Cilvēce raugās kosmosā kā bezgalīgā plašumā, kurā mājo gan mūsu nākotnes cerības, gan lielākie izaicinājumi. Tomēr realitāte skaidri atgādina – esam cieši piesaistīti pašreizējo tehnoloģiju robežām. Raķete, kas reiz aizveda cilvēku līdz Mēnesim, šodien šķiet kā sens burinieks, kas spēj aizpeldēt tikai līdz tuvākajiem “kosmiskajiem krastiem”. Ja šīs paaudzes dzīves laikā vēlamies sasniegt Marsu, Jupiteru vai vēl tālākas pasaules, nepieciešams patiesi revolucionārs tehnoloģiskais izrāviens. Daži no drosmīgākajiem nākotnes vīzijas radītājiem uzskata, ka lēciens galaktiskajā laikmetā varētu sākties ar antimateriālu. Šādu skatījumu pauž arī Terraform Industries vadītājs Keisijs Handmers, kurš ir izstrādājis ambiciozu, uz antimateriāla izmantošanu balstītu programmu – jaunu “Manhetenas projektu”. Viņa ideja paredz koordinētu, milzīga apjoma zinātnes programmu, kas spētu iedegt jaudīgāko cilvēcei zināmo enerģijas avotu.
Miks antimateriālu uzskata par visčistāko un jaudīgāko enerģijas avotu Visumā?
Antimateriāls ir kā mūsu pasaules spoguļattēls. Katram parastās matērijas daļiņai ir sava antimateriāla “dvīne” – ar pretēju lādiņu, bet tādu pašu masu. Kad šīs divas pasaules sastopas, viss beidzas acumirklī: visa masa izzūd un pārvēršas tīrā enerģijā. Šo procesu raksturo Einšteina formula E = mc², un tas atbrīvo aptuveni tūkstoš reižu vairāk enerģijas nekā parasta kodolreakcija.
No šīs milzīgās jaudas izriet vilinošs solījums: daži grami šādas degvielas varētu pavērt ceļu uz tālām planētām, neprasot milzīgus degvielas krājumus vai desmitgadēm ilgus lidojumus.
Jums varētu patikt šie:
Tomēr kopā ar šo apsolījumu nāk arī milzīgas grūtības. Pašlaik antimateriāla ražošana ir satriecoši neefektīva – tik neefektīva, ka to salīdzināt ar kosmosa lidojumiem nozīmētu mēģināt piepūst gaisa balonu caur sīku caurumiņu kafijas iepakojumā. Pat pasaulē jaudīgākie daļiņu paātrinātāji, piemēram, CERN, spēj saražot tikai tūkstošiem antihidrogēna atomu dienā, un visa procesa lietderības koeficients ir niecīgs – aptuveni 0,000001%.
Tomēr pat šajā sarežģītajā jomā jau iezīmējas pirmie pārmaiņu signāli. CERN nesen ar vienu vienīgu procedūras izmaiņu spējis palielināt ražošanas efektivitāti astoņas reizes. Ja tuvākajos gados izdotos panākt vēl vairākus līdzīgus lēcienus, spēles noteikumi varētu sākt mainīties ļoti strauji.
Lielākais izaicinājums – kā saglabāt to, kas iznīcina visu, kam pieskaras?
Antimateriālu nav iespējams glabāt parastā traukā – tas acumirklī reaģētu ar jebkuru no parastās matērijas veidotu materiālu un iznīcinātu gan sevi, gan trauku. Tāpēc zinātnieki izstrādā tā dēvētās elektrostatiski slazdveida iekārtas – kameras dziļā vakuumā un ļoti zemās temperatūrās, kur nelielas antihidrogēna daļiņu porcijas tur burtiski “karājamies gaisā”, noturētas precīzi noregulētu elektrisko lauku spēkā.
Šis uzdevums ir it kā mēģināt noturēt zibens šautru starp pirkstiem – ārkārtīgi sarežģīti, taču teorētiski iespējami.
Antimateriāla raķešdzinējs – kā pārvērst iznīcību vilces spēkā?
Trešais izšķirošais jautājums ir pats dzinējs: kā antimateriāla radīto enerģiju pārvērst efektīvā vilces spēkā? Vienkāršākais modelis paredz, ka anihilācijas laikā atbrīvotā enerģija sakarsē īpaši izturīgu materiāla bloku, caur kuru tiek vadīts darbvielas plūsmas materiāls (piemēram, gāze). Šī gāze, izplešoties un izplūstot ar milzīgu ātrumu, rada vilces spēku.
Jums varētu patikt šie:
Vēl aizraujošākas idejas saistās ar antiprotonu izmantošanu kā sava veida “detonatora auklu”. Tie varētu ierosināt urāna‑238 kodolu dalīšanos, un iegūto enerģiju varētu izmantot vilces spēka radīšanai, kas būtu daudzkārt efektīvāks par jebkuru šodien izmantoto tehnoloģiju. Šādā shēmā antimateriāls netiktu iztērēts izšķērdīgi, bet gan izmantots ļoti taupīgi un mērķtiecīgi.
Cik daudz antimateriāla vajag lidojumam uz Plutonu? Pārsteidzoši maz
Handmers min aprēķinus, kas sākotnēji var šķist kā zinātniskā fantastika, taču balstās uz reāliem fizikas likumiem. Lidojumam uz Plutonu un atpakaļ – misijai, kas ilgtu mazāk nekā divdesmit gadus – pietiktu ar aptuveni 45 gramiem antimateriāla un apmēram 10 kilogramiem urāna‑238. Viss nepieciešamais kurināmais varētu ietilpt vien aptuveni puslitra tilpuma traukā.
Šis skaitlis ir iespaidīgs, ja salīdzinām ar mūsdienu kosmosa zondēm, kurām ceļā uz tālām planētām līdzi jānes tonnām degvielas. Antimateriāls solās padarīt iespējamus tādus lidojumus, kuros dzinējs vienlaikus ir mazs, viegls un neiedomājami jaudīgs.
Jaunais “Manhetenas projekts” – vīzija, kas šķeļ zinātnieku sabiedrību
Pēc Handmera domām koordinēta programma, kas līdzinātos 20. gadsimta vidus atombumbas izstrādes projektam, varētu izraisīt pilnīgu izrāvienu kosmosa iekarošanā. Ja antimateriāla ražošanas lietderības koeficientu izdotos paaugstināt vismaz līdz 0,01%, lidojumi uz Marsu, Jupitera vai Saturna sistēmām kļūtu ne vien teorētiski iespējami, bet arī praktiski realizējami esošo kosmosa aģentūru budžetu ietvaros.
Tomēr kritiķi ir ļoti piesardzīgi un nereti pauž atklātu skepsi. Antimateriāla ražošana šobrīd ir ārkārtīgi energoietilpīga. Lai iegūtu enerģijas daudzumu, kas ir salīdzināms ar vienas Starship raķetes degvielas tvertnes saturu (71,5 teradžouli), izmantojot pašreizējās tehnoloģijas, būtu nepieciešama apmēram 153 stundu laikā radīta visa ASV elektroenerģijas ražošana, un izmaksas sasniegtu neaptveramas triljonu dolāru summas. Mūsdienu mērogos šādi izdevumi šķiet pilnīgi nereāli.
Vienlaikus vēsture atgādina, ka daudzi tehnoloģiskie lēcieni ir sākušies ar idejām, kuras sākumā šķitušas pilnīgi trakas. Tām sekojuši negaidīti atklājumi un risinājumi. Ja antimateriāla ražošanu izdotos padarīt kaut vai tūkstoš reižu efektīvāku, varētu izrādīties, ka tieši 21. gadsimtā mēs nosūtīsim pirmos zondes aparātus uz citām zvaigžņu sistēmām un to galamērķi sasniegs vēl pirms brīža, kad šo misiju plānotāji pametīs Zemi.
Fotoattēli ir ilustratīvi © Canva.
