Hvordan Antimatter Rumfartøjer Vil Fungere

{h1}

Antimatter har evnen til at gemme utrolige mængder energi i et meget lille rum. Se hvordan det vil fungere.

"Ingeniørvirksomhed, stå ved for warp-drev"Med denne kommando forberedte" Star Trek "-besætningen fra USS Enterprise at kaste rumskibet gennem kosmos ved superluminale hastigheder. Warp-drev er en anden af ​​disse science fiction teknologier, som teleportation og tidsrejser, der har nogle videnskabelige grundlag. Det er netop ikke opnået endnu. Forskere arbejder dog på at udvikle en interstellær rumfartøjsmotor, der ligner virksomhedens materie-antimattermotor.

Ingen motor vil sandsynligvis generere superluminale hastigheder; fysikens love forhindrer os i at gøre det, men vi vil være i stand til at gå mange gange hurtigere end vores c-urrent fremdriftsmetoder tillader. En materie-antimatter motor vil tage os langt ud over vores solsystem og lade os nå nærliggende stjerner i en brøkdel af tiden, det ville tage et rumfartøj fremdrevet af en væske-hydrogenmotor, som den, der bruges i rumfærgen. Det er ligesom forskellen mellem at køre en Indy racerbil og en 1971 Ford Pinto. I Pinto kommer du til sidst til målstregen, men det vil tage 10 gange længere end i Indy bilen.

I denne artikel vil vi kigge et par årtier i fremtiden for rumrejser for at se på en antimatter rumfartøjer, og find ud af, hvad antimatter faktisk er, og hvordan det vil blive brugt til et avanceret fremdriftssystem.

-

Hvad er antimatter?

I dette sammensatte billede af krabbe-nebulaen drives materiel og antimateriel næsten til lysets hastighed af krabbepulsar. Billederne kom fra NASAs Chandra X-ray Observatory og Hubble Space Telescope.

I dette sammensatte billede af krabbe-nebulaen drives materiel og antimateriel næsten til lysets hastighed af krabbepulsar. Billederne kom fra NASAs Chandra X-ray Observatory og Hubble Space Telescope.

Dette er ikke et trick spørgsmål. Antimatter er præcis det, du måske tror det er - det modsatte af det normale spørgsmål, hvoraf størstedelen af ​​vores univers er lavet. Indtil for nylig blev tilstedeværelsen af ​​antimatter i vores univers anset for at være kun teoretisk. I 1928, britisk fysiker Paul A.M. Dirac revideret Einsteins berømte ligning E = mc². Dirac sagde, at Einstein ikke fandt, at "m" i ligningen - masse - kunne have negative egenskaber såvel som positive. Diracs ligning (E = + eller - mc2) tilladt for eksistensen af ​​anti-partikler i vores univers. Forskere har siden bevist, at der findes flere anti-partikler.

Disse anti-partikler er bogstaveligt spejle billeder af det normale stof. Hver anti-partikel har samme masse som den tilsvarende partikel, men de elektriske ladninger er omvendt. Her er nogle antimatteropdagelser fra det 20. århundrede:

  • positroner - Elektroner med en positiv i stedet for negativ ladning. Opdaget af Carl Anderson i 1932 var positrons det første bevis på, at antimateriet eksisterede.
  • Anti-protoner - Protoner, der har en negativ i stedet for den sædvanlige positive ladning. I 1955 producerede forskere ved Berkeley Bevatron et antiproton.
  • Anti-atomer - Sammenkobling af positroner og antiprotoner, skabte forskere fra CERN, Den Europæiske Organisation for Nuklear Forskning, det første anti-atom. Ni anti-hydrogenatomer blev oprettet, der hver varede kun 40 nanosekunder. Fra 1998 skiftede CERN forskere produktionen af ​​anti-hydrogenatomer til 2000 pr. Time.

Når antimatter kommer i kontakt med det normale stof, kolliderer disse lige, men modsatte partikler for at producere en eksplosion, der udsender ren stråling, der bevæger sig ud af eksplosionspunktet ved lysets hastighed. Begge partikler, der skabte eksplosionen, er fuldstændigt udslettede og efterlader andre subatomære partikler. Eksplosionen, der opstår, når antimateriel og materie interagerer overfører hele massen af ​​begge objekter til energi. Forskere mener, at denne energi er stærkere end nogen, som kan genereres af andre fremdriftsmetoder.

Så hvorfor har vi ikke bygget en materie-antimatter reaktionsmotor? Problemet med at udvikle antimatter fremdrift er, at der er mangel på antimateri, der eksisterer i universet. Hvis der var lige store mængder stof og antimatter, ville vi sandsynligvis se disse reaktioner omkring os. Da antimatter ikke eksisterer omkring os, ser vi ikke det lys, der ville opstå som følge af at det kolliderer med materien.

Det er muligt, at partikler overhøjede anti-partikler på tidspunktet for Big Bang. Som anført ovenfor ødelægger kollisionen af ​​partikler og anti-partikler begge. Og fordi der måske har været flere partikler i universet til at begynde med, er det alt, hvad der er tilbage. Der kan ikke være nogen naturligt eksisterende anti-partikler i vores univers i dag. Forskere opdagede dog en mulig deponering af antimateriel nær galaksens centrum i 1977. Hvis det eksisterer, ville det betyde, at antimateriet eksisterer naturligt, og behovet for at lave vores eget antimatter ville blive elimineret.

For nu skal vi lave vores egen antimatter.Heldigvis er der teknologi til rådighed til at skabe antimateriel ved brug af høj-energi partikel colliders, også kaldet "atom smashers." Atommaskere, som CERN, er store tunneler foret med kraftige supermagneter, der cirkler rundt for at fremdrive atomer ved nærlyshastigheder. Når et atom sendes gennem denne accelerator, smelter det ind i et mål og skaber partikler. Nogle af disse partikler er antipartikler, der adskilles af magnetfeltet. Disse høj-energi partikelacceleratorer producerer kun et eller to picogrammer af antiprotoner hvert år. Et picogram er en trillionth af et gram. Alle de antiprotoner, der produceres på CERN om et år, ville være nok til at tænde en 100 watt elektrisk pære i tre sekunder. Det vil tage tonsvis af antiprotoner at rejse til interstellære destinationer.

Matter-Antimatter Engine

Antimatter rumfartøjer som den i dette kunstner koncept kunne bære os ud over solsystemet med fantastiske hastigheder.

Antimatter rumfartøjer som den i dette kunstner koncept kunne bære os ud over solsystemet med fantastiske hastigheder.

NASA er muligvis kun få årtier væk fra at udvikle et antimatter rumfartøj, der ville reducere brændstofomkostningerne til en brøkdel af, hvad de er i dag. I oktober 2000 annoncerede NASA-videnskabsmænd tidlige designs til en antimattermotor, der kunne generere enorme fremskridt med kun små mængder antimatter, der brændte det. Mængden af ​​antimatter, der er nødvendig for at levere motoren til et års rejse til Mars, kunne være så lidt som en milliontedel af gram, ifølge en rapport i den måneds udgave af Journal of Propulsion and Power.

Matter-antimatter fremdrift vil være den mest effektive fremdrift nogensinde udviklet, fordi 100 procent af materiens masse og antimatter omdannes til energi. Når materiel og antimateriel kolliderer, frigiver den energi, der frigives ved deres udsletting, ca. 10 milliarder gange den energi, som kemisk energi, såsom brint og iltforbrænding, den slags, der bruges af rumfærgen, frigiver. Matter-antimatter reaktioner er 1.000 gange kraftigere end kernekraftfission produceret i atomkraftværker og 300 gange kraftigere end atomfusionsenergi. Så materiale-antimatter-motorer har potentialet til at tage os længere med mindre brændstof. Problemet er at oprette og lagre antimatteren. Der er tre hovedkomponenter til en materie-antimatter motor:

  • Magnetiske opbevaringsringe - Antimatter skal adskilles fra det normale stof, så opbevaringsringe med magnetfelter kan flytte antimatteren rundt om ringen, indtil det er nødvendigt for at skabe energi.
  • Feed system - Når rumfartøjet har brug for mere strøm, vil antimatteren blive frigivet for at kollidere med et mål af materie, som frigiver energi.
  • Magnetisk raket dyse propeller - Som en partikelkollider på jorden vil en lang magnetisk dyse flytte energien skabt af materie-antimatteren gennem en thruster.

Hvordan Antimatter Rumfartøjer vil fungere: antimatter

Opbevaringsringene på rumfartøjet vil holde antimatteren.

Ca. 10 gram antiprotoner ville være nok brændstof til at sende et bemandet rumfartøj til Mars om en måned. I dag tager det næsten et år for et ubemandet rumfartøj at nå Mars. I 1996, den Mars Global Surveyor tog 11 måneder at ankomme til Mars. Forskere mener, at hastigheden af ​​et materiel-antimatterdrevet rumfartøj ville gøre det muligt for mennesket at gå, hvor ingen har været før i rummet. Det ville være muligt at lave ture til Jupiter og endda ud over heliopausen, det punkt, hvor solens stråling slutter. Men det vil stadig vare lang tid, før astronauterne spørger deres stjerneskibs rorsmand for at tage dem til kædehastighed.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com