Minh họa máy tính của một ổ đĩa phản vật chất tiềm năng. Tín dụng hình ảnh: Nghiên cứu về điện tử LLC. Nhấn vào đây để phóng to.
Tất cả chúng tôi đều chơi trò chơi khi còn nhỏ - Leapfrog, liên quan đến một đứa trẻ ngồi xổm trên tất cả bốn chân trong khi một giây đặt tay lên đôi vai đầu tiên. Được chống lại lực kéo của trọng lực, đứa trẻ đứng uốn cong ở chân sâu sau đó đẩy lên và vượt qua đỉnh đầu tiên. Kết quả? Đứa trẻ thứ hai bây giờ ngồi xổm và bước nhảy khác như con ếch lần lượt theo sau. Không phải là cách hiệu quả nhất để có được bộ đu - nhưng rất nhiều niềm vui trong công ty phải!
Leapfrogging tuy nhiên không giống như ‘bootstrapping. Trong khi bootstrapping, một người chơi uốn cong và nắm lấy các vòng da ở bên ngoài của cả hai đôi giày. Người chơi sau đó thực hiện một nỗ lực rất lớn lên với cánh tay. Leapfrogging hoạt động - bootstrapping doesn, nó chỉ có thể được thực hiện mà không cần nhảy - một điều hoàn toàn khác.
Viện các khái niệm tiên tiến của NASA (NIAC) tin vào bước nhảy vọt - không phải không phải trên sân chơi mà là trong ngành hàng không vũ trụ. Từ trang web của các viện nghiên cứu: NI NI khuyến khích những người đề xuất suy nghĩ nhiều thập kỷ trong tương lai để theo đuổi các khái niệm sẽ giúp Leapfrog tiến hóa sự phát triển của các hệ thống hàng không vũ trụ hiện tại. NIAC đang tìm kiếm một vài ý tưởng hay và sẵn sàng hỗ trợ họ với các khoản tài trợ hạt giống kéo dài sáu tháng để kiểm tra tính khả thi trước khi các quỹ nghiên cứu và phát triển nghiêm túc - có sẵn từ NASA và các nơi khác - được phân bổ. Hy vọng những hạt giống như vậy được phép nảy mầm và đầu tư trong tương lai sẽ phát triển chúng đến khi trưởng thành.
Tuy nhiên, NIAC muốn tách ra bước nhảy vọt khỏi bootstrapping. Một cái hoạt động và cái kia không có ý nghĩa gì. Theo NIAC, ổ positron có thể dẫn đến một bước nhảy vọt trong cách chúng ta đi qua hệ mặt trời và hơn thế nữa. Có lẽ không có bootstrapping về nó.
Hãy xem xét positron - gương sinh đôi của electron - giống như cặp song sinh của con người, một điều rất hiếm. Không giống như cặp song sinh của con người, positron khó có thể sống sót trong quá trình sinh nở. Tại sao? Bởi vì positron và anh chị em của họ - các electron - tìm thấy nhau không thể cưỡng lại và nhanh chóng tiêu diệt trong một loạt các tia gamma mềm. Nhưng sự bùng nổ đó, trong những trường hợp được kiểm soát, có thể được chuyển đổi thành bất kỳ hình thức ‘công việc nào bạn có thể muốn làm.
Cần ánh sáng? Trộn một positron và một electron sau đó chiếu xạ một chất khí đến sự phát sáng. Cần điện? Trộn một cặp khác và chiếu xạ một dải kim loại. Cần lực đẩy? Bắn các tia gamma đó vào một chất đẩy, làm nóng nó đến nhiệt độ cao cực kỳ và đẩy chất đẩy ra khỏi mặt sau của tên lửa. Hoặc, bắn những tia gamma đó vào các tấm vonfram trong luồng không khí, đốt nóng không khí đó và tống nó ra khỏi mặt sau của một chiếc máy bay.
Hãy tưởng tượng có một nguồn cung cấp positron - bạn có thể làm gì với chúng? Theo Gerald A. Smith, nhà nghiên cứu nguyên lý cho nghiên cứu về điện tử, LLC của Sante Fe, New Mexico, bạn có thể đi bất cứ nơi nào, mật độ năng lượng của phản vật chất lớn hơn mười bậc so với hóa học và ba bậc cường độ lớn hơn phân hạch hạt nhân hoặc năng lượng nhiệt hạch.
Và điều này có nghĩa gì về lực đẩy? Trọng lượng ít hơn, xa, xa, xa ít trọng lượng.
Sử dụng các hệ thống đẩy dựa trên hóa học, 55% trọng lượng liên quan đến đầu dò Huygens-Cassini được gửi để khám phá Sao Thổ đã được tìm thấy trong các bể chứa nhiên liệu và chất oxy hóa của tàu thăm dò. Trong khi đó, để vượt qua các tàu thăm dò nặng 5650 kg ngoài Trái đất, cần một phương tiện phóng có trọng lượng gấp 180 lần so với chính Cassini-Huygens được cung cấp nhiên liệu đầy đủ (1.032.350 kg).
Chỉ sử dụng số của Tiến sĩ Smith - và chỉ xem xét lực đẩy cơ động cần thiết cho Cassini-Huygens bằng cách sử dụng sự hủy diệt electron positron, 3100 kg chất phóng xạ hóa học gây gánh nặng cho đầu dò 1997 ban đầu có thể giảm xuống chỉ còn 310 microgam electron và positron hơn là tìm thấy trong một giọt sương mù nguyên tử. Và với việc giảm khối lượng này, tổng trọng lượng phóng từ Canaveral đến Sao Thổ có thể dễ dàng giảm đi theo hệ số hai.
Nhưng sự hủy diệt positron-electron giống như có nhiều không khí nhưng hoàn toàn không có xăng? xe của bạn sẽ không nhận được oxy một mình. Electron có ở khắp mọi nơi, trong khi positron không có sẵn tự nhiên trên Trái đất. Trong thực tế nơi chúng xảy ra - gần các chân trời sự kiện lỗ đen hoặc trong một khoảng thời gian ngắn sau khi các hạt năng lượng cao đi vào bầu khí quyển Trái đất - chúng sẽ sớm tìm thấy một trong những electron phổ biến đó và đi quang tử. Vì lý do này, bạn phải làm cho riêng mình.
Nhập máy gia tốc hạt
Các công ty như Nghiên cứu về điện tử, do Tiến sĩ Smith đứng đầu, đang nghiên cứu các công nghệ vốn có trong việc sử dụng máy gia tốc hạt - như Máy gia tốc tuyến tính Stanford (SLAC) đặt tại Menlo Park, California. Máy gia tốc hạt tạo ra positron bằng kỹ thuật sản xuất cặp electron-positron. Điều này được thực hiện bằng cách đập một chùm electron gia tốc tương đối vào một mục tiêu vonfram dày đặc. Sau đó, chùm electron được chuyển đổi thành các photon năng lượng cao di chuyển qua vonfram và biến thành các tập hợp electron và positron phù hợp. Vấn đề trước khi Tiến sĩ Smith và những người khác tạo ra positron dễ dàng hơn bẫy, lưu trữ, vận chuyển và sử dụng chúng một cách hiệu quả.
Trong khi đó, trong quá trình sản xuất cặp, tất cả những gì bạn thực sự thực hiện được tích hợp rất nhiều năng lượng liên kết với trái đất vào một lượng cực nhỏ của nhiên liệu rất dễ bay hơi - nhưng cực kỳ nhẹ -. Bản thân quá trình đó cực kỳ kém hiệu quả và đưa ra những thách thức kỹ thuật lớn liên quan đến việc tích lũy đủ các hạt chống lại để cung cấp năng lượng cho một tàu vũ trụ có khả năng hành trình đến Great Beyond với vận tốc khiến tàu thăm dò không gian lớn - và tàu vũ trụ của con người - có thể. Làm thế nào là tất cả điều này có khả năng chơi ra?
Theo Tiến sĩ Smith, các nhà vật lý trong nhiều năm đã ép các positron ra khỏi các mục tiêu vonfram bằng cách va chạm các positron với vật chất, làm chậm chúng hàng nghìn hoặc hơn để sử dụng trong kính hiển vi có độ phân giải cao. Quá trình này là không hiệu quả khủng khiếp; chỉ một phần triệu của positron tồn tại. Đối với du hành vũ trụ, chúng ta cần tăng hiệu quả làm chậm ít nhất một hệ số một nghìn. Sau bốn năm làm việc chăm chỉ với bẫy điện từ trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đang chuẩn bị để nắm bắt và làm mát năm nghìn tỷ positron mỗi giây trong vài năm tới. Mục tiêu tầm xa của chúng tôi là năm nghìn tỷ positron mỗi giây. Với tốc độ này, chúng tôi có thể nạp nhiên liệu cho chuyến bay sử dụng nhiên liệu positron đầu tiên của chúng tôi vào vũ trụ trong vài giờ.
Mặc dù đúng là một động cơ hủy diệt positron cũng cần nhiên liệu đẩy (thường ở dạng khí hydro nén), lượng chất đẩy của chính nó đã giảm xuống gần 10% so với yêu cầu của một tên lửa thông thường - vì không cần chất oxy hóa để phản ứng với nhiên liệu. Trong khi đó, nghề thủ công trong tương lai thực sự có thể có thể đẩy nhiên liệu lên từ gió mặt trời và môi trường liên sao. Điều này cũng sẽ dẫn đến việc giảm đáng kể trọng lượng phóng của tàu vũ trụ như vậy.
Viết bởi Jeff Barbour
