Silnik napędzany anihilacją - Polski Serwis Naukowy

Silnik napędzany anihilacją - to hipotetyczny typ silnika rakietowego, który miałby napędzać pojazd kosmiczny, wykorzystując do tego zjawisko anihilacji materii i antymaterii.

Teoretycznie jest to silnik o największym uzysku energii z masy paliwa. Silnik taki zamieniałby, zgodnie z prawem równoważności masy i energii (słynnym wzorem $E=mc^2$ ), całość masy spoczynkowej paliwa na energię użyteczną do napędu, podczas gdy obecnie używane chemiczne silniki rakietowe oparte na reakcjach chemicznych wykorzystują do napędu jedynie małą część energii pochodzącej z wiązań międzyatomowych cząsteczek paliwa, która z kolei stanowi jedynie małą część energii (masy) spoczynkowej paliwa.

Silnik rakietowy – rodzaj silnika odrzutowego, czyli wykorzystującego zjawisko odrzutu substancji roboczej, który nie pobiera w trakcie pracy żadnej substancji z otoczenia. Substancją roboczą mogą być produkty spalania (gazy spalinowe) powstałe przy utlenianiu paliwa (chemiczny silnik rakietowy), przy czym zarówno paliwo rakietowe jak i utleniacz znajdują się w zbiornikach napędzanego urządzenia (tlen nie jest pobierany z atmosfery), dzięki czemu silnik może pracować w dowolnych warunkach, np. w przestrzeni kosmicznej i pod wodą. Mogą nią być też jony rozpędzane elektromagnetycznie (silnik jonowy), plazma, także rozpędzana elektromagnetycznie (silnik plazmowy) lub strumień fotonów gamma (hipotetyczny silnik fotonowy). Stosowany najczęściej w rakietach i promach kosmicznych oraz pociskach rakietowych.

Anihilacja – proces oddziaływania cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka zostają zamienione na fotony (zasada zachowania pędu nie dopuszcza możliwości powstania jednego fotonu – zawsze powstają co najmniej dwa) o sumarycznej energii równoważnej ich masom, zgodnie ze wzorem Einsteina: E=mc2 (zobacz: Szczególna teoria względności).

Istnieją jednak problemy związane z tym napędem:

Nie ma wydajnej metody wytwarzania antymaterii, obecnie wytwarzanie antymaterii stanowi poważny problem, kosztem wielu milionów dolarów udaje się uzyskać po kilka atomów antymaterii,
Nie ma taniego sposobu przechowywania antymaterii tak, by nie stykała się z materią, i do tego jeszcze w poruszającym się i przyspieszającym statku kosmicznym,
W wyniku anihilacji powstaje wysokoenergetyczne promieniowanie gamma, które jest bardzo przenikliwe, w związku z tym trudno skierować jego wiązkę (w przypadku wykorzystywania bezpośrednio jego pędu), a w przypadku przetwarzania energii promieniowania na energię innych cząstek energia ta wydzieli się w dużej masie substancji pochłaniającej.

Prace projektowe

Bez rozwiązania podstawowych problemów nie może być mowy o praktycznym zastosowaniu silnika, choć pojawiają się co pewien czas pogłoski o pracy naukowców z NASA nad silnikiem. Projekt jest związany z planowanym wysłaniem człowieka na Marsa. Dzięki nowemu typowi silnika hipotetycznie możliwe byłoby dotarcie na Czerwoną Planetę w ciągu 45 dni. W przypadku znanych obecnie technologii taki lot kosmiczny musiałby trwać około 180 dni.

National Aeronautics and Space Administration (NASA) (pl. Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej) – agencja rządu Stanów Zjednoczonych odpowiedzialna za narodowy program lotów kosmicznych, ustanowiona 29 lipca 1958 r. na mocy National Aeronautics and Space Act.

Wiązanie chemiczne według klasycznej definicji to każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają na skutek uwspólnienia dwóch lub więcej elektronów pochodzących bądź z jednego, bądź z obu łączących się atomów lub przeskoku jednego lub więcej elektronów z jednego atomu na atom i utworzenia w wyniku tego tzw. pary jonowej.

Zobacz też

Winda kosmiczna