Złoto i laser w kosmosie

Materia użyta jako paliwo mogłaby skrócić podróż na Marsa o wiele miesięcy.

Metoda polega na bombardowaniu określonego celu – bryłki złota – wiązką światła laserowego. W rezultacie powstają miliardy pozytronów. Gdyby udało się je pewnego dnia zastosować do napędzania kosmicznych wehikułów, podróże międzyplanetarne uległyby ogromnemu skróceniu.

[srodtytul]Przypadek[/srodtytul]

Pod koniec lat 90. badacze z Lawrence Livermore National Laboratory studiowali możliwe zastosowania laseru Petawatt do fuzji kontrolowanej, z perspektywą wykorzystywania jej w energetyce jądrowej. LLNL w Fremont podlega University of California, ma kontrakt z amerykańskim Department of Energy. Została założona w 1952 r. w miejscu starej bazy lotniczej marynarki wojennej.

Jedno z doświadczeń polegało wówczas na tym, że wiązka laserowa padała na płatek złota grubości kartki papieru. Pod wpływem tego bombardowania elektrony były wyrywane z atomów i jednocześnie przyspieszane przez tę wiązkę. Następnie były wyhamowywane przez pole elektrostatyczne jąder atomów złota. W trakcie tego procesu powstawało promieniowanie gamma.

[srodtytul]Eksperyment potwierdzony [/srodtytul]

Ku zaskoczeniu eksperymentatorów w trakcie tego doświadczenia dostrzegli dość dużo pozytronów, czyli elementarnych cząstek antymaterii (antycząstki elektronów). Energia promieniowania gamma była tak duża, że pojawiały się pary elektron-pozytron, zawsze w pobliżu jąder atomów złota.

Laser Petawatt używany do tamtego doświadczenia już dziś nie istnieje, ale jeden z jego następców, laser Jupiter, został użyty przez zespół prof. Hui Chen do bombardowania płatka złota grubości jednej dziesiątej milimetra.

[wyimek]Nie jest całkiem absurdalnym pomysłem użycie antymaterii jako kosmicznego paliwa[/wyimek]

W trakcie pierwszego eksperymentu, sprzed kilkunastu lat, naukowcy zarejestrowali około 100 pozytronów. Tym razem wykryli ich milion, a przecież była to tylko pierwsza próba. W praktyce oznacza to, że możliwe jest uzyskiwanie setek miliardów pozytronów!

Po takich wynikach eksperymentu fizycy popuścili wodze fantazji. Uznali, że prawdopodobnie jest to klucz do wciąż czekającego na rozwiązanie problemu paliwa w czasie wieloletnich międzyplanetarnych wypraw.

Uznali, że nie jest absurdalnym pomysłem użycie antymaterii jako kosmicznego paliwa. Do napędzania 100-tonowego statku kosmicznego paliwem fotonicznym, czyli energią powstającą z anihilacji materii i antymaterii, w czasie wyprawy na planetę Mars, wystarczyłoby 8 gramów: 4 miligramy antymaterii i 4 miligramy materii. Właśnie tyle, tu nie ma pomyłki. Wytworzenie 4 miligramów antymaterii wymagałoby kolosalnej ilości energii.

Dlatego jest wątpliwe, aby tego rodzaju pojazd z „bombą“ na pokładzie opuścił Ziemię. Ale wcale nie jest wykluczone z technologicznego punktu widzenia, że w ciągu najbliższych 30 lat napęd antymateryjny jednak stanie się możliwy.

[srodtytul]Teoria zastosowana w praktyce[/srodtytul]

Jeżeli do tego dojdzie, to dzięki temu, że użyty do tego zostanie laser. Posłuży do generowania pozytronów na pokładzie statku kosmicznego. W ten sposób wyeliminowana zostanie konieczność zabierania paliwa z Ziemi, tzn. antymaterii.

Taki ładunek groziłby w razie najmniejszego błędu technicznego anihilacją z materią, czyli ze statkiem kosmicznym. Statek po prostu sczezłby. Dlatego szansą jest wytwarzanie pozytronów na pokładzie za pomocą bezpiecznego działania, jakim jest naświetlanie laserem płatka złota. Niebezpieczeństwo jest mniej więcej takie jak w laboratorium przy podobnym doświadczeniu.

Pomysł napędzania statków kosmicznych za pomocą antymaterii opiera się na pracach Paula Diraca (1902 – 1984), angielskiego fizyka teoretyka.