Двигатель, способный работать на топливе из так называемой антиматерии, еще недавно относили исключительно к области научной фантастики. Однако физики Ронан Кини и Чжан Вэй Мин полагают, что часть ключевых компонентов подобной конструкции может быть изготовлена на основе технологий сегодняшнего дня. По крайней мере, так говорят подсчеты ученых.
Как мы помним, кроме вещества в нашей Вселенной есть еще и антивещество. И хотя его куда меньше, чем обычной материи, однако и из него можно извлечь пользу. По крайней мере, для постройки двигателя межпланетного корабля.
Так вот, при контакте частиц обычного вещества и антивещества происходит их аннигиляция. При этом выделяется энергия, в тысячи раз превышающая выброс при ядерной реакции и в миллиарды раз - при сжигании углеводородов. Таким образом, если бы удалось сконструировать двигатель, работающий на основе антиматерии, это стало бы настоящим прорывом и открыло бы перед человечеством невиданные перспективы.
По словам специалистов, термоядерный реактор, работающий на дейтерии и тритии, способен генерировать количество энергии, равное 6×1011 джоулей на грамм водорода, то есть в 10 миллионов раз больше, чем химические ракеты. Некогда ученый Марк Миллис рассчитал, что энергозатраты на запуск космического корабля к Альфе Центавра составят 1018 джоулей, что эквивалентно годовому потреблению электроэнергии всем человечеством.
Однако "антитопливо" пока остается безумно дорогим: получение одного миллиграмма позитронов обходится в 25 миллионов американских долларов. Ученые не оставляют эту идею, но считают, что можно пока сосредоточиться на конструировании и использовании отдельных компонентов такого двигателя, что обойдется значительно дешевле.
Например, скорость, которую способна развивать ракета, зависит от скорости истечения газа, отношения общей массы носителя к массе топлива и многих других составляющих. Кини и Чжан рассмотрели только первый фактор, а именно скорость, с которой частицы, порожденные аннигиляцией протонов с антипротонами, вылетают из камеры сгорания. Они предположили, что этот процесс, скорее всего, будет контролироваться магнитным полем, которое придаст частицам нужное направление при пролете сквозь сопло. Так что в конечном итоге этот параметр определяется первоначальным вектором скорости вылетающих частиц и особенностями конструкции сопла.
Проводившиеся ранее теоретические расчеты показали, что хотя сами частицы способны развивать 90 процентов скорости света и даже превышать этот предел, при прохождении их через "магнитные сопла" эффективность составит всего 36 процентов, что позволит разгонять частицы до примерно 30 процентов световой скорости. Это значение весьма далеко от фантастических показателей.
Между тем, Кини и Чжану при помощи новейшей программы GEANT4 удалось получить более точные результаты. И они выглядят весьма многообещающими. Так, несмотря на то, что собственная максимальная скорость частиц, полученных при таких условиях, может достигать 80 процентов скорости света, скорость их истечения из магнитного сопла может подниматься до 70 процентов световой. Для достижения этих показателей потребуется магнитное поле, индукция которого равна 12 тесла - с учетом современных технологий это вполне реальная цифра, утверждают исследователи.
Но, разумеется, говорить об использовании антивещества в качестве топлива пока рано. И если получать его искусственным путем чересчур накладно, то почему бы не заняться его добычей в космосе? Есть доказательства того, что наша Земля окружена поясом античастиц. Так отчего бы не заняться их "ловлей", спрашивают Кини и Чжан.
Однако не все так просто, как кажется. За два года работы детекторы обнаружили в так называемом "поясе антипротонов" 28 античастиц. По научным меркам это не так уж мало, но для того, чтобы зарядить "антитопливом" ракеты, такого количества антивещества явно окажется недостаточно... В общем, поживем - увидим.
