Antimaterijalno kataliziran nuklearni pulsni pogon

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži

Antimaterijalno kataliziran nuklearni pulsni pogon je varijacija nuklearnog pulsnog pogona zasnovanog na temelju ubrizgavanja antimaterije u masu nuklearnog goriva što normalno ne bi bilo korisno u pogonu. Antiprotoni koji se koriste da bi se započela reakcija su utrošeni, tako da je nepravilno govoriti o katalizaciji.

Tradicionalni nuklearni pulsni ppogon ima sporednu posljedicu koja minimalnu veličinu mašine definira pomoću minimalne veličine nuklearnih bombi koje su upotrebljene da bi se stvorio potisak. Sa konvencionalnim tehnologijama nuklearni eksplozivi se mogu smanjiti do oko 1/100 kilotona (10 tona, 42 TJ, W54), ali daljnje smanjivanje je teško. Velika nuklearna eksplozivna punjenja zahtijevaju tešku strukturu za svemirske brodove, i veoma veliku ( i tešku ) sastavljenu potisnu ploču. Za male nuklearne eksplozive se vjeruje da se prestaju smanjivati u ukupnoj veličini i da zahtijevaju nuklearni fisioni materijal od oko 25 kilograma težine. Manje pulsne jedinice su vrlo skupe po jedinici energije koju isporuče, i mnogo su manje efikasnosti po masi u odnosu na velike jedinice.

Ubrizgavanjem male količine antimaterije u subkritičnu masu goriva ( obično je to plutonij ili uranij ) može se izazvati fisija goriva. Jedan antiproton ima jednak negativan električni naboj kao kod elektrona, i može biti uhvaćen na sličan način pomoću pozitivno naelektrisanog atomskog jezgra. Početna konfiguracija nije stabilna i zrači energiju u obliku gama zraka. Kao posljedica toga, anti-proton se pomiče sve bliže i bliže prema jezgru, sve dok se ne dotaknu. Kada se antiproton i jezgro dotaknu, u tom momentu antiproton anihilira sa protonom iz jezgra atoma. Ova reakcija oslobađa ogromnu količinu energije, od koje se jedan dio oslobađa kao gama zraci, a nešto energije je prenešeno u obliku kinetičke energije prema jezgru, izazivajući eksploziju jezgra. Rezultirajući pljusak neutrona može da izazove kod okolnog goriva brzu fisiju ili čak nuklearnu fuziju.

Donja granica veličine uređaja je određena pomoću pitanja o rukovanju antiprotonima i pomoću zahtijeva za fisionu reakciju, ali se koncept pomoću današnje tehnologije i infrastrukture čini izvodljivim. Drugačiji od sistema tipa Orion, koji zahtijeva veliki broj nuklearnih eksplozivnih punjenja, ili mnogobrojnih pogona na antimateriju koji zahtijevaju izuzetno skupe količine antimaterije.

Podešavanje izvođenja misije je moguće. Efikasnost rakete je jako zavisna od količine radne mase koja se koristi, koja je u ovom slučaju nuklearno gorivo. Energija koja se oslobađa od date mase fuzionog goriva je nekoliko puta veća od one koja se oslobodi od iste mase fisionog goriva. Misija zahtijeva kratke periode jakog potiska, kao što su potrebni kod interplanetarnih misija, čista mikrofisija može biti bolji izbor zato što smanjuje broj neophodnih elemenata u gorivu. Za misije sa dužim periodima manjeg potiska, kao što su vanjski planetni letovi, najbolji izbor može biti kombinacija mikrofisije i fuzije zbog smanjenja ukupne mase goriva.

Koncept je razvio Pensilvanijski Državni Univerzitet u SAD-u prije 1992 godine. Od tada, nekoliko grupa je u laboratorijama izučavalo motore na bazi antimaterijalno katalizirane mikrofisije ili antimaterijalno katalizirane mikrofuzije.

Antiprotonski inicirana fuzija je postignuta na Lawrence Livermore National Laboratory u SAD-u. U suprotnosti sa velikom masom, kompleksnošću i kružnom energijom konvencionalnih pogona za unutrašnju konfiniranu fuziju, ( ICF), anihilacija antiprotona nudi specifičnu energiju od 90 MJ po µg. U principu, antiprotonski pogon može osigurati apsolutno smanjenje u sistemu mase za napredni svemirski pogon pomoću unutrašnje konfinirane fuzije. Antiprotonski pogon unutrašnje konfinirane fuzije je sumnjiv koncept, rukovanje antiprotonima i njihovo neophodno precizno ubrizgavanje - privremeno i prostorno - predstavljati će značajan tehnički izazov. Pohranjivanje i rukovanje antiprotona niske energije, posebno u obliku antivodika, je nauka u svojim početcima i veliko povećanje proizvodnje antiprotona u odnosu na sadašnje metode proizvodnje će biti neophodno da bi se pokrenuli ozbiljni programi za takve upotrebe.