科學家研究以反物質為動力的星際旅行

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(http://www.epochtimes.com)
【大紀元11月13日訊】要使飛船在合理的時間裡飛到太陽系真正的邊緣﹐或飛到太陽系外面﹐豪博士寄希望于反物質。1996年美國的火星全球觀察飛船花了11個月才飛到了火星。即使按照最佳的飛行方案﹐飛向火星也要超過六個月。而在此期間﹐宇航員在失重狀態下造成的骨質流失和肌肉萎縮﹐將嚴重影響他們的健康。因此宇宙飛船的速度對未來的宇宙航行是至關重要的事情。然而﹐對正在美國航空航天局的資助下研究反物質發動機的史蒂夫‧豪博士來說﹐飛向冥王星也不過是小菜一碟。這個最遠的行星離地球的距離是地球到太陽距離的40倍。但是這還不到豪博士理想的星際旅行距離的一半。

北京青年報11月12日報導,一個天文單位是9300萬英里﹐這是地球到太陽的距離。奧爾特彗星雲離地球的距離大約是250個天文單位。人類目前最快的飛得最遠的飛船——美國的先鋒10號和旅行者1號和2號飛船﹐飛到這個目的地也要幾十年。在發射25年後﹐旅行者1號只飛到77個天文單位處。要使飛船在合理的時間裡飛到太陽系真正的邊緣﹐或飛到太陽系外面﹐豪博士寄希望于反物質

■什麼是反物質

反物質是什麼呢﹖它們的質量和物質相同﹐但組成它們的粒子電荷正負和普通物質粒子相反。雖然宇宙中的反物質的存在還在理論研究中﹐但是在人工條件下﹐人們在粒子加速器裡得到了反物質。1928年英國物理學家狄拉克首先從理論上提出了存在反物質的假說。1932年卡爾‧安得爾森發現了正電子﹐即電荷為正的電子的存在。1955年在美國伯克利高能質子穩相加速器上﹐研究人員製造出了第一個反質子﹐即電荷為負的質子。歐洲原子核研究委員會的研究人員又製造出了第一個反原子﹐他們造出了9個反氫原子。存在了40毫微秒。到1998年他們一小時已經能生產2000個反氫原子了。

當反物質和物質相遇時就會發生湮滅反應﹐爆炸﹐放出伽馬射線﹐產生大量的能量。

美國航空航天局在2000年前後就推出了反物質發動機的初步設想﹐豪博士現在在美國航空航天局的高級設計研究所資助下正在研製更快更好更便宜的反物質發動機。

反物質推進器的效率是百分之百的﹐因為反物質和物質湮滅時﹐它們的質量全部轉化為了能量。它們釋放出的能量是現在航天飛機裡使用的氫氧燃燒釋放的能量的100億倍﹐是核動力工廠裡的核裂變反應的1000倍﹐是核聚變反應的300倍。

豪博士力圖找到一種能進行深空探險﹐能進行星際旅行的技術。以合理的快速度真正地到達深空。不用大型的笨重的聚變反應發動機﹐而用能量大﹐重量輕的反物質發動機。

■豪博士的飛船在四個月裡能達到每秒116公里。而旅行者1號和它相比簡直就是只烏龜﹐只有每秒17.4公里

從第一眼看來﹐豪博士設計的反物質帆飛船好像是太陽風帆的另一個變種。但是它們有重要的區別。

首先反物質帆飛船本身和幾英里寬的太陽風帆比起來﹐小很多。它的直徑只有15英尺(5米)﹐反物質帆飛船結構相當緊密。

第二﹐反物質飛船通過從飛船裡噴出反物質﹐自己給自己提供“風”。當這些反粒子相互作用時﹐就會用兩種方式產生反物質帆飛船的推力。

首先﹐當然是反物質粒子和反物質帆碰撞產生的細微爆炸。其次﹐更重要的是物質和反物質湮滅時將和帆上薄薄的鈾235涂層作用﹐產生少量的核裂變。由於豪博士基本使用了核裂變反應﹐才使飛船的重量降了下來。

這兩個反應組合起來能產生最大的爆炸。這意味著這個小小的反物質飛船能以極高的速度前進。豪博士希望能達到用10年或更少的時間飛行到離地球250個天文單位的目標﹐這樣才能保證宇航員在有生之年完成宇宙飛行任務。

用這種方法加速﹐豪博士的飛船在四個月裡能達到每秒116公里。而旅行者1號和它相比簡直就是只烏龜﹐只有每秒17.4公里。

■豪博士在實驗室裡找到了兩種捕獲反物質的辦法

然而﹐任何先進的設計不可能沒有障礙。中心問題是反物質的存儲。這裡有大量的技術問題等待解決。

豪博士已經開始研究這個問題﹐用常規的燃料存儲罐不能存儲反物質。豪博士在實驗室裡找到了兩種捕獲反物質的辦法。

一是﹐把磁化了的反質子保持在冷凍的氫氣裡。磁場和深度的寒冷使這些粒子不會因撞擊罐壁毀滅。

另一種方法是讓正電子和反質子結合成反氫原子﹐用一種叫做約飛捕獲器的器具﹐使之能產生和保存反氫原子。

另一方面﹐豪博士期望這種被存儲的物質形成晶體形態﹐或是一種納米級的雪花狀。

但更大的問題是反物質仍然是很難生產的。甚至最先進的費米實驗室一年也只能生產十億分之一克。但據《自然》雜誌披露﹐歐洲原子核研究委員會在製造反氫原子上有重大突破﹐他們的加速器獲得了5萬多個緩慢運動的反氫原子﹐和過去在加速器裡得到的高速運動的反氫原子相比﹐這些緩慢運動的反氫原子不容易消失﹐更便於研究和使用。

豪博士說﹐生產反氫原子需要冷卻環﹐要花兩千萬美元才能大量生產。如果有投資﹐我們一年就能實現反物質發動機。我們已經站在實現反物質發動機的邊緣上了。(http://www.dajiyuan.com)

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