http://www.physorg.com/news64499584.html
Статья на английском, суть в том, что при анигиляции позитронов выделяется гораздо менее энергиное гамма излучение.
Производство позитронов также менее сложно чем антиводорода.
Проблема в долговременном хранении, но и она может быть решена!
Авторы предлагают использовать позитронный двигатель для пилотируемого полета на Марс.
Да, но если бабахнет - то уж бабахнет! Интересно, на сколько мегатонн потянет такой аппарат?
В целом идея какая-то странная. Напоминает использование ядерного реактора для прогрева рабочего вещества - в концепции всё гладко, а в реале всегда какая-нибудь бяка вылезает.
Пусть приходят когда нальют в стакан 250мл электронов.
Отдельно от атомов или как? Если отдельно, то...
"Тройной электронный бурбон, смешать и не взбалтывать!" :D
Вот интересно, а мощности затрачиваемой на просто удержание электронов в стаканчике в течении пары недель, хватит на переброску одного космонавта на Марс, или всё же нет?
Оригинал здесь (обратите внимание откуда ссылка!):
http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2006/antimatter_spaceship.html
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/2780.jpg)(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/2781.jpg)
Вот еще интересно:
Цитировать"A rough estimate to produce the 10 milligrams of positrons needed for a human Mars mission is about 250 million dollars using technology that is currently under development," said Smith.
10 миллиграм позитронов будут стоить порядка 250 миллионов долларов. В принципе совсем недорого, если сравнить с эквивалентным количеством химического топлива _на орбите_. Интересно откуда они эти цифры взяли. Правда признаются что хранить позитроны еще не научились.
Но вообще-то не сказано ничего конкретного, только радужные перспективы, если денег дадут то есть:
ЦитироватьIf it looks promising, and funds are available...
Цитировать"We feel confident that with a dedicated research and development program, these challenges can be overcome,"
Извиняюсь за цинизм, но похоже на попытку спасти очередную программу от закрытия, показав ее связь с пилотируемым полетом на Марс.
Ничего хорошего лично я не вижу. Объясню почему:
10 миллиграммов надо
а) сохранить;
б) приподнять над Землёй;
в) сделать так, чтоб они не убежали в ненужном направлении в течении нескольких месяцев полёта на Марс.
А это значит, нужна целая электростанция вырабатывающая достаточную мощность для поддержания этого хозяйства в порядке. ГЭС в космос не запустишь, значит это будет АЭС. С собственной очень нехилой массой. В результате, 10 миллиграммов на орбите будут стоить не меньше такой же химической ракеты, а опасность от них будет больше в разы, т.к. технология использования и хранения - неотработана, и одна авария даст результаты рядом с которыми Чернобыль покажется ерундой.
не-не-не, речь идёт о хранении позитрония - вещества, состоящего только из электронов и позитронов, без нуклонов. Плотность такого вещества много меньше плотности водорода (условно говоря - в миллион раз, тысячу раз даёт отношение масс атомов позитрония и водорода, и ещё тысячу - изменение параметров волновой функции). В обычных условиях время жизни позитрония - микросекунды, но, в отличие от радиоактивных ядер, на время жизни позитрония влияет как температура, так и магнитное поле. При достижении температур в 0,001 К и в полях порядка 3-5 Тесла время жизни может быть порядка месяцев.
Во всех остальных отношениях позитроний - обычное вещество, может даже вступать в хим. реакции. Например, возможна ионная решётка, по типу гидридов металлов, где вместо протонов будут позитроны.
Главное - придумать, какими квантовыми запретами можно воспользоваться для достижения максимального времени жизни. Например, существуют парапозитроний (с параллельными спинами частиц) и ортопозитроний (с антипараллельными). Мало того, что они распадаются с разной скоростью, так один распадается на два гамма-кванта с энергией, равной массе электрона, а другой - на три, с меньшими энергиями.
Цитироватьне-не-не, речь идёт о хранении позитрония - вещества, состоящего только из электронов и позитронов, без нуклонов. Плотность такого вещества много меньше плотности водорода (условно говоря - в миллион раз, тысячу раз даёт отношение масс атомов позитрония и водорода, и ещё тысячу - изменение параметров волновой функции). В обычных условиях время жизни позитрония - микросекунды, но, в отличие от радиоактивных ядер, на время жизни позитрония влияет как температура, так и магнитное поле. При достижении температур в 0,001 К и в полях порядка 3-5 Тесла время жизни может быть порядка месяцев.
Во всех остальных отношениях позитроний - обычное вещество, может даже вступать в хим. реакции. Например, возможна ионная решётка, по типу гидридов металлов, где вместо протонов будут позитроны.
Главное - придумать, какими квантовыми запретами можно воспользоваться для достижения максимального времени жизни. Например, существуют парапозитроний (с параллельными спинами частиц) и ортопозитроний (с антипараллельными). Мало того, что они распадаются с разной скоростью, так один распадается на два гамма-кванта с энергией, равной массе электрона, а другой - на три, с меньшими энергиями.
Позитрон - это античастица электрона. На сайте НАСА речь идет именно о позитронах.
ЦитироватьПозитрон - это античастица электрона.
Именно так, заблуждение, однако, думать, что аннигиляция всегда происходит мгновенно. При определённых условиях позитрон и электрон образуют устойчивую структуру, называемую позитронием. Время жизни парапозитрония при н.у. 10^-10, ортопозитрония 10^-7 секунды, т.е. 0,1 мкс
ЦитироватьЦитироватьПозитрон - это античастица электрона.
Именно так, заблуждение, однако, думать, что аннигиляция всегда происходит мгновенно. При определённых условиях позитрон и электрон образуют устойчивую структуру, называемую позитронием. Время жизни парапозитрония при н.у. 10^-10, ортопозитрония 10^-7 секунды, т.е. 0,1 мкс
Не беспокойтесь, по квантовой механнике у меня в университете была пятерка, и чем позитроний от позитрона отличается я в курсе. :lol:
ЦитироватьAnother challenge is storing enough positrons in a small space. Because they annihilate normal matter, you can't just stuff them in a bottle. Instead, they have to be contained with electric and magnetic fields. "We feel confident that with a dedicated research and development program, these challenges can be overcome," said Smith.
Перевод на русский нужен?
ЦитироватьГлавное - придумать, какими квантовыми запретами можно воспользоваться для достижения максимального времени жизни. Например, существуют парапозитроний (с параллельными спинами частиц) и ортопозитроний (с антипараллельными). Мало того, что они распадаются с разной скоростью, так один распадается на два гамма-кванта с энергией, равной массе электрона, а другой - на три, с меньшими энергиями.
ИМХО, тут мало чего можно придумать.
ВФ электрона и позитрона сильно перекрываются в позитронии в любом случае.
В обычных стабильных ядрах К-захват запрещен законом сохранения энергии... А тут-то - чем?
Нет, не нужен. Но это безнадёжно, потому что безнадёжно в принципе. :) Пусть они нальют в свою магнитную бутылку грамм электронов - задачка совершенно такая же. Набрать заряженных частиц СТОЛЬКО невозможно, потому что, какое бы ПОЛЕ ни удерживало их от разлёта, в итоге усилия принимает на себя конструкция из ВЕЩЕСТВА, которое удерживается вместе теми же электростатическими силами.
Последний гость - это я был...
Андрей Суворов
При достижении температур в 0,001 К и в полях порядка 3-5 Тесла время жизни может быть порядка месяцев. Терзают меня смутные сомнения... За месяц-то за счёт туннелирования не саннигилируют ли нахрен?
ЦитироватьВо всех остальных отношениях позитроний - обычное вещество, может даже вступать в хим. реакции. Например, возможна ионная решётка, по типу гидридов металлов, где вместо протонов будут позитроны.
ИМХО, исключено. Массы-то у электронов с позитронами равны, в позитронии e- и e+ "крутятся" по орбите вокруг центра масс, который как раз посередке между ними находится, равноправны они, так что о какой-то решётке ну очень сложно говорить.
И вообще, ИМХО, долгоживущая решетка из позитронов в принципе невозможна. Как-никак стабильность решеток обеспечивается именно квантовыми эффектами, перекрытием электронных облаков, а тут размеры электронных и позитронных облаков одинаковы... Проаннигилируют ведь к лешему в самые короткие сроки!
И что остаётся для хранения - только магнитная/электростатическая/магнитно-электростатическая ловушка а-ля Penning Trap. Ну, держали они там несколько сотен позитронов - но о миллиграммах и мечтать нечего (это я еще про неустойчивости молчу, и электростатическое "расталкивание").
Но главная проблема (даже если на секунду предположить, что хранить позитроны умеем) - гамма-кванты-то аннигиляционные весьма жёсткие! И как их в тягу конвертить?
Нет, если и появится когда-нибудь движок на антиматерии - то основным источником энергии будет именно аннигиляция протонов с антипротонами, а электрон-позитронная будет лишь неприятным побочных эффектом.
ЦитироватьНо главная проблема (даже если на секунду предположить, что хранить позитроны умеем) - гамма-кванты-то аннигиляционные весьма жёсткие! И как их в тягу конвертить?
Нет, если и появится когда-нибудь движок на антиматерии - то основным источником энергии будет именно аннигиляция протонов с антипротонами, а электрон-позитронная будет лишь неприятным побочных эффектом.
Если верить заметке, то старым испытанным способом, поглотить и энергию перевести через тепло в кинетическую струи обычного водорода.
ЦитироватьЕсли верить заметке, то старым испытанным способом, поглотить и энергию перевести через тепло в кинетическую струи обычного водорода.
Вот то-то и оно, что смысла в этом нет почти.
Масса реактора ЯРД от массы этих позитронов (с ловушкой) отличаться будет непринципиально.
А УИ - так и вовсе почти не будет.
Между прочим, на картинке видна некая структура (в шотландскую клетку), которая видимо будет воспринимать жёсткое гамма-излучение и превращать его в тепловое.
Про вес действительно скорее всего лучше не спрашивать...
К стати, от облучения жёстким гамма излучением от аннигиляции электронов вещество не станет радиоактивным ли? Просто интересно.
:D
ЦитироватьМежду прочим, на картинке видна некая структура (в шотландскую клетку), которая видимо будет воспринимать жёсткое гамма-излучение и превращать его в тепловое.
Про вес действительно скорее всего лучше не спрашивать...
К стати, от облучения жёстким гамма излучением от аннигиляции электронов вещество не станет радиоактивным ли? Просто интересно.
:D
Смотря какое. Можно взять такое, какое не станет в принципе.
Но для любого вещества эффект будет ничтожен.
ЦитироватьПри достижении температур в 0,001 К и в полях порядка 3-5 Тесла время жизни может быть порядка месяцев.
Я тут посмотрел что потребно для работы таких устройств.
Да, как раз средней атомной электростанции в количестве одна (1) штука хватит. Если повезёт, то оставшейся электроэнергии хватит и для электроснабжения небольшого (человек 5-10) экипажа.
http://www.membrana.ru/articles/technic/2006/04/17/160200.html
Цитироватьhttp://www.membrana.ru/articles/technic/2006/04/17/160200
.html
Когда в Американских фильмах человек регистрируется в гостиннице под именем Мистер Смит, то раздается дружный смех. А тут Мистер Смит дает интервью о сверхновом сверхэкономичном двигателе ...
Все это наводит на размышлизмы :shock:
:D :D :D :D
Цитироватьhttp://www.membrana.ru/articles/technic/2006/04/17/160200.html
Построить космический корабль на тяге анигиляции, на много сложней чем на термоядерной. Так что, если он когда то и будет построин то не раньше термодерных двигателей.
Проблема тут несколько тоньше!
НАСА и другие научные центры США давно занимаются проблемой получения и хранения антивещества - антиводорода.
Антиводород считался гораздо предподчтительнее позитронов поскольку более жесткое аннигиляционное излучение имеет меньшую длину пробега и двигатель становится компактнее.
Проблема анитиводорода в том что производство его крайне мало, количества требуемого для полета на Альфа-Центавру может быть наработано сегодняшними темпами за миллион лет!
Другое дело позитроны - получать их несравнимо легче, но вот как хранит - никто не знает.
К сожалению незнание иногда расценивается позитивно.
С другой стороны удивидельно что военные не заинтересовались, а ведь позитронные бомбы международными договорами не запрещены!
а вот еще безумная идея насчет хранения антипротонов:
надо создать разреженную протон-антипротонную плазму умеренной температуры (кэВ). Аннигиляция протона с антипротоном происходит за счет сильного взаимодействия, сечение аннигиляции - порядка сечений ядерных реакций, порядка барнов (1е-28 м2). Если создать протон-антипротонную плазму с плотностью n~1е+20 частиц/м3 при достаточно высокой температуре , чтобы не образовывались комплексы типа pp-, то среднее время пробега частиц до аннигиляции t~1/sigma*v*n составит вполне макроскопическую величину в 100-1000 секунд , плюс-минус порядок-полтора, чего должно хватить для выхода на орбиту например. Объемная плотность энергии за счет высокой энергоемкости аннигиляции составит величину порядка десятков ГДж/м3, то есть больше обычных химических топлив. А массовая плотность в Дж/кг будет вероятно больше химической даже с учетом магнитных систем удержания и прочих прибамбасов.
Аналогичный фокус можно провернуть и с электронами-позитронами, у них сечения аннигиляции тоже не самые большие, но за счет малой массы покоя низкая энергоемкость не будет оправдывать всей этой мороки.
С протон-антипротонной или электрон-позитронной плазмой - нереально АБСОЛЮТНО. Её не то что 100-1000 секунд - и 10 секунд не удержите. Предвижу вопрос - а как же термоядерные установки? Ответ простой: а там и не нужно абсолютное удержание. Потери плазмы на стенки есть всегда, и если неустойчивости еще можно в принципе задавить, то диффузионные потери неустранимы. В термоядерной установке плазма на стенку понемногу высыпается, ну и ничего страшного - это небольшая доля общей её массы, и затраты будут возмещены с помощью инжекции. А "антиплазмой" всё куда хуже.
ЦитироватьПроблема тут несколько тоньше!
Да, наибольшая энергопроизводительность характерна, для ядерных реакций аннигиляции: где 1 кг массы вещества и антивещества при полной аннигиляции должны выделить примерно 910 кДж энергии, что более чем на два порядка превышает энергопроизводительность термоядерных реакций. Но в отличии от термоядерной проблемы решения задачи создания аннигиляционных установок представляется более сложной из-за того, что не решены принципиальные вопросы производства и удержания антивещества.
Получение антивещества в лабораторных условиях потребует разрешения таких проблем, как получение элементарных античастиц, синтезирование из этих античастиц химических элементов антивещества в плазменном состоянии, охлаждение плазмы, ожижения и затем отвердения антивещества. Естественно, что все перечисленные процессы должны при этом проходить без контактов антивещества со стенками установок. Это условие и является одним из решающих в проблеме получения антивещества.
Ну, если плазма будет из антиэлектронов (позитронов) то её-то удержать будет технически сравнительно просто - даже за счёт обычных электростатических сил.
Но для полётов эта штука не будет годиться ещё очень и очень долго.
К стати, изобретатели аннигиляционной ракеты на своём детище собрались с Земли взлетать.
И якобы при аварии всё будет безопасно. Рассуждают о какой-то полумильной зоне, за которой будет сравнительно безопасно...
В порядке рассмотрения этого бреда, предлагаю прикинуть вот что:
Скажем, взрывается хранилище антивещества (взрыв действительно не очень сильный, в пределах небольшой атомной бомбы). Гамма кванты разогревают до температуры кипения жидкий водород бака (большую его часть) и испаряют часть конструкций ракеты (в частности электроустановку - атомный реактор). Что дальше? Дальше взрывается водород - его взрывом антивещества основательно перемешает с кислородом воздуха.
В результате рванёт так, что от стартовой площадки не останется даже воспоминаний. И в довершение всех прелестей, окружающую местность загадит парами испарённого атомного реактора.
нейромантик
ЦитироватьНу, если плазма будет из антиэлектронов (позитронов) то её-то удержать будет технически сравнительно просто - даже за счёт обычных электростатических сил.
Нет. Или это не плазма, или электростатикой её практически не удержать. Одно из двух, третьего не дано.
Если не плазма, а просто сборище позитронов - можно попробовать электростатикой удержать, но удастся хранить совершенно ничтожные количества.
ЦитироватьВ порядке рассмотрения этого бреда, предлагаю прикинуть вот что
Почему-то мне кажется, что гамма-излучение аннигиляционной вспышки мгновенно ионизирует водород, и никакой химреакции Н2+О2 просто не будет. Да и потом, химвзрыв десятков тонн водорода на фоне мощного ядерного взрыва вряд ли кто заметит - разница мощностей на порядки, и уж точно никто не будет морочить себе голову по этому поводу.
ЦитироватьПроблема тут несколько тоньше!
НАСА и другие научные центры США давно занимаются проблемой получения и хранения антивещества - антиводорода.
Антиводород считался гораздо предподчтительнее позитронов поскольку более жесткое аннигиляционное излучение имеет меньшую длину пробега и двигатель становится компактнее.
Проблема анитиводорода в том что производство его крайне мало, количества требуемого для полета на Альфа-Центавру может быть наработано сегодняшними темпами за миллион лет!
Другое дело позитроны - получать их несравнимо легче, но вот как хранит - никто не знает.
Не то слово, проблема здесь на много шире чем может показаться на первый взгляд.
Давайте рассмотрим подробней проблему получения и хранения антивещества. :!: Да уже на ускорителях были получены и исследованы свойства антипротона – ядра антиводорода, ядер антидейтерия и антигелия. Но пока установок нет для получения пучков этих – антиядер, но, когда онибудут созданы, проблема получения упомянутых антиэлементов окажется, по-видимому, разрешимой.
:arrow: Дело в том, что оснастить полученные "янтиядер", антиэлектронами (позитронами – частицами, равными по массе электронам, но имеющие положительный заряд) значительно проще.
:arrow: Позитроны научились уже не только получать, но и накапливать в значительных количествах в так называемых "накопительных кольцах" – кольцевых магнитных системах, напоминающих ускорители.
:idea: Итак, далее смешивая "янтиядера" и позитроны, можно получить нейтральную плазму антивещесива.
Как известно, плазма при магнитной изоляции может продолжительное время не вступать в контакты со стенками камер. Но, к сожалению, такое антивещество еще не может считаться пригодным для хранения на борту космической ракеты. Дело в том, что необходимо разработать процесс охлаждения, вплоть до отвердения. Возьмем антидейтерий, т.к. твердый антидейтерий обладает достаточной плотностью для того, чтобы его можно было разместить в межзвездной ракете.
:arrow: В принципе контейнеры для его хранения даже не обязательны. Сферические или цилиндрические глыбы антидейтерия будет удерживаться вблизи корабля с помощью электростатических полей определенной формы при динамическом регулировании.
:?: Но опять же если, антивещество даже будет храниться во внутренней части корабля, то в настоящее время нет представлений о том, каким способом подавать его в зону реакций.
1 способ. Может быть, будут пригоден "простой" метод эрозии антивещества вследствие взаимодействия с ним потока вещества, захваченного массозаборником.
2 способ. Эрозийного разгона антивещества с помощью лазерных установок. Разгон необходим и для организации реакции аннигиляции, и для получения необходимого КПД преобразования энергии в тягу.
:idea: Теперь об энергии антивещества, установлено, что доля "чистой" аннигиляции, т.е. перехода протонов и антипротонов непосредственно в излучение при энергии их взаимодействия 1,6 ГэВ, что составляет 30% и растет при дальнейшем увеличении этой энергии.
:arrow: При взаимодействии "покоящихся", т.е. имеющих очень небольшую энергию, частиц и "чистых" античастиц, аннигиляции нет совсем. В место этого протоны и антипротоны последовательно рождают "пи - мезоны", и "µ - мезоны", а затем еще электронно-позитронные пары, которые и завершают аннигиляцию, перехода в излучение. Отрицательные и положительные "пи - мезоны" ("элементарные" частицы, масса которых в 273 раза больше массы электрона) образуют при этом на короткое время нейтральные пары – мезоатомы, которые вообще не фокусируются магнитными полями. То же самое касается "µ - мезонов" и электронно-позитронных пар.
:idea: Но это не всё, надо отметить что расстояние, проходимое веществом и антивеществом в процессе аннигиляции и ускорении, должно будет равняться нескольким километрам, т.к. требуется аннигиляция и ускорение квантового потока. Следовательно, это должно происходить вне приделов корабля и взаимодействовать с ним лишь посредством электромагнитных сил.
:arrow: И еще образование несфокусированных квантов электромагнитного излучения на промежуточных и завершающей стадиях, аннигиляции требует создания фокусирующего устройства. Фокусировка электромагнитного излучения может производиться с помощью твердых поверхностей. Например, даже самый лучший отражатель коротковолнового светового излучения (фиолетовая область) видимого спектра – это полированный алюминий – поглощает при длине волны 0,2 мкм, около 60% падающего потока, а серебряные зеркала вообще не годятся т.к. поглощают 90% излучения.
:arrow: Здесь нужны совершенно другие подходы для решения проблемы фокусировки электромагнитного излучения, например отражающие лазерные кристаллические системы. Где поглощаемое в кристаллах коротковолновое излучение преобразуется и высвечивается в виде когерентного (синхронного) излучения с большой длиной волны, которые намного легче фокусировать. К сожалению, эти весьма перспективные устройства непригодны из-за большой массы и сложности конструкции.
P. S.
Возникает вопрос, на сколько реально создание такого аппарата с таким двигателем.
Возможность же создание таких ракет будет находиться в тесной зависимости от успехов фундаментальных и прикладных исследований. Особое место в этих занимают результаты фундаментальных работ по теории поля, элементарных частиц, особенно кварков и лептонов, а также по теории возникновения и развития Вселенной. Поскольку оказывается, что изучение процессов, имеющих место при рождении нашей Вселенной, может ответить на многие вопросы о строении мира, начиная от элементарных частиц и полей и до возможности существовании антимиров.
ЦитироватьАндрей Суворов пишет:
В обычных условиях время жизни позитрония - микросекунды, но, в отличие от радиоактивных ядер, на время жизни позитрония влияет как температура, так и магнитное поле. При достижении температур в 0,001 К и в полях порядка 3-5 Тесла время жизни может быть порядка месяцев.
А можно ссылки? И кстати, квантовый эффект Зенона здесь не поможет?
Цитироватьsamvlamix пишет: Возможность же создание таких ракет будет находиться в тесной зависимости от
успехов фундаментальных и прикладных исследований
Это показывает практическое исчерпание попыток ракетного принципа передвижения с использованием новых источников энергии - различные ЯРД - ТЯРД прямого и косвенного преобразования ещё вполне возможны, благо и ресурсы для них есть,.и технологии, а теперь ждать новых открытий в физике, возможно, что пока фантастам снятся..хотя ко всяким "мгновенным" перемещениям я попрежнему скептик.. А чего все бы хотели - обойти "формулу Циолковского", т.е. затратить на перемещение энергию "по Ньютону", пусть с поправками на к.п.д.и релятивистскими.. :) Добавил - отсюда прожекты ЭМ ускорителей и лазерного разгона межзвёздных зондов, но уж очень недёшево выходит...