Cómo antimateria nave funcionará

Cómo Antimateria Spacecraft Trabajará

Nave espacial antimateria como éste podría algún día acortar un viaje a Marte de 11 meses a un mes. Echa un vistazo a la tecnología de vuelo espacial actual en estas fotos de los transbordadores espaciales.

Introducción a Cómo Antimateria Spacecraft Trabajará

"Ingeniería, de pie cerca para motor warp."Con ese comando, el" "de la tripulación de Star Trek del USS Enterprise prepara para lanzar la nave espacial a través del cosmos a velocidades superlumínicas. Motor warp es otra de esas tecnologías de ciencia ficción, como teletransportación y viaje en el tiempo, que tienen alguna base científica. Simplemente no se ha logrado todavía. Sin embargo, los científicos están trabajando en el desarrollo de un motor de la nave interestelar que es similar al motor de materia-antimateria del Enterprise.

Es probable que genere superlumínico velocidades- las leyes de la física nos impiden hacerlo Ningún motor, pero vamos a ser capaces de ir mucho más rápido que nuestros métodos de propulsión actuales permiten. Un motor de materia-antimateria nos llevará mucho más allá de nuestro sistema solar y hacernos llegar a las inmediaciones estrellas en una fracción del tiempo que tomaría una nave espacial propulsada por un motor de hidrógeno líquido, como el usado en el transbordador espacial. Es como la diferencia entre conducir un coche de carreras de Indy y un 1,971 Ford Pinto. En el Pinto, que finalmente va a llegar a la línea de meta, pero tomará 10 veces más que en el auto de Indy.

En este artículo, vamos a mirar un par de décadas en el futuro de los viajes espaciales a mirar un nave de antimateria, y averiguar lo que la antimateria es en realidad y cómo se va a utilizar para un sistema de propulsión avanzada.


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Compuesta nebulosa del Cangrejo

En esta imagen compuesta de la nebulosa del Cangrejo, la materia y la antimateria se impulsó casi a la velocidad de la luz por el púlsar del Cangrejo. Las imágenes proceden de Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el telescopio espacial Hubble.

¿Qué es la antimateria?

Esto no es una pregunta con trampa. La antimateria es exactamente lo que usted podría pensar que es - lo opuesto a la materia normal, de los cuales se realiza la mayor parte de nuestro universo. Hasta hace poco, la presencia de antimateria en nuestro universo se consideró solamente teórica. En 1928, el físico británico Paul A. M. Dirac revisada famosa ecuación de Einstein E = mc². Dirac dijo que Einstein no considerar que la "m" en la ecuación - masa - podría tener propiedades negativas como positivas. La ecuación de Dirac (E = + o - mc2) Permitió la existencia de antipartículas en nuestro universo. Ya que los científicos han demostrado que existen varios anti-partículas.

Estos anti-partículas son, literalmente, imágenes de espejo de la materia normal. Cada anti-partícula tiene la misma masa que su partícula correspondiente, pero las cargas eléctricas se invierten. Aquí hay algunos descubrimientos de antimateria del siglo 20:

  • Los positrones - Los electrones con un positivo en lugar de carga negativa. Descubierto por Carl Anderson en 1932, los positrones fueron la primera evidencia de que existía la antimateria.
  • Los anti-protones - Los protones que tienen un negativo en lugar de la carga positiva de costumbre. En 1955, los investigadores de Berkeley Bevatron producen un antiprotón.
  • Los anti-átomos - Emparejar juntos positrones y antiprotones, científicos en CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, creó el primer anti-átomo. Se crearon nueve átomos de anti-hidrógeno, con una duración de sólo 40 nanosegundos. A partir de 1998, los investigadores del CERN estaban empujando la producción de átomos de anti-hidrógeno a 2000 por hora.

Cuando la antimateria entra en contacto con la materia normal, estas partículas iguales pero opuestas chocan para producir una explosión que emite radiación pura, que viaja fuera del punto de la explosión en la velocidad de la luz. Ambas partículas que crearon la explosión son completamente aniquilado, dejando tras de otras partículas subatómicas. La explosión que se produce cuando antimateria y la materia interactúan transfiere toda la masa de ambos objetos en energía. Los científicos creen que esta energía es más poderoso que cualquier que se puede generar por otros métodos de propulsión.

Así que, ¿por qué no hemos construido un motor de reacción materia-antimateria? El problema con el desarrollo de la propulsión antimateria es que hay una falta de antimateria existente en el universo. Si hubiera cantidades iguales de materia y antimateria, nos vemos probable que estas reacciones nos rodean. Desde la antimateria no existe a nuestro alrededor, no vemos la luz que se obtienen de ella chocar con la materia.

Es posible que las partículas superaron antipartículas en el momento del Big Bang. Como se indicó anteriormente, la colisión de partículas y anti-partículas destruye ambos. Y debido a que puede haber habido más partículas en el universo, para empezar, esos son todo lo que queda. Puede que no haya antipartículas naturales existentes en nuestro universo actual. Sin embargo, los científicos descubrieron un posible depósito de la antimateria, cerca del centro de la galaxia en 1977. Si eso existe, eso significaría que la antimateria existe naturalmente, y la necesidad de hacer nuestra propia antimateria sería eliminado.


Por ahora, vamos a tener que crear nuestra propia antimateria. Por suerte, hay tecnología disponible para crear antimateria mediante el uso de los colisionadores de partículas de alta energía, también llamada "aceleradores de partículas." Aceleradores de partículas, como el CERN, son grandes túneles revestidos con SuperMagnete poderosos que circundan alrededor para propulsar átomos a velocidades cercanas a la luz. Cuando un átomo se envía a través de este acelerador, se cierra de golpe en un objetivo, la creación de partículas. Algunas de estas partículas son antipartículas que están separados por el campo magnético. Estos aceleradores de partículas de alta energía sólo se producen una o dos picogramos de antiprotones cada año. Un picogramo es una billonésima parte de un gramo. Todos los antiprotones producidos en el CERN en un año sería suficiente para encender una bombilla eléctrica de 100 vatios durante tres segundos. Tomará toneladas de antiprotones viajar a destinos interestelares.

Cómo Antimateria Spacecraft Trabajará

Nave espacial antimateria como la de este artista conceptual nos puede llevar más allá del sistema solar a velocidades increíbles.

Motor Materia-Antimateria

NASA es posiblemente sólo unas pocas décadas lejos de desarrollar una nave espacial de antimateria que reduciría los costos de combustible a una fracción de lo que son hoy. En octubre de 2000, científicos de la NASA anunciaron los primeros diseños para un motor de antimateria que podría generar un enorme empuje que sólo pequeñas cantidades de antimateria que alimentan la misma. La cantidad de antimateria necesaria para suministrar el motor para un viaje de un año para Marte podría ser tan sólo una millonésima parte de un gramo, según un informe en la edición de ese mes del Journal of Propulsión y Energía.

Propulsión materia-antimateria será la propulsión más eficiente que se haya desarrollado, ya que el 100 por ciento de la masa de la materia y la antimateria se convierte en energía. Cuando la materia y la antimateria colisionan, la energía liberada por su aniquilación libera cerca de 10 mil millones de veces la energía que la energía química como el hidrógeno y el oxígeno de combustión, el tipo de los utilizados por el transbordador espacial, lanzamientos. Reacciones materia-antimateria son 1.000 veces más potente que el nuclear fisión producida en las centrales nucleares y 300 veces más potente que la energía de fusión nuclear. Así, los motores de materia-antimateria tienen el potencial de llevarnos más lejos con menos combustible. El problema es la creación y el almacenamiento de la antimateria. Hay tres componentes principales en un motor de materia-antimateria:

  • Anillos de almacenamiento magnéticos - Antimateria debe ser separado de la materia normal, de modo anillos de almacenamiento con campos magnéticos pueden mover el antimateria alrededor del anillo hasta que se necesite para crear energía.
  • Sistema de alimentación - Cuando la nave espacial necesita más poder, la antimateria se dará a conocer a chocar con un blanco de la materia, que libera energía.
  • Cohete propulsor magnético boquilla - Al igual que un colisionador de partículas en la Tierra, una tobera magnética larga moverá la energía creada por la materia-antimateria a través de un propulsor.
Cómo Antimateria Spacecraft Trabajará

Los anillos de almacenamiento en la nave espacial llevará a cabo la antimateria.

Aproximadamente 10 gramos de antiprotones serían suficiente combustible para enviar una nave espacial tripulada a Marte en un mes. Hoy en día, se tarda casi un año para una nave espacial no tripulada para llegar a Marte. En 1996, el Mars Global Surveyor tomó 11 meses para llegar a Marte. Los científicos creen que la velocidad de una nave espacial materia-antimateria potencia permitiría al hombre a ir a donde ningún hombre ha ido antes en el espacio. Sería posible hacer excursiones a Júpiter e incluso más allá de la heliopausa, el punto en el cual el El sol de termina la radiación. Pero todavía será un largo tiempo antes de que los astronautas están pidiendo timonel de su nave para llevarlos a deformar velocidad.


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