Wenn wir leichteren Zugang zu Antimaterie hätten, wie könnten wir sie nutzen?

Antimaterie-Vernichtung ist die beste Energiequelle pro Gewicht. Antimaterie ist jedoch nirgendwo in erreichbarer Entfernung leicht verfügbar, sie ist wahnsinnig schwierig zu produzieren und einzudämmen.

Wenn jedoch eine Gesellschaft mit unserem derzeitigen Technologiestand (oder nur etwas fortgeschrittener) eine Quelle von Antimaterie entdeckt, wie könnte sie sie nutzen?

  1. Nur einen großen Brocken Antimaterie im All schweben zu lassen. Ich bezweifle, dass wir es ernten könnten. Vielleicht könnten wir es mit Partikeln bombardieren, um es zum Leuchten zu bringen, und dann diese Energie ernten, aber ich denke, es wäre nicht viel anders, als direkt Sonnenenergie zu ernten.

  2. Wenn die erste Version überhaupt nicht verwendet werden kann, machen wir es viel einfacher. Wir bekommen die Antimaterie in hübschen, in sich geschlossenen Paketen (von einem außerirdischen Schiffswrack geborgen oder mit einer anderen Zivilisation eingetauscht, es spielt keine Rolle). In einem solchen Behälter von der Größe einer Autobatterie befinden sich einige Gramm Antimaterie, die elektromagnetisch davon abgehalten werden, die Wände des Behälters zu vernichten. Es gibt ein Ventil, das geöffnet werden kann, um einen dünnen Strahl Antimaterie freizusetzen, aber sobald es heraus ist, kann es sich natürlich mit jeder Materie vernichten, einschließlich des Behälters selbst, da es nur von innen geschützt ist. Also sollte es entweder im Vakuum geöffnet oder die Antimaterie anderweitig aufgebraucht oder auf verschiedene Weise an ihren vorgesehenen Ort zur Vernichtung geleitet werden.

Wie kann eine solche Antimateriequelle nützliche Arbeit leisten? Würde es nur zum Erhitzen von Wasser verwendet werden, das Dampfturbinen antreibt, wie in einem Kernkraftwerk? Oder gibt es viel effektivere Möglichkeiten, nützliche Arbeit daraus zu extrahieren? Wie könnte es verwendet werden, um Raumfahrzeuge anzutreiben?

Wie könnten wir mit unserem Stand der Technik eine solche Antimateriequelle nutzen? Außer der Drohung, es als Waffe zu benutzen, indem er den Container aufbricht.

Mit unserer derzeitigen Technologie ist es nicht möglich, Antimaterie zu erwerben oder zu verwenden. Die NASA hat einige Informationen zu diesem Thema.
@Frostfyre: Das Problem mit Antimaterie ist, dass es sehr teuer ist, sie zu erzeugen, es braucht um Größenordnungen mehr Energie, um sie zu erzeugen, als sie freisetzen könnte. Deshalb geht die Frage davon aus, dass wir leicht darauf zugreifen können und es nicht selbst produzieren müssen.
Unsere derzeitige Technologie ist zu störanfällig, um Antimaterie verwenden zu wollen. Wenn wir mehr Zugang dazu hätten, könnten Sie Antimaterie-Reaktoren sehen, aber ich bezweifle, dass Sie jemals persönliche Antimaterie-basierte Anwendungen sehen würden.
Positronen-Emissions-Tomographie, um unser Gehirn gleichzeitig zu scannen und zu zerstören ...
Es gibt einen NASA-Plan , was mit Antimaterie zu tun ist, was den Antrieb betrifft. Die Lagerung und Lieferung großer Proben haben wir noch nicht gelöst.
Wenn wir die Geschichte betrachten, sage ich voraus, dass wir als Erstes eine Bombe daraus bauen werden, wenn wir jemals einfachen Zugang zu erheblichen Mengen an Antimaterie erhalten.

Antworten (4)

Wie bereits erwähnt, würde ein Stück Antimaterie im Weltraum von etwas vernichtet werden, wahrscheinlich von interstellarem Wasserstoff. Dies würde es wahrscheinlich etwas zu riskant machen, es zu ernten oder zu verwenden. Oder es wäre inzwischen vollständig vernichtet. Die Entdeckung eines bereits existierenden Vorrats an Antimaterie in fortschrittlicher Technologie oder die Entdeckung eines hypereffizienten Mittels zu ihrer Herstellung wäre ein wahrscheinlicheres Szenario.

Was die Verwendung angeht, hier sind ein paar.

  1. Wasser erhitzen, Turbinen antreiben, Strom erzeugen. Dies ist nicht sehr effizient, da ein Großteil der Energie aus der Antimaterie-Vernichtung nicht einfach einzufangen ist.
  2. Vernichten Sie kleine (sprich: winzige) Mengen auf einmal, um kontrollierte Explosionen zu erzeugen, die als Antrieb verwendet werden können. Dies wäre eine schlechte Idee tm in der Atmosphäre, da wir überall Gammastrahlung ausspucken würden. Es gibt jedoch bereits viel Strahlung im Weltraum, sodass es dort sicher eingesetzt werden könnte. Sehen Sie sich die Artikel zum Thema „Nuklearantrieb“ an, um eine Vorstellung von einem Design dafür zu bekommen ( ref , ref und ref ).
  3. Verwenden Sie eine kleinere Menge Antimaterie, um ein Treibmittel schnell zu erhitzen und aus dem Schiff auszustoßen, wodurch ein kontrollierteres, weniger explosives Antriebssystem entsteht.
  4. WISSENSCHAFT: Die Vernichtung von Antimaterie in einer kontrollierten Umgebung kann uns viel über die Funktion des Universums zeigen (möglichst energische Reaktion). Ein einfacher Zugang dazu würde viel mehr Experimente ermöglichen, die letztendlich zu sehr nützlichem Wissen führen könnten
  5. Antimaterie-Sprengstoff: Wenn es Ihnen nichts ausmacht, sich die ganze Welt zum Feind zu machen. Oder um Asteroiden für Bergbauzwecke auseinanderzubrechen (oder um einen Einschlag auf der Erde zu verhindern)
  6. Medizinische Anwendungen: Materie-Antimaterie-Reaktionen haben experimentelle Nützlichkeit sowohl in der medizinischen Bildgebung ( Ref ) als auch als potenzielle Fähigkeit zur Behandlung bestimmter Krebsarten ( Ref ) gezeigt. Der freie Zugang zu Antimaterie könnte dieses Feld erweitern.

Bitte beachten Sie, dass dieses letzte Bit REIN theoretisch ist.

Es wurde die Theorie aufgestellt, dass Antimaterie NICHT auf die gleiche Weise auf die Schwerkraft reagiert wie normale Materie. Während viele Wissenschaftler davon ausgehen, dass die Schwerkraft Materie und Antimaterie in gleicher Weise beeinflussen wird, gibt es Theorien, die darauf hindeuten, dass sich Materie und Antimaterie gravitativ gegenseitig abstoßen. ( ref ) Wir hatten noch nie ein ausreichend großes Stück Antimaterie oder auch nur ein kleines Stück Antimaterie für lange genug in der Hand, um irgendeine Art von Experiment durchzuführen. Wenn ihre Theorien richtig sind, könnte Antimaterie das Tor zu Anti-Schwerkraft-Systemen sein ... die die Weltraumforschung völlig revolutionieren könnten, indem sie die Energie reduzieren, die erforderlich ist, um die Schwerkraft der Erde gut zu brechen. Dies wäre natürlich äußerst gefährlich, wenn die Antimaterie-Eindämmung durchbrochen würde.

Antimaterieblöcke im Weltraum würden schlecht laufen. Sie würden mit Vernichtungsereignissen von interstellarem Wasserstoff beleuchtet werden. Sie brauchen wahrscheinlich etwas, um die normale Materie von der Antimaterie fernzuhalten, also sind Alien-Kapseln eine gute Wahl.

Die Vernichtung von Positronen mit Elektronen (die harmloseste der Antimaterie-Kollisionen) löst ein Paar Gammastrahlen mit einer Energie von 511 keV aus, was ziemlich viel ist. Die Verwendung eines Wasserbades, um sie in Wärme umzuwandeln, ist kein unangemessener Ansatz, obwohl der Versuch, Wege zu finden, sie in Photonen mit niedrigerer Energie zur Absorption durch Photovoltaik umzuwandeln, interessant wäre.

Nebenbei bemerkt, die Recherchen für den vorherigen Absatz führten mich zu Positronen-Emissions-Tomographie (PET)-Scans. Im Ernst, wie verrückt ist es, dass wir medizinische Verwendungen für die Vernichtung von Antimaterie haben! Warum machen wir uns noch die Mühe, Romane zu schreiben? Die reale Welt hat uns heutzutage geschlagen

Ich sehe eine interessante Frage, warum die Außerirdischen uns Antimaterie schicken. Bisher wissen wir nicht wirklich, wie man neue Materie herstellt, also verlieren wir Materie, die wir einfach nicht zurückbekommen, wenn wir Materie und Antimaterie vernichten, um unsere Dampfturbinen anzutreiben. Sicher, es sind nur ein paar Gramm ... aber könnten sie ein langes Spiel spielen? Irgendwann wird uns der Planet ausgehen.

"Irgendwann gehen uns die Planeten aus" : Uns gehen die Dinge um viele Größenordnungen schneller aus, als uns die Materie ausgehen würde, wenn wir Antimaterie verwenden würden, um unseren gesamten Energiebedarf zu decken. Wenn das Opfern eines kleinen Berges an Materie unseren Energiebedarf für die nächsten paar Millionen Jahre decken würde, wäre das ein viel vernünftigeres „Opfer“, als das, was wir jetzt mit anderen nicht erneuerbaren Ressourcen tun. Trotzdem sind Ihre Punkte sehr interessant, aber meine Hauptfrage war, ob wir neben Dampfturbinen eine effizientere oder direktere Verwendung von Antimaterie finden könnten.
@vsz Aus diesem Grund erwähnte der erste Teil die tatsächliche Physik hinter der Antimaterie-Vernichtung: Die Produkte sind bemerkenswert schwer zu erfassen und effizienter zu nutzen als die grundlegende Dampfturbine. Ich finde jedoch, dass eine Grundlage für faszinierende Handlungsstränge eine Person oder Kultur ist, die etwas wegtauscht, von dem sie denkt, dass es von geringem Wert ist, nur um festzustellen, dass sein Wert höher war, als sie jemals wussten. Ein paar Millionen Jahre sind eine Sache, aber die lange Sicht ist eine andere Geschichte. Stephen Baxter hat ein wunderschönes Buch, Manifold Time , das behandelt, was passiert, wenn wir versuchen, über Millionen von Jahren nachzudenken.
Wir könnten mit einem Spiegeluniversum tauschen, sodass jedes sein Anti mit einem gleichen Massenaustausch erhält.

Bei Option 2 würde ich unter der Annahme, dass die außerirdischen Antimaterie-Container absturzsicher sind, die Antimaterie verwenden, um Raketen daraus herzustellen. Die Raumfahrt ist ein Bereich, in dem eine kompakte Energiequelle mit geringer Masse praktisch von größter Bedeutung ist.

Keine Raketen, die Materie und Antimaterie im Verhältnis 1:1 mischen, sondern eher ein sehr kleines bisschen Antimaterie verwenden, um viel Treibmittel zu erhitzen. Dieser könnte die doppelte Leistung der Haupttriebwerke des Space Shuttles haben.

Jenseits der Erdumlaufbahn könnte die Verwendung einer Antimateriebox zur Stromversorgung eines Raumfahrzeugs und zur Zündung von Fusionsbrennstoffpellets sprunghaft über jedes kurzfristige interplanetare Antriebssystem hinausgehen.

Es könnte durchaus zur bodengestützten Stromerzeugung genutzt werden, indem man damit Wasser direkt in Dampf umwandelt. Oder durch Zünden von Fusionsbrennstoffpellets, obwohl ich mir vorstelle, dass das komplizierter wäre.

Ich überlasse es dem Leser als Übung, wie genau wir herausfinden würden, wie beim Einschalten des Einstellrads ein wenig Antimaterie freigesetzt wird. Oder wie viele Forscher wir durchlaufen müssten, um das herauszufinden ...

Es ist sehr deprimierend, dass ISP, das Antimaterie verwendet, nur doppelt so viel ist wie eine chemische Rakete. Die NASA beansprucht ein Design mit einem ISP von mindestens 5000. nasa.gov/exploration/home/antimatter_spaceship.html und sie deuten zumindest an, dass sie dies trotz der hohen Kosten für Antimaterie für praktikabel halten.
@GaryWalker Die Zahl "nur doppelt so hoch wie eine chemische Rakete" bezieht sich auf einen Hochschubmotor für den Transport von der Oberfläche zum Orbit. Ich bin nicht sicher, aber es sieht so aus, als ob die "ablative Engine", auf die in dem von Ihnen verlinkten Artikel verwiesen wird, für die Verwendung gedacht ist, wenn sie bereits im Weltraum ist. Ich bin mir aber nicht sicher. Und es ist trotzdem ein wirklich cooler Artikel. Danke!
Ich stimme Ihren Ausführungen zu. Hätte beachten sollen, dass das ablative Design von Positronen abhängt, nicht von Anti-Wasserstoff. Dies ist unter anderem deshalb so wichtig, weil wir Positronen viel einfacher herstellen können als Anti-Wasserstoff, was laut NASA möglicherweise wirtschaftlich ist. Vielleicht stecken wir eine ganze Weile bei VASIMIR usw. fest.

Antimaterie ist wahnsinnig gefährlich. Ein großer Brocken Antimaterie im Weltraum würde aufgrund von Asteroiden, winzigen Trümmerbrocken, interstellarem Wasserstoff und so ziemlich allem anderen schnell vernichten. Selbst große Mengen geladener Teilchen lösen es aus, ganz zu schweigen davon, dass kein mechanisches Gerät Antimaterie berühren kann, ohne dass es zu einer katastrophalen Explosion kommt. (Dies setzt voraus, dass der Antimateriebrocken feste Antimaterie ist)

Die Aufbewahrung in einem elektromagnetischen Behälter macht es viel sicherer, aber immer noch nicht sehr sicher. Mit ausreichend ausgeklügelten Transportvorrichtungen (wie den Supermagneten des CERN, die geladene Antiteilchen halten können) könnten wir versuchen, es in eine Reaktionskammer abzusaugen, wo es mit Luft oder anderen Stoffen vernichtet wird. Dies setzt jedoch viel hochenergetische EM-Strahlung (Gammastrahlen) frei, die entweder von photoelektrischen Materialien mit sehr hoher Schwelle geerntet werden könnte (keine schlechte Idee) oder indem sie an einer großen Wassermasse abgelenkt wird, um sie zu erhitzen und zu verdampfen . Oder wir könnten Antimaterie auf das Wasser selbst richten, wodurch einige zerstört werden, während der Rest überhitzt wird; Da das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen eines großen Gewässers jedoch nicht allzu gut ist, ist dies möglicherweise nicht die effizienteste Art, es zu ernten.

Lassen Sie uns in einer eher mathematischen Anmerkung die tatsächliche Energiemenge eines einzelnen Antimateriepakets finden. Angenommen, es gibt 3 Gramm Antimaterie pro Packung (untere Zeile), dann ergibt die Verwendung von E = mc ^ 2 (Antimaterie hat eine 100%ige Masse-Energie-Umwandlung) etwa 2,6962655 e + 17 Joule, verglichen mit der Explosion von Hiroshima, wo 700 Milligramm Uran waren umgerechnet (6,2913e+13 Joule). Diese Menge an Energie, die plötzlich freigesetzt wird, ist eine SEHR schlechte Idee, daher ist ein schrittweiserer Ansatz ein besserer Weg zur Ernte. In Anbetracht der Energiemenge hier können wir eine Leistung erreichen, die größer ist als die eines Kernreaktors.

TL;DR - Antimaterie explodiert, wenn sie etwas berührt, also saugen wir sie allmählich in Wasser und kochen es, um eine Turbine anzutreiben.

Wenn wir leichteren Zugang zu Antimaterie hätten, wie könnten wir sie nutzen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v