Войти
Оружие на антивеществе - теоретически возможное устройство, использующее антивещество в качестве источника энергии, метательное вещество или взрывчатое вещество для оружия. Оружие из антивещества пока не может быть произведено из-за нынешних затрат на производство антивещества (оцениваемых в 62 триллиона долларов за грамм), учитывая чрезвычайно ограниченные технологии, доступные для создания его в достаточных массах, чтобы оно могло быть жизнеспособным в оружии, и тот факт, что он аннигилирует при прикосновении к обычному веществу, что очень затрудняет сдерживание.
Главным преимуществом такого теоретического оружия является то, что столкновения антивещества и материи приводят к тому, что вся сумма их эквивалента энергии массы выделяется в виде энергии, которая как минимум на два порядка больше. чем энергия, выделяемая наиболее эффективным термоядерным оружием (100% против 0,4-1%). Аннигиляция требует и преобразует точно равные массы антивещества и вещества в результате столкновения, которое высвобождает все масса-энергия обоих, что на 1 грамм составляет ~ 9 × 10 джоулей. Используя соглашение, что 1 килотонна тротиловый эквивалент = 4,184 × 10 джоулей (или один триллион калорий энергии), полграмма антивещества, реагирующего с половиной грамма обычного вещества (всего один грамм), дает 21,5 килотонн. -эквивалент энергии.
Производство и удержание антивещества в настоящее время являются непреодолимыми препятствиями (из-за текущих технологических ограничений) для создания оружия из антивещества. Количества, измеряемые в граммах, потребуются для достижения разрушительного эффекта, сопоставимого с обычным ядерным оружием.
В настоящее время некоторые известные физические реакции для получения антивещества включают ускорители частиц или, но оба они в настоящее время крайне неэффективны и чрезмерно дороги. Мировая скорость производства в год составляет всего от 1 до 10 нанограмм. В 2008 году годовое производство антипротонов на установке Antiproton Decelerator в ЦЕРН составляло несколько пикограммов при затратах в 20 миллионов долларов США. Таким образом, при нынешнем уровне производства, эквивалентного 10 Mt водородной бомбе, для производства около 250 граммов антивещества потребуется 2,5 миллиарда лет производства энергии всей Земли. Для производства миллиграмма антивещества потребуется 100000-кратная годовая скорость производства (или 100000 лет). Например, для создания эквивалента атомной бомбы Хиросимы потребуется полграмма антивещества, но ЦЕРНу потребуется два миллиона лет для производства при нынешних темпах производства.
С момента создания первой бомбы. искусственные антипротоны в 1955 году, производство увеличивалось почти геометрически до середины 1980-х; Значительный прогресс был достигнут недавно, когда единственный атом антиводорода был образован во взвешенном состоянии в магнитном поле. Физические законы, такие как малое сечение образования антипротонов в ядерных столкновениях при высоких энергиях, делают чрезвычайно трудным повышение эффективности производства антивещества с учетом современных технологий.
Исследования, проведенные в 2008 году, резко увеличили количество позитронов (антиэлектронов), которые могут быть произведены. Физики из Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии использовали короткий сверхмощный лазер для облучения золотой мишени миллиметровой толщины, которая произвела более 100 миллиардов позитронов.
Даже если бы это было возможно. для преобразования энергии непосредственно в пары частица / античастица без каких-либо потерь крупномасштабная электростанция, генерирующая 2000 МВт, потребует 25 часов, чтобы произвести всего один грамм антивещества. Учитывая, что средняя цена на электроэнергию составляет около 50 долларов США за мегаватт-час, это устанавливает нижний предел стоимости антивещества в 2,5 миллиона долларов за грамм. Они предполагают, что это сделает антивещество очень рентабельным в качестве ракетного топлива, поскольку всего одного миллиграмма будет достаточно для отправки зонда к Плутону и обратно в течение года, а это миссия была бы совершенно недоступна для обычных топливо. Для сравнения, стоимость Манхэттенского проекта (по созданию первой атомной бомбы) оценивается в 23 миллиарда долларов США в ценах 2007 года. Однако большинство ученых сомневаются в том, что такая эффективность когда-либо будет достигнута.
Вторая проблема - сдерживание антивещества. Аннигилирование антивещества с обычным веществом при контакте, поэтому было бы необходимо предотвратить контакт, например, создав антивещество в виде твердых заряженных или намагниченных частиц и приостановив их с помощью электромагнитных полей в почти идеальном вакууме.. Очевидное решение - удержать заряженный объект внутри одинаково заряженного контейнера - невозможно, поскольку электрическое поле внутри однородно. По этой причине необходимо иметь заряженные объекты, движущиеся относительно контейнера, которые могут быть ограничены в центральной области магнитными полями; например, в виде тороида или ловушки Пеннинга (см. ниже).
Для достижения компактности с учетом макроскопического веса общий электрический заряд ядра оружия из антивещества должен быть очень мал по сравнению с количеством частиц. Например, невозможно создать оружие с использованием одних позитронов из-за их взаимного отталкивания. Ядро оружия на антивеществе должно состоять в основном из нейтральных античастиц. В лабораториях были произведены чрезвычайно небольшие количества антиводорода, но его содержание (путем охлаждения до температуры в несколько милликельвинов и захвата их в ловушку Пеннинга ) является крайне сложно. И даже если бы эти предложенные эксперименты были успешными, они бы улавливали только несколько атомов антиводорода для исследовательских целей, что слишком мало для оружия или двигателей космического корабля. Более тяжелые атомы антивещества еще предстоит произвести.
Трудность предотвращения случайной детонации оружия на антивеществе может быть сопоставлена с трудностью ядерного оружия. В то время как ядерное оружие является «отказоустойчивым », оружие на антивеществе по своей сути «отказоустойчиво »: в оружии на антивеществе любой отказ сдерживания немедленно приведет к аннигиляции, что приведет к повреждению или разрушить систему сдерживания и привести к выбросу всего антивещества, в результате чего оружие взорвется полностью с полной отдачей. Напротив, современное ядерное оружие взорвется со значительной мощностью, если (и только если) ядерный триггер сработает с абсолютной точностью, в результате чего нейтронный источник полностью освободится немедленно (< microseconds). In short, an antimatter weapon must be actively kept from detonating; whereas a nuclear weapon will not unless deliberately made to do so.
По состоянию на 2004 год стоимость производства одной миллионной грамма антивещества оценивалась в 60 миллиардов долларов США.
Меньшее оружие более экономически целесообразно: современная ручная граната MK3 содержит 227 г тротила. Одна миллиардная грамма позитронов содержит столько же энергии, сколько 37,8 килограмма (83 фунта) тротила, что делает стоимость «ручной позитронной гранаты» в 2004 году (10 триллионной грамма) антивещества, эквивалент 378 г в тротиловом эквиваленте), который может быть помещен в пулю снайпера 600 000 долл. США. Это не включает стоимость устройства микрозащиты, если такое возможно.
Катализируемая антиматерией ядерная импульсная двигательная установка предлагает использовать антивещество в качестве «спускового механизма» для инициирования небольших ядерных взрывов; взрывы обеспечивают де тяги к космическому кораблю. Та же самая технология теоретически может быть использована для создания очень маленького и, возможно, «безделящегося» (с очень низким ядерными выпадениями ) оружия (см. чисто термоядерное оружие ). Оружие, катализируемое антивеществом, могло бы быть более избирательным и приводить к менее долговременному загрязнению, чем обычное ядерное оружие, и поэтому его использование могло бы быть более политически приемлемым.
