18新利最新登入反物质宇宙飞船将如何工作

:凯文Bonsor
反物质宇宙飞船有一天这样的人能缩短火星之旅从11个月到一个月。查看当前航天技术在这些航天飞机的照片。”width=
反物质宇宙飞船有一天这样的人能缩短火星之旅从11个月到一个月。查看当前航天技术在这些航天飞机的照片。

“工程,坚持翘曲航行。”命令,“星际迷航”船员的派遣企业准备向以超光速的速度通过宇宙飞船。翘曲航行是另一个科幻小说的技术,像什么传送时间旅行,有一定的科学依据。它只是尚未实现。18新利最新登入然而,科学家们正致力于开发一种星际飞船引擎,类似于企业的物质反物质发动机。

不可能产生超光速引擎速度;物理定律阻止我们这样做,但我们将能够去很多倍我们当前推进方法允许。物质反物质发动机将我们在我们的太阳系之外,让我们达到附近星星在很短的时间飞船所推动液氢发动机,就像在使用航天飞机。就像开车的区别一个印地赛车和1971福特平托。平托,最终你会到达终点,但这需要10倍的时间比印地车。

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在本文中,我们将同行几十到太空旅行的未来看一个反物质宇宙飞船,找出反物质到底是什么以及它如何将用于一个先进的推进系统。18新利最新登入

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反物质是什么?

在这个合成图像的蟹状星云,物质和反物质是推动近光速的蟹状星云脉冲星。这些图片来自美国宇航局的钱德拉x射线天文台和哈勃太空望远镜。”width=
在这个合成图像的蟹状星云,物质和反物质是推动近光速的蟹状星云脉冲星。这些图片来自美国宇航局的钱德拉x射线天文台和哈勃太空望远镜。
图片由美国航天局/盖蒂图片社

这不是一个技巧问题。反物质正是你可能会认为这是正常物质的对立面,其中大部分我们的宇宙。直到最近,反物质的存在在我们的宇宙中只被认为是理论。1928年,英国物理学家保罗·狄拉克点修改后的爱因斯坦著名的方程E = mc²。狄拉克说,爱因斯坦没有考虑到方程的“m”——质量——可能消极属性以及积极。狄拉克方程(E = +或- mc2)允许宇宙中存在的反粒子。科学家已经证明,存在一些反粒子。

这些反粒子,正常物质的镜像。每个反粒子的质量与相应的粒子,但电荷逆转。下面是一些20世纪的反物质的发现:

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  • 正电子——电子与一个积极的而不是消极的。发现的卡尔•安德森1932年,正电子是第一个反物质存在的证据。
  • 反质子——质子负面而不是通常的正电荷。1955年,研究人员在伯克利质子加速器产生一个反质子。
  • 反原子——科学家们一起配对正电子和反质子欧洲核子研究中心欧洲核研究组织,创造了第一个原子。9创建了反氢原子的原子,每个持久的只有40纳秒。截至1998年,欧洲核子研究中心的研究人员推动了反氢原子原子2000每小时的生产。

反物质与正常物质接触时,这些相等但相反的粒子碰撞产生爆炸发射纯辐射,这旅行的爆炸光的速度。创造了爆炸粒子都是全军覆没,留下其他亚原子粒子。反物质与物质相互作用时发生爆炸,整个两个物体的质量转化为能量转移。科学家认为,这种能量是更强大的比,可以由其他推进的方法。

为什么没有我们建造了一个物质反物质反应引擎?与发展中反物质推进的问题是缺乏反物质存在的宇宙。如果有等量的物质和反物质,我们可能会看到我们周围的这些反应。由于反物质不存在我们周围,我们看不到的由于它与物质碰撞。

有可能是粒子和反粒子的大爆炸。如上所述,粒子和反粒子的碰撞破坏。因为有更多的宇宙中的粒子,这些是剩下的。今天在我们的宇宙可能没有naturally-existing反粒子。18新利最新登入然而,科学家们发现了一个可能的存款在1977年反物质星系的中心附近。如果确实存在,这自然意味着反物质的存在,需要我们自己的反物质会消除。

现在,我们将创建自己的反物质。幸运的是,有技术可用来创建反物质通过使用高能粒子对撞机,也称为“原子附肢。”Atom smashers, like CERN, are large tunnels lined with powerful supermagnets that circle around to propel atoms at near-light speeds. When an atom is sent through this accelerator, it slams into a target, creating particles. Some of these particles are antiparticles that are separated out by the magnetic field. These high-energy particle accelerators only produce one or two picograms of antiprotons each year. A picogram is a trillionth of a gram. All of the antiprotons produced at CERN in one year would be enough to light a 100-watt electric light bulb for three seconds. It will take tons of antiprotons to travel to interstellar destinations.

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物质反物质发动机

反物质宇宙飞船就像在这个艺术家的概念可以使我们以惊人的速度超出了太阳系。”width=
反物质宇宙飞船就像在这个艺术家的概念可以使我们以惊人的速度超出了太阳系。
照片由宾夕法尼亚州立大学的高能粒子科学实验室

美国国家航空航天局只可能是几十年远离开发一个反物质宇宙飞船,降低燃料成本的一小部分他们的今天。2000年10月,美国宇航局的科学家宣布早期设计的反物质发动机能产生巨大的推力,只有少量的反物质燃料。反物质所需要的数量供应引擎一年之旅火星可能是1000000克,报告显示在这个月发行的《推进和权力。

物质反物质推进将成为有史以来最有效的推进发展,因为100%的物质和反物质的质量转化为能量。当物质和反物质碰撞,释放的能量被他们毁灭释放能量的100亿倍,氢气和氧气燃烧等化学能量,航天飞机使用的,版本。物质反物质反应是1000倍裂变产生的核电站和300倍核聚变能源。所以,物质反物质发动机有可能把我们用更少的燃料。问题是创建和存储的反物质。物质反物质发动机有三个主要组件:

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  • 磁储存环必须脱离正常物质-反物质储存环与磁场可以移动环周围的反物质,直到创建所需的能量。
  • 给水系统——当宇宙飞船需要更多的权力,反物质将发布与目标物质的碰撞,释放能量。
  • 磁火箭喷嘴推进器地球上——就像一个粒子对撞机,长磁喷嘴将创造的能量物质反物质推进器。
飞船上的储存环将反物质。”width=
飞船上的储存环将反物质。
照片由宾夕法尼亚州立大学的高能粒子科学实验室

大约10克的反质子将足够的燃料发送载人飞船火星在一个月。今天,需要近一年的无人飞船到达火星。在1996年,火星环球探测器花了11个月到达火星。科学家认为,一个物质反物质动力飞船的速度让人去没有人的地方已经在空间。它可能使去木星,甚至超出了日球层顶,在这一点上太阳的辐射的目的。但它仍将是一个长时间的宇航员在问他们的星际飞船的舵手翘曲速度。

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