Межзвездные полеты-от мечты к проектам 4-краткая история фотонных ракет.
Фотонная ракета-этот символ фантастики 60х годов(советской)-впервые взлетела в 1928 году!!!!Правда случилось это на страницах научно-фантастического рассказа Эдмонда Гамильтона Comet doom.В этом рассказе на фотонных ракетах на Землю явились злобные киборги -захватчики,надумавшие украсть нашу планету из Солнечной системы-в качестве источника радиоактивных материалов)
С физикой Гамильтон дружил не очень-поэтому фотонолеты у него бесшумно,и без последствий садились прямо на зеленые лужайки...
В том же 1928 году в повести Шлосселя "Второй рой"армада фотонных ракет-в 4 мили длиной каждая,с экипажами в анабиозе-отправилась в систему Сириуса сражаться со злобными разумными насекомыми...
Наука же пока молчала.
До 1956 года-когда Зенгер выпустил свою работу "К механике фотонных ракет".С этого момента-правда всего на несколько лет-у многих сложилось впечатление ,что проблема межзвездных полетов решена-по крайней мере в теории.
Классическая фотонная ракета это ,в общем то ,просто прожектор.Сверхмощный источник электро-магнитного излучения+параболический отражатель,отбрасывающий это излучение параллельным пучком.Скорость истечения реактивной струи предельна-световая!!!В качестве же источника излучения используем аннигиляцию...
Красиво...Но на практике начинаются проблемы.Прежде всего-,а чем отражать?!Учитывая что излучение мы получим скорее всего в гамма -диапазоне!!Ничего в голову не приходит-кроме как сменить диапазон излучения,например на радио,или оптический.Но опять же как это сделать????
Далее-допустим даже что мы создали некий волшебный "зеркалиум"из которого соорудили наш отражатель-нужно чтоб он не просто отражал гамма-кванты,нужно чтоб он отражал их на 100%-иначе он попросту "сгорит"!!!!Стругацкие придумали для этой цели свое "мезовещество".Увы - физика его создать так и не смогла...
Далее-гамма-кванты,это еще пол беды-они выделяются при аннигиляции позитрона с электроном. В случае аннигиляции покоящейся (не релятивистской) пары протон-антипротон происходит сложно-цепочечная реакция: образование (часто) адронного мезоатома с временем жизни порядка 10−27 секунды, затем распад этого атома (собственно аннигиляция) с образованием пионного комплекса, состоящего из 2-12 (в среднем 5-7) нейтральных (1/3) и заряженных (2/3) пи-мезонов(пионов), затем за время порядка 10−17 секунды нейтральные пионы распадаются с выделением гамма-квантов с пиком энергии в спектре около 70 МэВ, в то время, как заряженные пионы, имеющие значительно много большее время жизни, до ~1,5×10−4 секунды, удаляются с околосветовыми скоростями из области реакции (в вакууме и разреженной среде - до 20-40 м, в плотном веществе, например, графите - порядка 0,1-0,2 м) и затем распадаются с образованием мюонов, в свою очередь распадающихся (в основном, 99,998 %, канале распада) на нейтрино и электроны.
Таким образом, при аннигиляции антивещества - то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жёсткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии - в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 - в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало»
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23 %[1], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. (википедия))
Наконец-проблема топлива.Если вещество мы можем черпать из межзвездной среды при помощи ловушки Бассарда(УВЫ ПРИ ЭТОМ ТОРМОЗЯСЬ!)то антивещество нам придется везти с собой-а потребуется его не мало .Вобщем-фотонная субсветовая ракета с запасом горючего на борту оказалась штукой нереальной-миллионы(а точнее десятки миллионов)тонн топлива-на десятки тонн полезной нагрузки.
Прямоточная же фотонная ракета все равно должна нести с собой груз антивещества(как реактивный самолет который берет кислород из воздуха ,но керосин везет с собой).А антивещество надо где то взять,и где то хранить!
Взять его правда вроде бы можно в радиационных поясах планет-гигантов.А вот его долгосрочное хранение-вопрос до сей поры не решенный.
Последнее время,впрочем,появился ряд новых проектов ,которые вроде бы решают проблему фотонной ракеты-по крайней мере по части горючего.
Первый из них-прямоточный фотонный двигатель на ТЕМНОЙ МАТЕРИИ,которая вроде-бы обладает уникальным свойством-аннигилировать сама с собой при тесном сближении ее частиц.Остается только придумать-как ее уловить и сжать!
Второй вариант-использовать в фотонном двигателе Хоукинговское излучение микроскопической(с протон размером)ЧЕРНОЙ ДЫРЫ!
http://www.vesti.ru/doc.html?id=1196926
Так что ставить точку в истории фотонных ракет пока все же рано!
С физикой Гамильтон дружил не очень-поэтому фотонолеты у него бесшумно,и без последствий садились прямо на зеленые лужайки...
В том же 1928 году в повести Шлосселя "Второй рой"армада фотонных ракет-в 4 мили длиной каждая,с экипажами в анабиозе-отправилась в систему Сириуса сражаться со злобными разумными насекомыми...
Наука же пока молчала.
До 1956 года-когда Зенгер выпустил свою работу "К механике фотонных ракет".С этого момента-правда всего на несколько лет-у многих сложилось впечатление ,что проблема межзвездных полетов решена-по крайней мере в теории.
Классическая фотонная ракета это ,в общем то ,просто прожектор.Сверхмощный источник электро-магнитного излучения+параболический отражатель,отбрасывающий это излучение параллельным пучком.Скорость истечения реактивной струи предельна-световая!!!В качестве же источника излучения используем аннигиляцию...
Красиво...Но на практике начинаются проблемы.Прежде всего-,а чем отражать?!Учитывая что излучение мы получим скорее всего в гамма -диапазоне!!Ничего в голову не приходит-кроме как сменить диапазон излучения,например на радио,или оптический.Но опять же как это сделать????
Далее-допустим даже что мы создали некий волшебный "зеркалиум"из которого соорудили наш отражатель-нужно чтоб он не просто отражал гамма-кванты,нужно чтоб он отражал их на 100%-иначе он попросту "сгорит"!!!!Стругацкие придумали для этой цели свое "мезовещество".Увы - физика его создать так и не смогла...
Далее-гамма-кванты,это еще пол беды-они выделяются при аннигиляции позитрона с электроном. В случае аннигиляции покоящейся (не релятивистской) пары протон-антипротон происходит сложно-цепочечная реакция: образование (часто) адронного мезоатома с временем жизни порядка 10−27 секунды, затем распад этого атома (собственно аннигиляция) с образованием пионного комплекса, состоящего из 2-12 (в среднем 5-7) нейтральных (1/3) и заряженных (2/3) пи-мезонов(пионов), затем за время порядка 10−17 секунды нейтральные пионы распадаются с выделением гамма-квантов с пиком энергии в спектре около 70 МэВ, в то время, как заряженные пионы, имеющие значительно много большее время жизни, до ~1,5×10−4 секунды, удаляются с околосветовыми скоростями из области реакции (в вакууме и разреженной среде - до 20-40 м, в плотном веществе, например, графите - порядка 0,1-0,2 м) и затем распадаются с образованием мюонов, в свою очередь распадающихся (в основном, 99,998 %, канале распада) на нейтрино и электроны.
Таким образом, при аннигиляции антивещества - то есть вещества, состоящего из антипротонов и позитронов, примерно 1/3 энергии выделится в виде жёсткого гамма-излучения с энергией квантов 511 кэВ (от позитронно-электронной аннигиляции) и 70 МэВ от распада нейтральных пионов, ~1/3 энергии - в виде заряженных частиц с достаточно большим пробегом, а ~1/3 - в виде нейтрино, то есть безвозвратно будет потеряна. И «реальный» ракетный двигатель на антиматерии скорее должен выглядеть, как магнитная ловушка для заряженных частиц, а не как некое «зеркало»
При такой невысокой массовой отдаче, порядка 23 %[1], эксплуатация фотонного двигателя становится менее выгодной. (википедия))
Наконец-проблема топлива.Если вещество мы можем черпать из межзвездной среды при помощи ловушки Бассарда(УВЫ ПРИ ЭТОМ ТОРМОЗЯСЬ!)то антивещество нам придется везти с собой-а потребуется его не мало .Вобщем-фотонная субсветовая ракета с запасом горючего на борту оказалась штукой нереальной-миллионы(а точнее десятки миллионов)тонн топлива-на десятки тонн полезной нагрузки.
Прямоточная же фотонная ракета все равно должна нести с собой груз антивещества(как реактивный самолет который берет кислород из воздуха ,но керосин везет с собой).А антивещество надо где то взять,и где то хранить!
Взять его правда вроде бы можно в радиационных поясах планет-гигантов.А вот его долгосрочное хранение-вопрос до сей поры не решенный.
Последнее время,впрочем,появился ряд новых проектов ,которые вроде бы решают проблему фотонной ракеты-по крайней мере по части горючего.
Первый из них-прямоточный фотонный двигатель на ТЕМНОЙ МАТЕРИИ,которая вроде-бы обладает уникальным свойством-аннигилировать сама с собой при тесном сближении ее частиц.Остается только придумать-как ее уловить и сжать!
Второй вариант-использовать в фотонном двигателе Хоукинговское излучение микроскопической(с протон размером)ЧЕРНОЙ ДЫРЫ!
http://www.vesti.ru/doc.html?id=1196926
Так что ставить точку в истории фотонных ракет пока все же рано!