אם אתם מחפשים לבנות חללית עוצמתית, אין דבר טוב יותר מאנטי-חומר. המכון לתפיסות מתקדמות של נאס"א מממן צוות חוקרים שינסה לתכנן חללית מונעת-חומר עלולה להימנע מכמה מבעיות אלה.
רוב אוניות הכוכבים שמכבדות את עצמן בסיפורי מדע בדיוני משתמשים בחומר אנטי כדלק מסיבה טובה - זהו הדלק החזק ביותר הידוע. בעוד שנדרשים טונות של דלק כימי כדי להניע משימה אנושית למאדים, רק עשרות מיליגרם אנטי-חומר יעשו (מיליגרם הוא כאלף-אלף ממשקלו של חתיכה של סוכריות ה- M&M המקורית).
עם זאת, במציאות כוח זה מגיע עם מחיר. יש תגובות אנטי-חומר המייצרות תקיעות של קרני גמא אנרגיה גבוהה. קרני גאמה הן כמו קרני רנטגן על סטרואידים. הם חודרים חומר ומפרקים מולקולות בתאים, כך שהם לא בריאים להיות בסביבה. קרני גאמה באנרגיה גבוהה יכולות גם להפוך את המנועים לרדיואקטיביים על ידי פיצול אטומי חומר המנוע.
מכון נאס"א למושגים מתקדמים (NIAC) מממן צוות חוקרים העובד על תכנון חדש לחללית המונעת על ידי אנטי-חומר, הנמנע מתופעת לוואי מגעילה זו על ידי ייצור קרני גאמה עם אנרגיה נמוכה בהרבה.
אנטי-חומר נקרא לעיתים תמונת הראי של חומר רגיל מכיוון שהוא אמנם נראה כמו חומר רגיל, אך תכונות מסוימות מתהפכות. לדוגמא, אלקטרונים רגילים, החלקיקים המוכרים הנושאים זרם חשמלי בכל דבר, החל בטלפונים סלולריים ועד טלוויזיות פלזמה, הם בעלי מטען חשמלי שלילי. אנטי אלקטרונים יש מטען חיובי, כך שמדענים כינו אותם "פוזיטרונים".
כאשר אנטי-חומר נפגש עם החומר, שניהם מחוסלים כהרף עין של אנרגיה. ההמרה השלמה הזו לאנרגיה היא זו שהופכת את האנטי-חומר לחזק כל כך. אפילו התגובות הגרעיניות שמפעילות פצצות אטום מגיעות בשנייה רחוקה, כאשר רק כשלושה אחוזים מהמסה שלהם מומרים לאנרגיה.
תכנון חללי חלל המונע בעבר על ידי אנטי-חומר, שימש אנטי-פרוטונים, המייצרים קרני גאמה באנרגיה גבוהה כאשר הם משמידים. העיצוב החדש ישתמש בפוזיטרונים, שהופכים קרני גאמה עם פחות מ -400 אנרגיה.
המחקר של NIAC הוא מחקר ראשוני כדי לבדוק אם הרעיון בר ביצוע. אם זה נראה מבטיח, וכספים זמינים לפיתוח בהצלחה של הטכנולוגיה, לחללית המונעת על ידי פוזיטרון יהיו יתרונות זוגיים על פני התוכניות הקיימות למשימה אנושית למאדים, שנקראת "Mission Reference Mars".
"היתרון המשמעותי ביותר הוא בטיחות רבה יותר," אמר ד"ר ג'רלד סמית ממחקר Positronics, LLC, בסנטה פה, ניו מקסיקו. משימת הייחוס הנוכחית קוראת לכור גרעיני להנעה את החללית למאדים. זה רצוי מכיוון שהנעה גרעינית מקטינה את זמן הנסיעה למאדים, מה שמגביר את הבטיחות עבור הצוות על ידי צמצום החשיפה שלהם לקרניים קוסמיות. כמו כן, חללית המונעת כימית שוקלת הרבה יותר ועולה הרבה יותר לשיגור. הכור מספק גם כוח רב למשימה של שלוש שנים. אבל כורים גרעיניים הם מורכבים, כך שיותר דברים עלולים להשתבש במהלך המשימה. "עם זאת, הכור של הפוזיטרון מציע את אותם יתרונות אך הוא פשוט יחסית," אמר סמית ', חוקר מוביל במחקר ה- NIAC.
כמו כן, כורים גרעיניים הם רדיואקטיביים גם לאחר שנגמר הדלק שלהם. לאחר שהאוניה מגיעה למאדים, מתכננת משימת ההפניה היא לכוון את הכור למסלול שלא יפגוש כדור הארץ לפחות מיליון שנה, אז הקרינה השורית תקטן לרמות בטוחות. עם זאת, אין קרינת שאריות בכור פוזיטרון לאחר שנגמר הדלק, ולכן אין חשש בטיחותי אם כור הפוזיטרון שבילה צריך להיכנס בטעות לאטמוספירה של כדור הארץ, לפי הצוות.
זה יהיה בטוח יותר להשקה. אם רקטה הנושאת כור גרעיני מתפוצצת, היא עלולה לשחרר חלקיקים רדיואקטיביים לאטמוספרה. "חללית הפוזיטרון שלנו הייתה משחררת הבזק של קרני גאמה אם היא תתפוצץ, אבל קרני הגמא ייעלמו ברגע. לא יהיו חלקיקים רדיואקטיביים שיסחפו על הרוח. ההבזק יוגבל גם לאזור קטן יחסית. אזור הסכנה יהיה כקילומטר (בערך קילומטר וחצי) סביב החללית. רקטה רגילה גדולה המופעלת בכימיה יש אזור סכנה בערך באותו גודל, בגלל כדור האש הגדול שיגרום להתפוצצותו ", אמר סמית '.
יתרון משמעותי נוסף הוא המהירות. חללית משימת ההפניה תעביר אסטרונאוטים למאדים בעוד כ -180 יום. "העיצובים המתקדמים שלנו, כמו ליבת הגז ותפיסות המנוע האבלטיבי, עלולים לקחת אסטרונאוטים למאדים במחצית הזמן ההוא, ואולי אפילו תוך 45 יום," אמר קירבי מאייר, מהנדס מחקרי פוזיטרוניק במחקר.
מנועים מתקדמים עושים זאת על ידי הפעלת חם, מה שמגביר את היעילות שלהם או את "הדחף הספציפי" (Isp). ISP הוא "מיילים לגלון" של רקטות: ככל ש- ISP גבוה יותר, כך תוכל ללכת מהר יותר לפני שתשתמש באספקת הדלק שלך. הטילים הכימיים הטובים ביותר, כמו המנוע הראשי של מעבורת החלל של נאס"א, יוצאים לכל היותר בסביבות 450 שניות, מה שאומר שקיליון דלק יפיק קילוגרם של דחיפה למשך 450 שניות. כור גרעיני או פוזיטרון יכול לעשות מעל 900 שניות. המנוע האבלטיבי, שמאדה את עצמו לאט לייצר דחף, יכול להגיע לגובה של 5,000 שניות.
אתגר טכני אחד למימוש חללית פוזיטרון הוא העלות לייצור הפוזיטרון. בגלל השפעתו המרהיבה על חומר רגיל, אין הרבה אנטי-חומר שיושב סביב. בחלל הוא נוצר בהתנגשויות של חלקיקים מהירים הנקראים קרניים קוסמיות. על כדור הארץ צריך ליצור אותו במאיצי החלקיקים, מכונות אדירות המנפצות אטומים יחד. בדרך כלל משתמשים במכונות כדי לגלות כיצד היקום פועל ברמה עמוקה ועקרונית, אך ניתן לרתום אותם כמפעלים נגד חומר.
"אומדן גס לייצור 10 מיליגרם הפוזיטרון הנחוץ למשימת מאדים אנושית הוא כ -250 מיליון דולר בטכנולוגיה שנמצאת כעת בפיתוח," אמר סמית '. עלות זו עשויה להיראות גבוהה, אך יש לקחת בחשבון כנגד העלות הנוספת לשיגור רקטה כימית כבדה יותר (עלויות השיגור הנוכחיות הן כ- 10,000 $ לפאונד) או בעלות הדלק והפיכת הכור הגרעיני. "בהתבסס על הניסיון בטכנולוגיה גרעינית, נראה סביר לצפות כי עלויות הייצור של פוזיטרון יירדו עם יותר מחקרים," הוסיף סמית '.
אתגר נוסף הוא אחסון מספיק פוזיטרונים בחלל קטן. מכיוון שהם מחסלים חומר רגיל, אתה לא יכול פשוט למלא אותם בבקבוק. במקום זאת יש להכיל אותם בשדות חשמליים ומגנטיים. "אנו מרגישים בטוחים כי באמצעות תוכנית ייעודית למחקר ופיתוח ניתן להתגבר על אתגרים אלה," אמר סמית '.
אם זה כך, אולי האנשים הראשונים שהגיעו למאדים יגיעו לחלליות המופעלות על ידי אותו מקור שירה ספינות כוכבים על פני היקומים של חלומות המדע הבדיוני שלנו.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א
