Вещество из потустороннего мира

Ракеты на химическом топливе малопригодны для пилотируемых экспедиций даже к ближайшим планетам Солнечной системы.
Фото NASA

Институт передовых концепций NASA (NIAC) выделил грант на исследование, посвященное изучению возможности использования антивещества в качестве топлива будущих космических аппаратов. Проект Геральда Смита из компании Positronics Research выиграл открытый конкурс NIAC.

В общем-то, принцип, заложенный в проекте Геральда Смита, отнюдь не новость: реактивная тяга создается в результате контакта электронов и позитронов (антиэлектронов). На выходе – высокоэнергетический гамма-квант. То есть, попросту говоря, все вещество – и антивещество тоже – превращается без остатка и мгновенно в излучение (аннигилирует). С энергетической точки зрения процесс фантастически эффективен: например, доставка космического зонда Cassini к Сатурну потребовала бы всего нескольких микрограммов античастиц в качестве топлива.

Проблема только в одном – до сих пор не существует способа получить ощутимые количества антиматерии в лабораторных условиях. «Говорить об этом в обозримой перспективе – несерьезно, – подчеркнул в беседе со мной академик Анатолий Логунов, научный руководитель Института физики высоких энергий (г. Протвино). – Антивещество для своего получения само требует чрезвычайно больших расходов электроэнергии. Если бы его удалось накопить, скажем, миллиграмм – это было бы чрезвычайно интересно. Но для этого потребовались бы совершенно гигантские расходы энергии».

Тем более впечатляет, что весьма серьезная организация – Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, NASA – выделяет специальный грант на исследование возможности набрать столько античастиц, чтобы их хватило для космического полета, а также придумать конструкцию двигателя и «топливного бака» для необычного горючего. О нетривиальности поставленной задачи говорит такой факт: аннигиляция одного грамма вещества с антивеществом эквивалентна взрыву атомной бомбы мощностью в 10 килотонн.

Похоже, NASA «коллекционирует» нетрадиционные решения, которые могут оказаться полезны космическому агентству в неопределенном будущем. «В недавнем отчете Ливерморской национальной лаборатории говорится о совместной с NASA 20-летней программе создания совершенно нового марсианского корабля. Там есть вариант и с антивеществом», – прокомментировал по нашей просьбе ситуацию академик Академии космонавтики имени К.Э. Циолковского Валентин Белоконь.

По мнению нашего эксперта, получение ощутимых количеств антиматерии – это не самая главная проблема. «В CERN это делается уже не первый год, – напоминает Белоконь. – Существуют даже оценки, сколько нужно долларов, чтобы получить и удержать грамм антивещества – порядка 10 миллиардов».

«Теоретически эта идея чистая, четкая, – продолжает Валентин Белоконь. – Но там, конечно, есть очень трудные проблемы. Я считаю, что будет создаваться ракета не просто на принципе аннигиляции в качестве источника энергии, а что это аннигиляционное излучение будет превращено в луч лазера. То есть лазер на антивеществе в качестве двигателя космического аппарата. Потому что, если просто аннигилировать, то излучение «прет» во все стороны и его надо отражать каким-то рефлектором, а это почти невозможно – такого рефлектора нет. А лазер не нуждается в рефлекторе».

В общем, хотя говорить о какой-то определенной временной перспективе использования антивещества в качестве ракетного топлива пока не приходится, но, похоже, ученые постоянно держат в уме такую возможность. А чиновники, в данном случае чиновники NASA, считают оправданным даже финансировать подобные «запредельные» проекты.

═

Краткая история антивещества на Земле

═

1930 г. – Впервые существование античастиц было теоретически предсказано английским физиком Полем Дираком.

1932 г. – В космических лучах обнаружены положительно заряженные антиэлектроны (позитроны).

1955 г. – На ускорителе в Беркли (США) были получены и антипротоны.

1969 г. – Советские физики на ускорителе Института физики высоких энергий в г. Протвино открыли ядра антигелия-3.

1994 г. – В Европейском центре ядерных исследований (CERN) группа японских физиков синтезировала достаточно устойчивый гибрид вещества и антивещества, в котором вокруг атомного ядра вращались один электрон и один протон.

1996 г. – Опять в CERN синтезировано уже полноценное антивещество – 9 атомов антиводорода. (В этом атоме вокруг ядра, антипротона, вращается позитрон.) Просуществовали эти 9 атомов время, по сравнению с которым мгновение ока – вечность.

2002 г. – В CERN смогли получить уже более 50 тыс. атомов антиводорода.