αντιδράσει με το καύσιμο. Εν τω μεταξύ, τα μελλοντικά σκάφη ενδέχεται να είναι σε θέση να αποσπάσουν το προωθητικό από τον ηλιακό άνεμο και το διαστρικό μέσο. Αυτό θα πρέπει επίσης να οδηγήσει σε σημαντική μείωση του βάρους εκτόξευσης τέτοιων διαστημοπλοίων.
Γράφτηκε από τον Jeff Barbour
