Читаем Going Interstellar (collection) полностью

We next assume a twenty percent energy conversion efficiency for the solar cells coating Mercury’s surface. The electrical energy input into the hypothetical antimatter factory constructed on this hot, small planet, is therefore about 3 X 1016 watts.

If our Mercury antimatter factory works continuously and 4 X10-5 of the electrical energy input is converted into matter/antimatter pairs (as in the Tevatron), about 5 X 1018 Joules of energy is converted into antimatter each year. Every year, this antimatter factory will convert about 4 X 1019 Joules of energy into antiprotons.

Optimistically, we assume that all of these can be collected, decelerated, perhaps neutralized with positrons and safely stored until ready for use in the engines of a starship. The total antiproton annual production mass from this hypothetical antimatter factory can be calculated from a variation of Einstein’s famous equation (E = 2Mc2), where the factor 2 accounts for the fact that half the energy (E, in Joules) is converted into protons, M is the antimatter mass in kilograms and c is the speed of light in vacuum (three hundred million meters per second).

Even then, our hypothetical Mercury-based antimatter factory can produce only about five hundred kilograms of anti-hydrogen atoms. If the factory works continuously for a century, about fifty thousand kilograms of antimatter will be produced. This may be hardly enough for Eugen Sanger’s photon rocket, which requires equal amounts of matter and antimatter. But, as we shall see in the section on antimatter rockets below, an operational spacecraft propelled by antimatter/matter-annihilation may function quite well if antimatter is a very small fraction of the total fuel mass.

It should also be mentioned that it is not necessary that our antimatter factory or factories be located on a planet’s surface. Another location would be free space. Here, a huge parabolic, micron-thin reflector might be used to concentrate and focus solar energy on a bank of efficient, hyper-thin and low mass solar photovoltaic cells. Robert Kennedy, Ken Roy and David Fields have suggested that humans may ultimately construct approximately one thousand-kilometer solar-sail sunshades in space to slightly reduce the amount of sunlight striking the Earth and thereby alleviate global warming. Such in-space devices could also be used to concentrate solar energy on Mars. There is no inherent reason why these sunshades or solar concentrators could not serve a dual function and direct sunlight towards in-space antimatter factories.

Also, as Forward speculates, the antiproton conversion efficiency he quotes for the Tevatron may not be the ultimate. There is plenty of room for improvement if some of humanity’s brightest minds turn their attention to the problems of antimatter production and storage.

How Do We Store Antimatter??—VERY, VERY CAREFULLY!!!

No matter where the antimatter is produced, the next challenge is the safe storage of the stuff until we are ready to use it in a starship engine. This is especially difficult since antimatter is the most volatile material in the universe and will disappear in a puff of radiation if brought into contact with normal matter.

As it turns out, there are a number of options. But none of these is especially easy. This section describes some candidate antimatter storage systems.

One possibility is magnetic storage rings. Using combinations of electric and magnetic fields, antiprotons would be spun continuously around one ring at constant velocity, positrons (if necessary) around another. When reaction with normal matter in the starship’s combustion chamber is required, an appropriate mass of antiparticles could be magnetically diverted towards the target without touching chamber walls. Antiparticles have been stored in such a manner after deceleration in existing antimatter factories. But we wonder what the limits are on antiparticle density in the ring. And is it possible to reliably alter field strength in parts of the storage ring as the ship changes its acceleration rate?

Many of the potential solutions to antimatter storage have been reviewed in a paper by the American physicists Steven Howe and Gerald Smith. They describe a version of the Penning trap they constructed at Pennsylvania State University. This device might be able to store one hundred billion antiprotons per cubic centimeter. That sounds like a lot of antiprotons, but a Penning trap at least a kilometer across would be required to store a kilogram of antiprotons!

Перейти на страницу:

Похожие книги

1937. Трагедия Красной Армии
1937. Трагедия Красной Армии

После «разоблачения культа личности» одной из главных причин катастрофы 1941 года принято считать массовые репрессии против командного состава РККА, «обескровившие Красную Армию накануне войны». Однако в последние годы этот тезис все чаще подвергается сомнению – по мнению историков-сталинистов, «очищение» от врагов народа и заговорщиков пошло стране только на пользу: без этой жестокой, но необходимой меры у Красной Армии якобы не было шансов одолеть прежде непобедимый Вермахт.Есть ли в этих суждениях хотя бы доля истины? Что именно произошло с РККА в 1937–1938 гг.? Что спровоцировало вакханалию арестов и расстрелов? Подтверждается ли гипотеза о «военном заговоре»? Каковы были подлинные масштабы репрессий? И главное – насколько велик ущерб, нанесенный ими боеспособности Красной Армии накануне войны?В данной книге есть ответы на все эти вопросы. Этот фундаментальный труд ввел в научный оборот огромный массив рассекреченных документов из военных и чекистских архивов и впервые дал всесторонний исчерпывающий анализ сталинской «чистки» РККА. Это – первая в мире энциклопедия, посвященная трагедии Красной Армии в 1937–1938 гг. Особой заслугой автора стала публикация «Мартиролога», содержащего сведения о более чем 2000 репрессированных командирах – от маршала до лейтенанта.

Олег Федотович Сувениров , Олег Ф. Сувениров

Документальная литература / Военная история / История / Прочая документальная литература / Образование и наука / Документальное
Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах
Хрущёвская слякоть. Советская держава в 1953–1964 годах

Когда мы слышим о каком-то государстве, память сразу рисует образ действующего либо бывшего главы. Так устроено человеческое общество: руководитель страны — гарант благосостояния нации, первейшая опора и последняя надежда. Вот почему о правителях России и верховных деятелях СССР известно так много.Никита Сергеевич Хрущёв — редкая тёмная лошадка в этом ряду. Кто он — недалёкий простак, жадный до власти выскочка или бездарный руководитель? Как получил и удерживал власть при столь чудовищных ошибках в руководстве страной? Что оставил потомкам, кроме общеизвестных многоэтажных домов и эпопеи с кукурузой?В книге приводятся малоизвестные факты об экономических экспериментах, зигзагах внешней политики, насаждаемых доктринах и ситуациях времён Хрущёва. Спорные постановления, освоение целины, передача Крыма Украине, реабилитация пособников фашизма, пресмыкательство перед Западом… Обострение старых и возникновение новых проблем напоминали буйный рост кукурузы. Что это — амбиции, нелепость или вредительство?Автор знакомит читателя с неожиданными архивными сведениями и другими исследовательскими находками. Издание отличают скрупулёзное изучение материала, вдумчивый подход и серьёзный анализ исторического контекста.Книга посвящена переломному десятилетию советской эпохи и освещает тогдашние проблемы, подковёрную борьбу во власти, принимаемые решения, а главное, историю смены идеологии партии: отказ от сталинского курса и ленинских принципов, дискредитации Сталина и его идей, травли сторонников и последователей. Рекомендуется к ознакомлению всем, кто родился в СССР, и их детям.

Евгений Юрьевич Спицын

Документальная литература
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции
1917: русская голгофа. Агония империи и истоки революции

В представленной книге крушение Российской империи и ее последнего царя впервые показано не с точки зрения политиков, писателей, революционеров, дипломатов, генералов и других образованных людей, которых в стране было меньшинство, а через призму народного, обывательского восприятия. На основе многочисленных архивных документов, журналистских материалов, хроник судебных процессов, воспоминаний, писем, газетной хроники и других источников в работе приведен анализ революции как явления, выросшего из самого мировосприятия российского общества и выражавшего его истинные побудительные мотивы.Кроме того, авторы книги дают свой ответ на несколько важнейших вопросов. В частности, когда поезд российской истории перешел на революционные рельсы? Правда ли, что в период между войнами Россия богатела и процветала? Почему единение царя с народом в августе 1914 года так быстро сменилось лютой ненавистью народа к монархии? Какую роль в революции сыграла водка? Могла ли страна в 1917 году продолжать войну? Какова была истинная роль большевиков и почему к власти в итоге пришли не депутаты, фактически свергнувшие царя, не военные, не олигархи, а именно революционеры (что в действительности случается очень редко)? Существовала ли реальная альтернатива революции в сознании общества? И когда, собственно, в России началась Гражданская война?

Дмитрий Владимирович Зубов , Дмитрий Михайлович Дегтев , Дмитрий Михайлович Дёгтев

Документальная литература / История / Образование и наука