Первое поколение космических кораблей, работающих на антивеществе.

Прошло сто лет с тех пор, как люди впервые вышли в космос. Большую часть этого времени полеты пилотируемых кораблей были ограничены системой Земля-Луна, и двигательная установка подверглась лишь незначительным усовершенствованиям. После легендарных миссий Аполлон казалось, что все возможно – даже путешествие к звездам. Но затем последовало разочарование, так как космическая гонка закончилась, и приоритеты были смещены в другую сторону. Колонизация Луны, полет человека на Марс, исследование внешней части Солнечной системы стали далекими перспективами, относящимися к области научной фантастики.    

В начале 21 века многие считали, что такая тенденция будет сохраняться. Ряд таких неудач, как закрытие программы Шаттл, отмена программы НАСА «Созвездие» и относительно низкий интерес к Международной Космической Станции наряду с нарастанием финансового кризиса только укрепляли это мнение.  

Однако в ряде областей в действительности были сделаны большие успехи. Для начала, развитие информационных технологий росло экспоненциально и темпы роста, остававшиеся постоянными в предшествующие десятилетия, показывают лишь незначительное снижение. Мощность процессоров, объем памяти, пропускная способность и ряд других параметров демонстрируют двукратное увеличение каждые 12-18 месяцев, в то время как стоимость стремительно снижается. Это значительно ускорило темпы научных исследований и скорость разработок, и знания могут легко и быстро распространяться по миру. Миллиарды людей получили доступ к Интернету, что привело к беспрецедентному развитию образования и инноваций.

Ранее находившейся в сфере ведения только государственных агентств, теперь космос становится открытым, выступая источником дохода и новой промышленной отраслью. Предпринимательские усилия богатых людей привели к процветанию рынка космического туризма, в то время как коллективное финансирование и новые креативные подходы способствовали созданию множества более мелких предприятий. Появление таких новых игроков, как Китай и Индия, способствовало дальнейшей активизации космических исследований.   

По прошествии десятилетий было создано новое поколение ракет. Применение материалов на основе нанотехнологий позволило создать более прочные, легкие и дешевые космические корабли. Искусственный интеллект явился еще одним побочным продуктом информационной революции, и его применение позволило эффективно разрабатывать системы без вмешательства человека. К середине века затраты на запуск уменьшились на несколько порядков.

Помимо всего этого множество важных открытий было сделано для понимания научных и физических явлений. Одним из самых важных открытий является получение и хранение антивещества. В 2010 году в ЦЕРНе в Женеве впервые были пойманы частицы антиматерии. Исследователи произвели, удержали, а затем высвободили несколько десятков атомов антиводорода, которые просуществовали в течение двух десятых секунды. В следующем году этот эксперимент повторили, и атомы просуществовали 17 минут, что почти на четыре порядка превосходит предыдущее достижение. 

antimatter spacecraft propulsion future now

С колоссальной плотностью энергии (примерно в 10 миллиардов раз больше чем плотность энергии химической реакции горения водорода и кислорода) антиматерия имеет большой потенциал в качестве основного топлива для космических кораблей. К сожалению, ее производство было чрезвычайно трудным и дорогим процессом, несколько граммов стоили миллиарды долларов, а всего в период с 1950 по 2010 было получено 10 нанограмм.  

Однако в первой половине 21 века научно-технический прогресс развивался экспоненциально. Производство антипротонов существенно увеличивалось, опираясь на все более сложные модели и симуляции, а также программы с ИИ, который не только сравнялся с человеческим, но даже стал превосходить его. Это происходило параллельно со стремительным совершенствованием конструкций двигательных установок, развитием материаловедения и использования термоядерной энергии. К концу 2060-х был продемонстрирован первый прототип двигателя, работающего на антиматерии.   

«Топливо» для такого корабля состоит из крошечных гранул, содержащих дейтерий и тритий – тяжелые изотопы водорода с одним и двумя нейтронами в ядрах соответственно (водород обычно не содержит нейтронов). Внутри каждой гранулы топливо находится в урановой оболочке. В гранулы выстреливает пучок антипротонов с зарядом -1. Когда антипротоны сталкиваются с ядрами урана, происходит аннигиляция и выделяется огромное количество энергии, которая инициирует термоядерную реакцию в топливе. Это обеспечивает силу тяги с помощью магнитного удержания и магнитного сопла. 

Путешествие до Юпитера с использованием такой двигательной установки займет всего 4 месяца и для этого потребуется 1.16 граммов антипротонов. К 2080 планируется провести ряд пилотируемых полетов. Дальнейшее совершенствование технологии применения антиматерии и конструкции двигательных установок проложит путь к межзвездным путешествиям в 22 и 23 веках.

future antimatter engines 2050 2060 technology timeline

Год:

Тематика: