Ракета с антиматерия, 300 пъти по-мощна от тази с термоядрен синтез, може много по-бързо да достигне близките звезди

В новото проучване са идентифицирани две специфични реакции на анихилация, които са особено подходящи за космически мисии.

Учени проучват възможностите за ракетни двигатели задвижвани от антиматерия, за да постигнат междузвездни полети.

Въпреки че конвенционалните ракети осигуряват висока тяга, те имат твърде ниска ефективност. И обратното, електрическото задвижване и слънчевите платформи предлагат висока ефективност, но генерират минимална тяга.

В тази връзка учените търсят едно теоретично решение, което да използва огромната енергия на антиматерията.

„Задвижването с антиматерия е революционна технология с потенциал да промени изследването на космоса, позволявайки пътувания до далечни места, които досега се смятаха за невъзможни“, се твърди в ново проучване на изследователи от Университета на Обединените арабски емирства.

Благодарение на този огромен енергиен потенциал космическите кораби могат да прекосят Слънчевата система и да достигнат близките звезди в рамките на дни до седмици (тоест съвсем в рамките на човешкия живот).

Специфичните видове анихилационни реакции

Антиматерията се състои от античастици. Тези античастици имат същата маса като обикновените частици, но притежават противоположни заряди и квантови спинове. Когато една античастица срещне съответстващата ѝ частица, те взаимно се анихилират, освобождавайки комбинираната си маса във вид на енергия. Това е най-енергетичната реакция, позната във физиката.

Въпреки това разнообразният спектър от потенциалните реакции между материя и антиматерия представлява сериозно предизвикателство. Новото проучване обосновава избора на два специфични вида анихилационни реакции, които са особено подходящи за космическите мисии.

Първата включва взаимодействието на антипротоните с нуклеони, които включват както протони, така и неутрони. Антипротоните са антиматериални аналози на протоните и когато антипротон срещне протон или неутрон, те взаимно се анихилират. Тази реакция е характерна със своята стабилност и значително освобождаване на енергия.

Втората подходяща реакция включва взаимодействие на позитрони с електрони. Позитроните са еквивалентите на електроните, но са антиматерия. Подобно на анихилацията на антипротон с нуклон, анихилацията на позитрон с електрон също е стабилна и при нея се отделя значително количество енергия.

Изборът на тези специфични реакции е важен, тъй като редица частици антиматерия са естествено нестабилни. Но за космическите мисии с голяма продължителност избраната антиматерия трябва да може да се съхранява безопасно за дълъг период от време. Антипротоните и позитроните притежават необходимата стабилност.

Висока енергийна плътност и ефективност на двигателите с антиматерия

Интересът към задвижването с антиматерия се дължи на неговата енергийна плътност. Когато материята и антиматерията влязат в контакт, те се анихилират взаимно, превръщайки цялата си маса в енергия. Този процес има енергийна плътност 9 x 10¹⁶ J/kg.

„За да онагледим този мащаб, тази енергия, в съотношение килограм към килограм, то тя е около десет милиарда пъти по-голяма от изгарянето на водород и кислород, които задвижват основните двигатели на космическите совалки, и 300 пъти по-голяма от термоядрените реакции в ядрото на Слънцето“, отбелязват изследователите в изследването.

Освен това специфичният импулс на антиматерията може да достигне до 20 милиона м/с, който е най-високият възможен, а това прави междузвездното задвижване цел, а не мечта.

Друго предимство на задвижването с антиматерия е неговата ефективност. Около 70% от енергията, освободена по време на процеса на анихилация, може да се използва за задвижване.