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反物质发动机的用于宇航事业

归档日期:08-30       文本归类:第一宇宙速度      文章编辑:爱尚语录

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  需要注意的是,下面介绍的方法是不能用来发电的,因为输入的电量远大于输出的电量。但在宇航方面关心的是推力,而不是输入输出能量的经济性,所以不要紧。

  ICAN-II(ion compressed antimatter nuclear II)是由宾州州立大学的反物质太空推进小组(Antimatter Space Propulsion team)设计的,这种方式使用了反物质和核裂变的结合,用反物质来引发裂变。方法是让反质子撞击裂变物质的原子核,并同原子核里面的质子湮灭,产生的能量将使原子核分裂,其最终产生的能量要比普通的核裂变要大,估计去火星旅行一番需要140毫微克(1毫微克等于10亿分之1克)的反物质,远远少于粒子束核心反物质发动机的消耗量。

  AIM是反质子触发微裂变/聚变的缩写(Antiproton Initiated Microfission/fusion),按照宾州州立大学的设想,如果有了比ICAN-II中能得到的稍微多一点的反物质,就可以朝粒子束核心反物质发动机的方向前进一步,用反物质来加强裂变,从而加热聚变燃料引发聚变。这种发动机对反物质的需要量增加了,但需要的裂变物质比较少,而且有比ICAN-II更高的比冲量,大约在61,000秒左右。他们把按这种方式设计的飞船称为AIM之星(AIMStar),如果能有30-130微克(1微克等于1/1000毫克)的反物质,AIM之星探测飞船能在50年内飞到欧特云。

  同样,这是把反物质在比较近的时期投入使用的尝试,不过需要比AIM方式再多一些的反物质。只有有足够的反物质,我们就可以完全抛弃裂变过程,直接用反物质湮灭产生的能量来触发惯性约束聚变,而不必象前面介绍惯性约束聚变时那样使用激光。估计使用这种发动机,我们能在1个月以内到达火星。

  美国宇航局马歇尔飞行中心(Marshall Flight Centre)的研究人员期望,上述技术能在30-40年之内成熟并获得应用。

  此外,同样有人设想将反物质湮灭同核反应结合,并用类似猎户座的爆炸的方式来推进,正在美国航空航天局下属的NIAC资助下研究反物质发动机的Hbar Technologies公司就设计了如下图所示的飞船。

  显然,Hbar公司设计的飞船和猎户座一样有个推进盘,不过这个推进盘是在前方,而且直径只有15英尺(5米),这种反物质飞船结构相当紧密。飞船向推进盘喷出反物质,反物质粒子和推进盘碰撞产生爆炸,而物质和反物质湮灭时将和帆上薄薄的铀235涂层作用,产生少量的核裂变。这两个反应组合起来能产生最大的爆炸,用这种方法加速,Hbar公司设计的飞船在四个月里能达到每秒116公里。

  这项研究的目的就是设计出一个小型飞船用以携带探测器,初步计划是在发送一个探测器并使之在10年内到达柯伊伯带。而这个公司到目前为止的成就显示,可以利用30毫克的反氢在10年内将一个载有小质量仪器的探测飞船送到距离太阳250天文单位远的地方;而根据初步测算,使用几克反物质则可以把同样大小的探测器在40年内送到比邻星。

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