АНТИМАТЕРИЈИСКИ ЛЕТ

Уз ракетне моторе на хемијски погон што су и даље незаменљиви и на које ће се све космичке велесиле и даље ослањати у будућности, ту су и ракетни мотори са алтернативним видовима погона који тек треба да буду детаљно испитани у пракси. Већ смо поменули концепт термалне нуклеарне ракете на којем заједнички раде NASA и DARPA. Постоје и бројне друге могућности, од којих су неке већ испробане у пракси.

 

Др Саша Марковић

 

Електро-термички погон: Ови мотори користе електричну енергију за загревање радног флуида. На високим температурама гасовити флуид прелази у јонизовано стање, тј. плазму која се кроз суперсонични млазник избацује напоље, чиме се генерише сила потиска. Метод је одавно у употреби, али има ограничену употребну вредност због релативно малог потиска. Данас се овакви мотори употребљавају за мале, прецизне промене у оријентацији летелице, ређе као извор примарног погона.

Јонски погон: Ракетни погон генерише се тако што се наелектрисани атоми (јони) племенитог гаса (најчешће ксенона) убрзавају у електромагнетном пољу и избацују из летелице огромним брзинама, чиме се генерише сила потиска. Потребна електрична енергија добија се из соларних панела. И поред великих излазних брзина, ови мотори остварају релативно мали потисак јер је проток горива веома мали. Тај потисак упоредив је с тежином коју осећате када на врх свог кажипрста ставите бубамару. Главна предност оваквих мотора је у њиховом дуготрајном, стабилном раду и већој ефикасности: импулс кретања који генерише јонски мотор око десет пута је већи у односу на класичан хемијски мотор са истом количином горива. Kонцепт је успешно испробан на сонди Dawn која је посетила две патуљасте планете: Весту (2011) и Церес (2015).

Соларно једро: Светлост је састављена од фотона које у овом контексту можемо да представимо пинг-понг лоптицама. Kада ове лоптице налете на равну површину, настаје сила слично као што ветар који налеће на једра генерише силу која гура брод напред. Притисак светлости веома је мали: да бисте помоћу соларног једра произвели свега један килограм потиска, потребна вам је квадратна површина ширине 110 метара. Самим тим, и резултујуће убрзање је мало. Али, соларно једро има једну веома значајну предност: Сунчеве светлости има неограничено много. И поред малог убрзања, космички брод са довољно великим соларним једром и довољно времена на располагању на крају ће достићи огромну брзину иако са собом не носи никакво гориво. Kонцепт су први успешно испробали Јапанци (пројект Ikaros).

(Wikipedia)

Сматра се да би берилијумско једро, иницијално постављено у непосредну близину Сунца, могло да достигне брзину од 1.000 km/s за мање од једног дана (илустрације ради, најбрже летелице данашњице не достижу ни десети део ове брзине). Проблем настаје у дубинама Сунчевог система где је Сунчева светлост сувише слаба. Потребни притисак светлости могли би да обезбеде супер-снажни ласери лоцирани на Земљи или у орбити око ње. Довољно јак ласерски систем могао би обасјано космичко једро да однесе до Ортовог облака, саме границе Сунчевог система, за свега неколико деценија.

Плазма мотор: Ово би, заправо, била унапређена верзија јонског мотора. Уместо да користи инертан флуид, мотор би користио електромагнетно поље за убрзавање позитивних и негативних јона у врелој плазми генеришући тако потребан потисак. Идеја још увек није испробана у пракси иако једна компанија из Тексаса увелико развија концепт мотора са плазма погоном који би људе могао да однесе на Марс за само 39 дана (Пројекат VASIMR).

Kонтинуирана фузија: Kонцепт који и даље припада (далекој) будућности јер је за тако нешто потребан фузиони реактор који генерише више енергије него што троши. Ракете које би користиле континуирану фузију за генерисање потиска биле би стотинама пута ефикасније од постојећих хемијских ракета. Имале би и једну значајну предност: чак и наизглед празан космички простор садржи довољно лаких елемената (водоника и хелијума) за одржавање континуираног процеса фузије.

Пулсна фузија: Мотори засновани на овом концепту генерисали би потисак сукцесивним контролисаним експлозијама куглица нуклеарног горива, довољно малих да њихова експлозија не угрози конструкцију летелице и довољно великих да прозиведу жељени ниво потиска. Kонцепт је идејно разрађен током педесетих година (пројекат Orion), али га до сада ниједна летелица није испробала у пракси. Једна вашингтонска компанија тренутно разматра нацрт мотора који би користио сачму начињену од литијумске кошуљице и комбинације водоникових изотопа у језгру. Kада се гранула горива нађе у комори за сагоревање, снажно магнетно поље изазвало би колапс кошуљице што би водоник у језгру угрејало до температуре потребне за отпочињање нуклеарне фузије. Овакав мотор био би изузетно ефикасан: експлозиија нуклеарне капсуле величине зрна песка генерисала би потисак који остварује читав канистер конвенционалног хемијског горива. Даља истраживања компликује чињеница да важеће међународне конвенције забрањују детонирање нуклеарног горива, без обзира на величину пуњења.

Антиматерија: Антиматерија представља идеално погонско средство јер се њеном анихилацијом (комбинацијом са обичном материјом) око 40 одсто њене масе може конвертовати у кинетичку енергију летелице. Такву ефикасност немају ни фисиони ни фузиони реактори. Једно истраживање показује да би десет милиграма антиматерије било довољно да однесе летелицу са астронаутима на Марс за само 45 дана.

Проблем је, међутим, што у космосу нема антиматерије ни за лек: она се мора произвести вештачким путем у нуклеарним акцелераторима. Данашњи акцелератори једноставно нису довољно ефикасни: количина до сада произведене антиматерије буквално се мери атомима. Чак и тако мале количине тешко је изоловати и сачувати на дужи период јер антиматерију не можете да држите у кутији са чврстим зидовима – сваки контакт материје и антиматерије праћен је моменталном експлозивном анихилацијом. Због свега наведеног, антиматеријски погон највероватније ће још дуго остати у домену научне фантастике.

(Време)