Hunter
Antianyag-meghajtás: irány a világűr
Steve Howe számára eljutni a Plútóig smafu. A legtávolabbi bolygó negyvenszer távolabb kering a Naptól mint a Föld, de még félúton sincs Howe utazási álmainak határához.
Körülbelül ötször távolabb, 250 csillagászati egységre (egy ilyen egység 149 millió kilométer, azaz a Nap-Föld távolság) található az Oort üstökösfelhő. Leggyorsabb és legtávolabbi űrhajóink, a Pioneer 10 és a két Voyager is még évtizedekre van ettől a célponttól, 25 évvel indulása után a Voyager 1 még csak 77 csillagászati egységet tett meg.
Hogy egy űrhajót eljuttassunk a Naprendszer valódi határára és azon túl, igen tekintélyes időre van szükség jelen eszközeinkkel, ezért Howe a legegzotikusabb anyag, az antianyag irányába fordult. Tanulmányában, melyet a NASA Fejlett Elvek Intézete (NIAC) támogat, egy gyorsabb, jobb, olcsóbb antianyaghajtómű alapjait fektette le.
"Egy olyan architektúrát próbálunk felfedezni, amivel valóban a világűr mélységeit lehet kutatni " - mondta Howe. "Olyan technológiát, ami lehetővé teszi a csillagközi expedíciókat. Lényegében viszonylag gyorsan igen messzire szeretnénk eljutni, elkerülve a nagy technikai ugrásokat, melyeket más koncepciók megkívánnak. Így megpróbáltunk kis tömegű, ám nagy sűrűségű energiát találni a nagy fúziós hajtóművek helyett, melyek nagy és nehéz űrhajókat eredményeznének."
Első pillantásra Howe antianyag vitorlája olyan, mintha egy újabb napvitorla változattal állnánk szemben, azonban a különbségek nagyon is számottevőek. Elsőként a vitorla maga jelentősen kisebb, mint a napvitorla, az antianyag vitorla 5 méteres átmérőjével meglepően kompakt. Másrészt a hajó saját "szelét" fogja biztosítani az űrhajó által kibocsátott antianyag "fuvallatokkal". Amint ezek az antirészecskék hozzáütődnek a vitorlához kétféleképpen is tolóerő keletenek. Az első természetesen az antianyag részecskék ütközéséből keletkező parányi robbanások. A második, ami sokkal lényegesebb, az antianyag megsemmisülése visszahat a vitorlát borító uránium-235 bevonatra, kismennyiségű maghasadást eredményezve.
"Alapvetően a hasadásos reakciót használjuk" - mondta Howe. "Így a tömeget alacsonyan tudjuk tartani."
A kis tömeg azért is fontos, mert ez a kombináció annyit jelent, hogy minél kisebb az űrhajó annál gyorsabban és annál nagyobb sebességet fog elérni. Howe célja hogy a 250 csillagászati egységet 10 éven belül érjék el. Persze mint minden új tervezet, ez sem mentes az akadályoktól.
"Az igazi kerékkötő a tárolás. Itt még igen nagy a szakadék a technológiában" - mondta Howe, aki már tanulmányozza a problémát egy másik NIAC projekt keretében. Amíg nem tudjuk tárolni az antianyagot egy hagyományos üzemanyagtartályban, addig is két lehetőséggel állt elő a laborban előállított antianyag befogására mielőtt az megsemmisítené önmagát. Az egyik megoldás szilárd hidrogénben tárolt antiprotonokkal dolgozik. A mágneses mező és a nagy hideg megakadályozná a részecskék falnak ütközését, ami megsemmisülésüket jelentené. A másik eljárás lehetővé tenné a pozitronok és antiprotonok (a normál elektronok és protonok tükörképei) antihidrogén-antiatommá történő összeállását, ami elég anti-racionálisan hangzik, de könnyebbé tenné a tárolást.
"Van egy loffe csapda nevű eszköz, ami feltehetően képes lenne antihidrogén építésére és tárolására" - mondta Howe. Akárhogy is, Howe úgy véli a tárolt anyag valószínűleg parányi antihidrogén kristályokká vagy "nanohópelyhekké" fog átalakulni.
Mint arról már korábban szóltunk az antianyagot meglehetősen nehéz előállítani, és még a legfejlettebb laboratóriumok, mint a Fermilab is csak egymilliomod grammot készít évente. Howe űrhajójának feltöltéséhez jelentős mértékben fokozni kellene az előállítást.
"Egy hűtőgyűrű építésére van szükség" - magyarázta Howe, egy olyan projektre, ami 20 millió dolláros nagyságrendű beruházást jelentene, hogy megkezdhessék az antianyag tömeggyártását. Az űrfelhasználáson felül Howe számos egyéb területen is el tudná képzelni az antianyag használatát. Az így keletkező sugárzás előnyére válhat a rák felismerésének és kezelésének, segítheti a nemzetbiztonságot veszélyes anyagok felderítésével.
"Ez mindig is egy lobbi volt" - mondta Howe az antianyagról. Éveken át dolgozott a NASA-nál az anyag tanulmányozásán, mielőtt a költségvetés megnyirbálása rá nem kényszerítette, hogy kutatását az üzleti világban folytassa. Mindezek ellenére Howe nagy szerelme az űrkutatás. Mióta először hallott az antianyagról az eredeti "Star Trek" sorozatban, azóta a rabjává vált.
"Elvileg, ha megtalálnánk a szükséges pénzügyi forrásokat egyetlen év alatt meg lehetne csinálni" - kesergett. "Eljutottunk a megvalósítás szélére, ami elég rojtos."
Körülbelül ötször távolabb, 250 csillagászati egységre (egy ilyen egység 149 millió kilométer, azaz a Nap-Föld távolság) található az Oort üstökösfelhő. Leggyorsabb és legtávolabbi űrhajóink, a Pioneer 10 és a két Voyager is még évtizedekre van ettől a célponttól, 25 évvel indulása után a Voyager 1 még csak 77 csillagászati egységet tett meg.
Hogy egy űrhajót eljuttassunk a Naprendszer valódi határára és azon túl, igen tekintélyes időre van szükség jelen eszközeinkkel, ezért Howe a legegzotikusabb anyag, az antianyag irányába fordult. Tanulmányában, melyet a NASA Fejlett Elvek Intézete (NIAC) támogat, egy gyorsabb, jobb, olcsóbb antianyaghajtómű alapjait fektette le.
"Egy olyan architektúrát próbálunk felfedezni, amivel valóban a világűr mélységeit lehet kutatni " - mondta Howe. "Olyan technológiát, ami lehetővé teszi a csillagközi expedíciókat. Lényegében viszonylag gyorsan igen messzire szeretnénk eljutni, elkerülve a nagy technikai ugrásokat, melyeket más koncepciók megkívánnak. Így megpróbáltunk kis tömegű, ám nagy sűrűségű energiát találni a nagy fúziós hajtóművek helyett, melyek nagy és nehéz űrhajókat eredményeznének."
Első pillantásra Howe antianyag vitorlája olyan, mintha egy újabb napvitorla változattal állnánk szemben, azonban a különbségek nagyon is számottevőek. Elsőként a vitorla maga jelentősen kisebb, mint a napvitorla, az antianyag vitorla 5 méteres átmérőjével meglepően kompakt. Másrészt a hajó saját "szelét" fogja biztosítani az űrhajó által kibocsátott antianyag "fuvallatokkal". Amint ezek az antirészecskék hozzáütődnek a vitorlához kétféleképpen is tolóerő keletenek. Az első természetesen az antianyag részecskék ütközéséből keletkező parányi robbanások. A második, ami sokkal lényegesebb, az antianyag megsemmisülése visszahat a vitorlát borító uránium-235 bevonatra, kismennyiségű maghasadást eredményezve.
"Alapvetően a hasadásos reakciót használjuk" - mondta Howe. "Így a tömeget alacsonyan tudjuk tartani."
A kis tömeg azért is fontos, mert ez a kombináció annyit jelent, hogy minél kisebb az űrhajó annál gyorsabban és annál nagyobb sebességet fog elérni. Howe célja hogy a 250 csillagászati egységet 10 éven belül érjék el. Persze mint minden új tervezet, ez sem mentes az akadályoktól.
"Az igazi kerékkötő a tárolás. Itt még igen nagy a szakadék a technológiában" - mondta Howe, aki már tanulmányozza a problémát egy másik NIAC projekt keretében. Amíg nem tudjuk tárolni az antianyagot egy hagyományos üzemanyagtartályban, addig is két lehetőséggel állt elő a laborban előállított antianyag befogására mielőtt az megsemmisítené önmagát. Az egyik megoldás szilárd hidrogénben tárolt antiprotonokkal dolgozik. A mágneses mező és a nagy hideg megakadályozná a részecskék falnak ütközését, ami megsemmisülésüket jelentené. A másik eljárás lehetővé tenné a pozitronok és antiprotonok (a normál elektronok és protonok tükörképei) antihidrogén-antiatommá történő összeállását, ami elég anti-racionálisan hangzik, de könnyebbé tenné a tárolást.
"Van egy loffe csapda nevű eszköz, ami feltehetően képes lenne antihidrogén építésére és tárolására" - mondta Howe. Akárhogy is, Howe úgy véli a tárolt anyag valószínűleg parányi antihidrogén kristályokká vagy "nanohópelyhekké" fog átalakulni.
Mint arról már korábban szóltunk az antianyagot meglehetősen nehéz előállítani, és még a legfejlettebb laboratóriumok, mint a Fermilab is csak egymilliomod grammot készít évente. Howe űrhajójának feltöltéséhez jelentős mértékben fokozni kellene az előállítást.
"Egy hűtőgyűrű építésére van szükség" - magyarázta Howe, egy olyan projektre, ami 20 millió dolláros nagyságrendű beruházást jelentene, hogy megkezdhessék az antianyag tömeggyártását. Az űrfelhasználáson felül Howe számos egyéb területen is el tudná képzelni az antianyag használatát. Az így keletkező sugárzás előnyére válhat a rák felismerésének és kezelésének, segítheti a nemzetbiztonságot veszélyes anyagok felderítésével.
"Ez mindig is egy lobbi volt" - mondta Howe az antianyagról. Éveken át dolgozott a NASA-nál az anyag tanulmányozásán, mielőtt a költségvetés megnyirbálása rá nem kényszerítette, hogy kutatását az üzleti világban folytassa. Mindezek ellenére Howe nagy szerelme az űrkutatás. Mióta először hallott az antianyagról az eredeti "Star Trek" sorozatban, azóta a rabjává vált.
"Elvileg, ha megtalálnánk a szükséges pénzügyi forrásokat egyetlen év alatt meg lehetne csinálni" - kesergett. "Eljutottunk a megvalósítás szélére, ami elég rojtos."