Kedd, 2019-11-19
Amatőrcsillagász honlapomja
Honlap-menü
A fejezet kategóriái
Cikkeim [1]
kedvenc cikkeim [24]
csillagászati hírek [3]
CERN-nel kapcsolatos cikkek [17]
Az OPERA kutatásokkal kapcsolatos cikkek [9]
A fénysebességen túli kutatásokkal foglalkozó cikkek [5]
Az idő dimenzió. [2]
Körkérdésünk
Értékeld honlapomat
Összes válasz: 7
Statisztika

Online összesen: 1
Vendégek: 1
Felhasználók: 0
Belépés
Főoldal » Cikkek » kedvenc cikkeim

A jövő űrhajtóművei 3.rész
 
 

Aszteroidák az űrutazók szolgálatában:

Távolabbi jövő felé tekintve újabb lehetőségek nyílnak majd meg az emberiség előtt. Amint az asztrotechnika fejlődésnek indul, az első feladatok közé fog tartozni a Földet veszélyesen megközelítő aszteroidák eltérítése vagy megsemmisítése. A tudósok fantáziájában innen már csak egy lépés, hogy ezeket a hatalmas sziklatömböket pályára állítsák a Föld körül és megkezdődjön a nyersanyagaik kiaknázása. Nem megvetendő alternatíva a továbbiakban, ha egy megfelelően átalakított aszteroidát olyan energiamentes pályára állítanak - például a Föld és a Mars közé – ami elhalad mindkét égitest közelében. Így gyakorlatilag a bolygóközi utazás csupán abból állna, hogy a másik bolygóra szánt ellátmányt felhordjuk a Föld közelében az aszteroida felszínére, míg a célállomáson onnan lehordjuk a másik bolygóra.

Az utazóközönség a hosszú utat az aszteroida belsejében létrehozott szálloda – űrhajókhoz képest pazar - körülményei között tölthetné, míg az energiáról napelemek vagy atomreaktorok gondoskodnának. Egy további komoly előnye is van ennek az elképzelésnek, mégpedig, hogy a hosszú űrutazásnak kitett emberi szervezet könnyen károsodhat a Napszél töltött részecskéinek áramlatától, illetve a kozmikus sugárzás nagyenergiájú részecskéitől.

Az űrhajókat és űrállomásokat teljesen nem lehet védetté tenni ezektől a külső behatásoktól, de egy felszín alá süllyesztett épületben, több tíz (esetleg száz) méteres kőzetréteg alatt az egészség károsodás kockázata jelentősen csökkenthető.

Az aszteroida gravitációs hintamanőverekkel a két célállomás közelében úgy igazíthatna pályáján, hogy az minél rövidebb visszatérést tegyen lehetővé a kiinduló állomáshoz, a finomabb manőverekről pedig a felszínre szerelt tartósan működtetett ion-hajtóművekkel gondoskodhatnának az üzemeltetők. Ezeket az aszteroida-állomásokat akár magántőkéből is finanszírozhatnák, hiszen menet közben a különleges ásványokat kibányászva extra bevételekre is szert tehetnének a merész vállalkozók.

2. Túrák a normáltérben

A szomszédos csillagok közelében

Az előző ötlet át is vezet a következő témakörünkre, a csillagok közötti távolságok legyőzésének probléma körére. A technika előre látható fejlődése alapján az aszteroidákhoz hasonlóan, a kezdeti csillagközi űrjárművek is hatalmas méretűek – gyakorlatilag űrvárosok – lesznek. Az évtizedekig (évszázadokig) tartó utazások sikeréhez több száz (ezer) ember együttes munkájára lesz szükség, ehhez pedig nagy élettérrel és olyan mennyiségű élelmiszerrel illetve üzemanyaggal kell számolnunk, hogy az űrjárművek méretei valóban vetekedhetnek a kisebb aszteroidákkal. Azonban kérdéses, hogy bárki hajlandó lesz-e ilyen utazás megkezdésére, hiszen a kezdeti idők járműveinél a hosszú út végét várhatóan senki sem fogja megélni. Jogos feltenni a kérdést, hogy a több száz évig tartó (nem relativisztikus sebességű) utazásoknak van-e igazából értelme. Több tudós rávilágított arra, hogy ilyen hosszú idő alatt a technika annyit léphet előre, hogy esetleg a később készült űreszközök utolérnék - még jóval a céljuk előtt - a korábban indult vándorokat, így erőfeszítéseik feleslegessé válnának. Másrészt az esetlegesen visszaérkező expedíciók technikailag annyira elavulnának, hogy egyszerűen semmi hasznukat nem tudnák venni az eredményeik jó részének. Ennek a problémának a leküzdésére olyan járművek kifejlesztését javasolják, ahol a legénységnek vég nélkül kéne dolgoznia a hajó technikai fejlesztésén - tartva a Földdel a lehetséges kapcsolatot - hogy a fedélzeti eszközök technikai fejlettségi szintjét fent lehessen tartani. Tehát az emberi tudás pezsgő fellegvárainak, kis önellátó kutató-gyártó laboratóriumokként kell elképzelnünk a jövő csillagközi űrhajóit, nem pedig véglegesen elkészült halott alkotásoknak.

Bár a csillagközi utazás még valószerűtlen álom, mérnökök és tudósok csoportjai már most is az elméleteket vizsgálják, olyan kiskapuk után kutatva, melyek lehetővé teszik, hogy az ember rácáfoljon a fizikára, és megvesse a lábát a csillagok között. Kísérletek egész sorát végzik ma annak érdekében, hogy egy napon olyan technológiák kifejlesztése kezdődhessen, melyek segítségével űrhajók sebessége már elég nagy lesz ahhoz, hogy Naprendszerünk határán túlra látogathassunk.

Egy nukleáris fúzión alapuló hajtóműrendszer képes lenne arra, hogy a Napredszer távoli bolygóira szállítson rövid idő alatt utasokat, és akár több ezer csillagászati egységnyi távolságra, a csillagközi űrbe is eljutathat robotűrrepülőket. Egy ilyen rendszer - úgy tűnik - akár az elkövetkező néhány évtized során elérhetővé válhat. Végül, még ennél is hatékonyabb, az anyag - antianyag kölcsönös megsemmisítésén alapuló hajtóművek vihetnék az űrhajókat a közeli csillagokra, amelyek közül a legközelebbi a Proxima Centauri, ami körülbelül 270 000 csillagászati egység távolságra van tőlünk.

Az ilyen egzotikus hajtóműrendszerek vonzereje abban rejlik, hogy adott mennyiségű üzemanyagból fantasztikus mennyiségű energiát képesek felszabadítani. A magfúzión alapuló hajtómű rendszer például elméletileg 100 000 MJ energiát tud előállítani 1 kg üzemanyagból. Ez az energiasűrűség 10 milliószor akkora, mint azoknak a kémiai elven működő rakétáknak a teljesítménye, amelyek a mai űrhajókat hajtják. Az anyag-antianyag reakciók még ennél is nehezebben kihasználhatóak, de elképesztő mennyiségű - 20 ezer terrajoule - energiát lehetne előállítani egyetlen kilogrammnyi üzemanyagból, ami az emberiség 26 percnyi energiaigényét képes lenne fedezni.

Fúziós meghajtás – plazma hajtómű [13]:

A nukleáris fúzió során nagyon kis súlyú atomokat préselnek össze olyan magas hőmérsékleten, nyomáson, és olyan hosszú időre, ami elég ahhoz, hogy nagyobb atomokká egyesülhessenek. A reakcióban szereplő kiinduló elemek és a reakció végtermékek tömegének különbsége alapján számítható ki a felszabaduló energia, az E = mc2 összefüggés segítségével.

A fúzió, és még inkább az antianyag alkalmazásának akadályai azonban kiábrándítóak. A kontrollált fúzióval kapcsolatos elképzeléseket, akár a rakétahajtóműveket, akár a földi áram-előállítást érintik, két csoportra lehet bontani. Az egyik az, hogy hogyan tárolható a nagyon forró, elektromosan töltött gáz (plazma), amiben a fúzió létrejön, a másik, hogy honnan vegyük a szükséges nagymennyiségű különleges üzemanyagot a reakcióhoz.

A mágneses elvű tárolást alkalmazó fúzió során a plazmát erős mágneses mező segítségével kontrollálják. A tehetetlenségen alapuló tárolásos fúzió esetében ezzel szemben lézer vagy ionsugarak hevítik és nyomják össze a fúziós üzemanyag kvarc csapdába ejtett kisebb mennyiségeit.

1997 novemberében a mágneses tároló rendszert vizsgáló kutatók olyan fúziós reakciót hoztak létre, amely 65 százalékát fedezte annak az energiának, amit a rendszerbe töltöttek a reakció beindítása érdekében. Ezt a mérföldkő értékű eredményt Angliában érték el a JET nevű tokamak reaktor telepen. Egy kereskedelmi célra szánt fúziós reaktornak azonban annál sokkal több energiát kell létrehoznia, mint amit annak érdekében tápláltak bele, hogy beindítsák vagy fenntartsák a fúziós reakciókat.

Azonban még akkor is, ha a kereskedelmi célra használt fúziós energia valósággá válik itt a Földön, sok egyedi problémával kell szembenézni a fúziós rakéták kifejlesztésénél.

Egy kulcsprobléma ezek közül a reakció által létrehozott töltött részecskék irányítása a felhasználható tolóerő létrehozásának érdekében. Szintén fontos kihívást jelent még a megfelelő mennyiségű fúziós üzemanyag beszerzése, tárolása, és az űrhajó tömegéhez képest a termelt energia maximalizálása.

Az 1950-es évek vége óta a tudósok több tucat fúziós rakéta tervvel álltak elő. Bár a fúzió nagyon nagy mennyiségű nagyenergiájú részecskét állít elő, a reakció csak akkor képes egy űrhajó gyorsítására, ha ezeket úgy irányítják, hogy tolóerőt állítsanak elő. A mágneses tároláson alapuló fúziós rendszerek esetében a járható út az lenne, hogy folyamatosan adagoljuk az üzemanyagot a reakció fenntartása érdekében, miközben egy kis mennyiségű plazma kiszabadulna, és ez generálná a tolóerőt. Mivel a plazma szétrombol bármilyen anyagot, amivel kapcsolatba kerül, így az űrhajó testét képező anyagot is egy erős mágneses mező kell, hogy megvédje a kiáramló anyagtól (mágneses fúvóka).

Egy olyan hajtómű esetén, amely a tehetetlenségi tárolási módszerén alapszik, nagyenergiájú lézerek vagy ionsugarak gyújtanák be az apró üzemanyag kapszulákat (másodpercenként körülbelül harmincat). Ez esetben is egy mágneses fúvóka venne részt a plazma kifelé irányításában és ez által a tolóerő előállításában.

A fúziós reakcióban létrejövő részecskék típusa a felhasznált üzemanyagtól függ. A legkönnyebb a deutérium és trícium közötti reakciót beindítani (a hidrogén két nehéz izotópja, melyek atommagja egy illetve két neutronból és egy protonból áll). A reakció termékei neutronok és alfa részecskék (hélium-4 atommagok). A tolóerő szempontjából a pozitív töltésű alfa részecskék a lényegesek, a neutronok ezzel szemben nem, mert ez utóbbiak nem rendelkeznek töltéssel így nem is irányíthatóak. Kinetikus energiájuk hasznosítható a tolóerő szempontjából, de nem közvetlenül – ennek érdekében le kellene őket fékezni valamilyen anyagban, és az így keletkező hőt kellene hasznosítani. A neutronsugárzás emellett veszélyes is a legénység számára, ezért az embereket hordozó űrhajó esetében jelentős mértékű védelemre van szükség.

Ezek a tények vezetnek a fúziós üzemanyag kiválasztásának legfőbb problémájához. Jóllehet a deutérium és trícium között a legkönnyebb fúziót beindítani, számos hajtóműterv esetében megfelelőbb lenne a deutérium és a hélium-3 izotóp (két proton, egy neutron) használata. Ezeknek a magoknak a fúziója egy alfa részecskét és egy protont hoz létre, és mindkettő irányítható mágneses mező segítségével. A probléma ebben az esetben az, hogy a hélium-3 izotóp nagyon ritka a Földön. Emellett a deutérium – hélium-3 reakciót bonyolultabb beindítani, mint a deutérium-trícium reakciót.

Az azonban már egyértelműnek látszik, hogy függetlenül a választott fúziós üzemanyagtól - a szükséges berendezések méretei, és az üzemanyag mennyisége miatt - több ezer tonnás űrrepülőre lenne szükség ahhoz, hogy fúziós hajtóművel embereket szállíthassunk a Naprendszer külső részeire vagy a csillagközi tér távoli szegleteibe (összehasonlításként a Nemzetközi Űrállomás tömege körülbelül 500 tonna lesz végső állapotban).

A fúziós hajtóművek előtt álló legfőbb akadályok külön-külön is legyőzhetetlennek tűnnek (nagy mennyiségű energia kinyerése kontrollált reakciókból, hatékony tároló szerkezetek és mágneses fúvókák építése, valamint megfelelő mennyiségű üzemanyag biztosítása), de mindegyikük esetében pislákol valami halvány remény a jövőbeni megoldásra nézve.

Először is, okkal hihetünk abban, hogy a fúziós reaktorok nemsokára messze túljutnak majd az áttörési ponton (reaktor ugyanannyi energiát generál, mint amennyit felvesz). Világszerte több nemzetközi kutatócsoport dolgozik párhuzamosan a fúzió beindításának problematikáján, és több országban is az állam finanszírozza ezeket a kutatásokat.

Az új évezred első évtizedének a végére olyan reaktort ígérnek (ITER tokamak), amely már energia termelésre alkalmas alternatíva lesz.

Vannak olyan jelek, melyek szerint a tokamak - amely jelenleg uralja a mágneses tárolókkal kapcsolatos kutatást - egy nap olyan kompaktabb technológiákkal egészül ki, amelyek jobban megfelelnek a rakétahajtómű fejlesztés céljainak szempontjából.

1996-ban az amerikai Energiaügyi Minisztérium fúziós energia tudományokkal foglalkozó tanácsadó bizottsága támogatott egy vizsgálatot néhány ígéretes új szerkezetű mágneses tárolórendszerrel kapcsolatosan (fordított-mezőjű elrendezés, és a gömb alakú tokamak). Eközben már megkezdődtek az elsődleges munkálatok a mágneses fúvókákkal kapcsolatban is. Jelenleg a legnagyobb kutatási erőfeszítést a NASA, az Ohio State University és a Los Alamos National Laboratory között létrejött együttműködés jelenti. A három intézmény kutatói nagyon nagy elektromos áramokat használnak a plazma létrehozására - ami a kísérletekben a fúziós plazma szerepét tölti be – és így vizsgálják az áramló plazma és a mágneses mező interakcióját. Még a fúziós üzemanyaggal kapcsolatos probléma is kezelhetőnek látszik. Jóllehet nagyon kevés hélium-3 van a Földön, de nagyobb mennyiség található belőle a Hold talajában és a Jupiter atmoszférájában is. Emellett, más - a Földön is megtalálható - elemek, mint a bór, szintén szóba jöhetnek olyan alternatív fúziós reakciók szempontjából, amelyeket nehéz ugyan beindítani, de amelyek szintén alfarészecskéket szolgáltathatnak.

Annihilációs reakciók – foton hajtómű [14]

A fúziós hajtóműtervekkel kapcsolatos ígéretek mellett még van egy ismert fizikai jelenség, amely sokkal több energiát szabadít fel adott tömegű reaktánsból: az anyag-antianyag megsemmisülés. Az elképzelések szerint egy ilyen elven működő űrbéli hajtómű rendszer protonok és antiprotonok (hidrogén és antihidrogén) kölcsönös megsemmisítését használná ki.

A megsemmisülés sorozatos reakciókat eredményezne. Ezek közül az első a pionok képződése – ezek rövid élettartamú részecskék, amelyek közül néhány irányítható mágneses mező segítségével, és így tolóerőt generálhatna. Az anyag-antianyag megsemmisülésből származó pionok a fénysebességet megközelítő sebességgel mozognak, ezért igen nagy energiával rendelkeznek. Itt azonban ismét szemben találjuk magunkat a hiány problémájával: az egész világ nagyenergiájú részecskegyorsítói által termelt antiprotonok mennyisége évente mindössze néhány tíz grammnyit tesz ki. Ahhoz, hogy embereket szállíthassunk a legközelebbi csillagra, egy anyag-antianyag rendszernek többtonnányi antiprotonra lenne szüksége.

Az antiprotonok befogása, tárolása és kezelése további nagy kihívást jelent, mivel a részecskék megsemmisülnek, ha közönséges protonokkal kerülnek kapcsolatba. Mindazonáltal megoldható, hogy közvetett módon az antianyag hatalmas energiatartalmát kiaknázzuk sokkal kevesebb antiproton felhasználásával – olyan mennyiséggel, amely valószínűleg a jövő évtizedben már a rendelkezésünkre áll majd.


Ez a rendszer arra használná az antiprotonokat, hogy beindítsa a tehetetlenségi tároláson alapuló fúziós reakciót. Az antiprotonok behatolnának nehezebb atomok magjába, és proton párjaikkal találkozva megsemmisülnének. Ezzel a nehéz atommag hasadása azonnal bekövetkezne, és az így felszabaduló energia felhevítené a körülötte elhelyezkedő fúziós üzemanyagot, amiben beindulhatna a fúziós reakció.

Akár már a közeli jövőben megvalósításra kerülhet egy atommaghasadással kombinált antianyag rendszer:

A chicagói Hbar Technologies kutatócsoportja olyan tervet dolgozott ki, amelyben az antianyagot uránium-bevonatú vitorlával felszerelt űrvitorlás meghajtására használnák. Ebben a rendszerben a hajtóanyag-felhasználás különösen gazdaságosan alakulna. A NASA Fejlett Elképzelések Intézete (NIAC - NASA Institute for Advanced Concepts) támogatásával részletesen kidolgozott projekt szerint mindössze 10-20 milligramm antihidrogént felhasználva juttatnának 10-20 kilogrammnyi hasznos terhet (szondát) a Naprendszer távoli térségeibe, illetve 20-30 grammot fölhasználva a Naprendszeren kívülre is.

 

A vitorla tervezett átmérője 5 méter, vékony uránréteggel borított, amelyben a szabályos időközönként ráengedett - kis mennyiségű - antianyag mikroszintű hasadási folyamatot indít el, folyamatos tolóerőt biztosítva az űrhajónak az egyéb "antianyagos" változatoknál nélkülözhetetlen magas hőmérséklet, mágneses mező és komoly áramellátás nélkül. Az antianyag-vitorlás projekt tervezői 40 éves megvalósulási idővel számolnak, de azt ígérik, hogy egy demonstrációs példányt két éven belül bemutatnak.

A fúziós- és az antianyag hajtóművek hatékonysága jelentősen megnövelhető, ha kombináljuk őket más, fent már leírt megoldásokkal. Igen vonzó alternatíva lehet egy olyan többfokozatú űrhajó terve, ahol az indításkor egy hatalmas lézer tolná maga előtt a járművet egészen addig, amíg ezzel a megoldással a hatékony energia átvitel megoldható, és csak ezek után lépne működésbe a fedélzeti fúziós-, vagy az annihilációs erőmű.


Gravitációs gyorsítók [15]

Az eddig vizsgált hajtóművek a természet majd’ minden kölcsönhatását kiaknázták már, kivéve egyet, a gravitációt. Ennek oka, hogy a gravitációs kölcsönhatás 38 nagyságrenddel gyengébb, mint a fúziós magreakciókban az atommag nukleonjai között fellépő erős kölcsönhatás. Vannak azonban esetek, ahol mégis a többi kölcsönhatással összemérhető energiákat tudnak belőle felszabadítani.

A mai kémiai hajtóművekkel ellátott űreszközök a 1024-1027 kg tömegű bolygók gravitációs mezőit hintamanőverek segítségével felhasználják a sebességük növelésére. Leglátványosabb tesztet ezen a téren a Voyager szondák Jupiter melletti elrepülése jelentette a hetvenes évek végén. Azóta mondhatni bevett szokás, hogy ezekkel az energiamentes megoldásokkal operálnak a pályákat tervező mérnökök. Hogyan lehetne ezt a rendelkezésre álló egyszerű megoldást nagysebességű űrjárművek folyamatos meghajtására felhasználni? Meglepően egyszerűen! Magukkal kell vinniük az intenzív gravitációs mezővel rendelkező objektumot a fedélzethez rögzítve, míg az üzemanyagot egy megfelelően megválasztott mellette haladó pályán a szabadba kell engedni. Ahogy a fedélzeten lévő tömeg gravitációs mezőjében felgyorsulnak az üzemanyag részecskéi, az impulzusukkal ellenkező irányba tolják az egész hajót. Hatalmas előnye a rendszernek, hogy bármilyen üzemanyaggal működtethető, és nem kell semmilyen eszközzel a kiáramló részecskéket fókuszálni.

Mégis van egy kis bökkenő: az űrhajó nem vihet magával egy bolygót ahhoz, hogy kellően erős gravitációs mezőt tudjon kelteni. Ha pedig kisebb tömeget visz – hagyományos anyagokból – akkor annak gravitációs mezője túl gyenge egy ilyen meghajtáshoz. A megoldás a szemünk, illetve a távcsöveink előtt van évtizedek óta. Most jönnek az égi szuper energiaforrások, a neutron csillagok és a fekete lyukak. A kulcsszó: sűrűség! A gravitációs mező helyi erősségét ugyanis nem csak a tömeg, hanem az általa kitöltött térrész mértéke is befolyásolja. Ha létre tudunk hozni egy néhány száz tonnás tömeget úgy, hogy apró térrészbe nyomjuk össze, egészen addig, amíg a testet alkotó atommagok teljesen össze nem érnek - akár egy neutron csillag magjában – akkor a test felszínén a gravitációs térerősség olyan erős lesz, hogy a mellette hiperbola pályán elhaladó részecskéket több ezer km/s –os sebességre gyorsíthatja fel. Tehát ha szerzünk egy merőkanálnyit egy neutron csillag anyagából máris kész a kompakt objektumunk, amit a hajtóműbe építhetünk. A probléma már csak a rögzítés. Egy ilyen hatalmas sűrűségű anyagdarab mindent magához vonzana, rosszabb esetben egyszerűen magába roskasztaná az egész űrhajót, ezért valahogy meg kellene támasztani. Szerencsére semmilyen törvény nem tiltja, hogy többlet elektronokkal töltést vigyünk nagytömegű neutron golyónk felszínére, és így elektrosztatikus mezők segítségével a hajtóműben rögzítsük azt. Máris kész a bolygóközi repülésekhez ideális igénytelen hajtóművünk. Nem olyan egyértelmű, de azért felmerülhet mindenkiben a kérdés, hogy végül akkor mi is hajtja előre az űrhajót?

Hát az üzemanyag – mondhatnák -, ami első ránézésre igaz, de a gyorsításhoz szükséges energia a kompakt tömeg (mag) gravitációs mezőjéből származik. Méghozzá nem is akárhogyan! Egyszerűen a gyorsításhoz szükséges energiamennyiségnek megfelelő mennyiséggel csökken a tömege. Ez a legtökéletesebb energia átalakulás, ami csak elképzelhető, a mag tömege a használat során egyszerűen mozgási energiává alakul. Azaz a mag tömege a használat során folyamatosan csökken, tehát néha új magra van szükség. Ameddig a Naprendszeren belüli utazásokról beszélünk, a mag tömege sokáig fedezheti a mozgatás energia igényét, de egy csillagközi utazáshoz ennél többre van szükség.

A neutroncsillagok anyagának energiasűrűsége korlátozott, nem is beszélve a hozzáférhetőségről. Az igazi megoldást egy kisméretű szingularitás, egy mikro-feketelyuk jelentene. Egy néhány száz tonnás fekete lyuk körül, a precízen irányított részecske áram sebessége megközelítheti akár a fény sebességét is. A fekete lyukak szintén elektromosan feltölthetők, így hasonlóan a neutron gömbökhöz elektrosztatikus mezőkkel rögzíthetőek. Már csak az előállításuk kérdésével kell megbirkóznunk.

Az univerzum keletkezésének bizonyos elméletei azt jósolják, hogy a felfúvódás előtti világegyetemben kedvezőek lehettek a viszonyok kistömegű fekete lyukak létrejöttéhez. Ezek a néhány grammtól a kisbolygónyi tömegig terjedhettek, és a felfúvódás során szétszóródtak a világegyetemben. Számukra egyelőre semmilyen becslés nincs, mert kis gravitációs hatásuk miatt sehogyan sem mutathatóak ki. Ráadásul S. Hawking elméleti munkái alapján feltételezhető, hogy a kvantumos párolgásnak nevezett jelenségnek köszönhetően az igazán kis méretű fekete lyukak gyorsan tiszta energiává sugárzódnak szét. Ennek oka, hogy az eseményhorizonthoz közeli, nagy energiasűrűségű gravitációs mezőben keletkező virtuális-részecske párok egyik fele rendelkezhet akkora energiával, hogy el tudja hagyni a fekete lyuk vonzáskörzetét, míg a részecske pár másik, negatív energiájú tagja visszazuhan a lyukba csökkentve annak tömegét. Gyakorlatilag a feketelyuk tömegének rovására keletkezik a semmiből egy új részecske, így kívülről tekintve sugárzást bocsát ki. Minél kisebb méretű az eseményhorizont (minél kisebb a tömeg), annál gyorsabban csökken a gravitációs mező térerőssége a központtól távolodva, így annál nagyobb az esélye annak, hogy a virtuális részecske párok egyik tagja elszökhet. Paradox módón tehát a nagyméretű fekete lyukak nem párolognak, míg az egészen aprók azonnal tiszta energiává sugárzódnak szét.

Mégis honnan vegyen az emberiség ilyen kisméretű (néhány száz tonnás) szingularitásokat? Legegyszerűbb lenne felkutatni őket és felhasználni, de ha ez nem megoldható, akkor gyártani kell. A fizika itt a segítségünkre siet. Attól azonban nem kell félnünk, hogy holnapra feketelyukak gyártásával foglalkozó cégek özönlik el a világot, de a helyzet mégsem teljesen reménytelen.

Azt mindenki tudja, hogy a fénysebesség elérésének egyik fő akadálya, hogy a gyorsítandó test tömege növekedni kezd, méghozzá egészen a végtelen felé. Eközben szintén ismert jelenség, hogy a fénysebességhez közelítő eszközök haladás irányú mérete kontrakciót szenved. Összevetve a két folyamatot: a tömeg növekszik, a térfogat pedig csökken, tehát még a fénysebesség elérése előtt megtörténik az, amire egyetlen sci-fi író sem gondol, minden test saját növekvő gravitációs erőtere hatására összeomlik feketelyukká. Szerencsére ez jóval fénysebesség 99 % -a felett következik be, úgyhogy egyenlőre az ember készítette űrjárműveket ez a veszély nem igazán fenyegeti, de ha egy atommagot minden határon túl felgyorsítunk, elérhető, hogy átlendüljön ezen a határon. Szándékosan atommagról volt szó, így kihasználva a kiegyenlítetlen töltését elektrosztatikus térben visszalassítható, és máris kész az atomnyi tömegű feketelyuk. Ezt gyorsan további atomokkal hizlalva (hogy elkerülhető legyen a szétsugárzódás), majd később nagyobb tömegekkel is etetve megkapható a hőn áhított hajtómű alapegység.

Persze az egész folyamat sokkal bonyolultabb lesz ennél, hiszen a gyorsítás közben atommag a vele közölt óriási energiák hatására nukleonokra akar majd bomlani, aztán a nukleonokba zárt kvarkok is annyi energiával kezdenek rendelkezni, hogy az egész atommag szétesik kvark-glüon plazmává így elkerülve, hogy olyan apró térfogatra nyomódjon össze, ahol a feketelyukká válás valós veszéllyé válna. Nagyobb a sikerre az esély, ha két vagy több nagy tömegszámú atommagot ütköztetünk hatalmas sebességgel, de még a bomlási határnál kisebb egyedi energiával. Ebben az esetben nincs ideje a kvark-glüon plazma szétrepülésének, és jó irányítás esetén az ütközés helyén marad a mikro-szingularitás, amit azonnal kezelésbe kell venni, hogy megőrizhető legyen későbbi felhasználásra.

Látszik, hogy rögös az út egy ilyen hajtómű előállítása felé, viszont ha megoldhatóvá válik az elkészítése, olyan eszköz kerül az emberiség kezébe, amivel fénysebesség 60 – 70 % -ig biztonságosan felgyorsíthatóak űrjárműveink, miközben semmilyen különleges követelménynek nem kell az üzemanyagnak megfelelnie. Hiszen az csak közvetíti majd a mikro-szingularitás tömegében tárolt tiszta energiát.



Forrás: http://www.atmion.hu/Zoleenet/iro/cim/CSZ/urhajt.html
Kategória: kedvenc cikkeim | Hozzáadta:: tegelysajto (2012-06-19)
Megtekintések száma: 511 | Helyezés: 0.0/0
Összes hozzászólás: 0
Név *:
Email *:
Kód *:
Keresés
Barátaink:
  • Honlap létrehozása
  • Ingyenes online játékok
  • Online Munkaasztal
  • Oktató videók
  • uCoz Rajongók Oldala
  • Copyright MyCorp © 2019
    Ingyenes webtárhely uCoz