Viabilidad de un cohete interestelar aumentado de ariete catalizado por antimateria (AC-RAIR)

Una nave estelar ficticia que estoy diseñando funciona a través de una forma de estatorreactor Bussard que usa hidrógeno del medio interestelar como masa de reacción, no como combustible.

Para acelerar el propulsor, la nave estelar utiliza un mecanismo ficticio mediante el cual es capaz de convertir una fracción de los bariones que entran en la unidad en antimateria. La aniquilación resultante proporciona un empuje superior a 1G, y el impulsor puede sostener este empuje el tiempo suficiente para alcanzar velocidades de una gran parte de c.

Lo que necesito saber es si la física se verifica. Sé que el concepto original de un estatorreactor Bussard no era factible ya que la resistencia producida por la pala era mayor que el empuje, pero tengo curiosidad: si tuviera un cohete interestelar aumentado con carnero que podría convertir alrededor de ~ 1% de los bariones entrantes en antimateria, ¿sería este impulso un método eficiente de viaje interestelar?

NOTA: Se puede suponer que el mecanismo por el cual los bariones se transforman en antimateria no usa más energía que un reactor nuclear de tamaño razonable.

Se da cuenta de que es probable que no haya trabajos de investigación sobre el concepto RAIR en los que el 1% de los bariones entrantes se conviertan en antimateria mediante un mecanismo 'mágico'. Sugiero que no está justificado pedir respuestas [de ciencia dura]. El nivel de análisis, resolviendo las ecuaciones apropiadas, podría acercarse al de un trabajo de investigación. Algo más que las respuestas suelen estar aquí. Tal vez, [basado en la ciencia] sería la elección de etiqueta sensata. Mejorará la probabilidad de que sea respondida.
En caso de que te lo preguntes, este es un concepto que me interesa como posible sistema de propulsión interestelar. Estaría muy interesado en las respuestas. No he llevado la idea a la profundidad analítica de su pregunta. Suena factible en principio, pero los problemas prácticos pueden descarrilar el concepto más hermoso.
En realidad, esta es la primera pregunta de ciencia dura que veo en mucho tiempo en la que realmente pensé que alguien podría pagar la factura. Espero con ansias las respuestas sobre esto porque el concepto fundamental de un estatorreactor es sólido: trae 1 kg de hidrógeno, usa 1 g para crear una gran explosión de energía que calienta el resto, obligándolo a arrojar chorros. por la parte de atrás a gran velocidad. Incluso si nadie puede demostrar la viabilidad del mandato de ciencia dura , ¡me encanta la idea!
Incluso sin la conversión mágica, este es un concepto bastante bueno. Reduce su combustible a solo antimateria, pero debería poder lograr velocidades de escape estúpidamente altas. Sin embargo, me da pena el pobre sistema solar del que te alejas...
@JoeBlogs No creo que unos pocos gramos de aniquilación de materia y antimateria por segundo produzcan mucha radiación gamma como para ser un problema para alguien que se encuentre a más de unos pocos kilómetros de distancia. El principal problema es proteger la propia nave espacial. :)
¿Por qué usar un convertidor mágico de materia-antimateria? ¿No es posible utilizar una reserva de antimateria o un microagujero negro? Si un microagujero negro es demasiado pesado, siempre puede mantener el nivel mágico un poco más bajo diciendo que hay un convertidor de materia-energía (sin paso de antimateria) o que puede crear microagujeros negros breves y ligeros que se evaporan. casi instantáneamente como un convertidor pulsado.
@Eth El "Campo leptogénico" es un punto de la trama en la historia; de lo contrario, bastaría con una reserva de antihidrógeno capturado. :)
Realmente no tengo tiempo para dar una respuesta completa en este momento, pero dado que tiene la etiqueta de ciencia dura, vale la pena señalar que un dispositivo que es capaz de convertir bariones en antibariones prácticamente invalidaría todo QFT porque destruiría carga la conservación de todas las formas, que es bastante fundamental. Por supuesto, es posible que su mundo tenga una física diferente, pero dado que parece que le preocupa el realismo dentro de nuestro propio universo, solo quería señalar esto.
@elduderino Me inclino por un campo que convierte bariones en antileptones a través de la anomalía de Adler-Bell-Jackiw, que debería conservar la carga. Sin embargo, no tengo idea de cuáles serían las implicaciones de eso más allá de la comprensión más básica.

Respuestas (1)

DESCARGO DE RESPONSABILIDAD: Mis fuentes no son todas académicas, pero asumo que la información proporcionada es precisa por el bien de mi respuesta. Tampoco soy físico. Tome estas respuestas con un gran grano de sal.

Con eso fuera del camino, déjame hacer mi mejor esfuerzo para responder a esto...

Primero, echemos un vistazo al medio interestelar. Si hay (MAX) 0,1 partículas por centímetro cúbico y el 75 % del medio es hidrógeno, eso nos da 0,075 partículas por centímetro cúbico. Y eso es probablemente una estimación alta. Entonces conviertes el 1% en antimateria. Eso nos da... la friolera de 0,00075 partículas por centímetro cúbico. Eso no parece mucho, pero se acumula rápidamente. ¡Eso es 750 partículas útiles por metro cúbico, que es bastante! ¡Estoy ignorando por completo todos los problemas con solo aferrarme a la antimateria durante el tiempo suficiente para usarla (consulte la página de Atomic Rockets vinculada a continuación si tiene curiosidad)! Además, realmente no sé qué hacer con esta información, pero puede ser útil si se combina con más información técnica sobre el motor de su cohete.

De acuerdo, hay muchas maneras diferentes de aprovechar esta antimateria, pero ninguna de ellas es un estatorreactor, aparentemente porque el "estatorreactor de antimateria" no es algo que realmente exista, ya que los estatorreactores y la antimateria no se mezclan bien. Oh bien. Aparentemente, Michio Kaku cubre esto en su libro Physics of the Future (que se encuentra aquí en Amazon ) si tienes curiosidad y realmente quieres profundizar en esto. Ese es el final de mi respuesta formal a su pregunta, pero siga leyendo si desea elaborar teorías y más conjeturas.

En relación con esto, necesitarás un escudo bastante grueso, ya que los piones de antimateria del hidrógeno son notablemente molestos en lo que respecta a tratar de asesinarte. Además, es mejor que pruebe con otro material, ya que el nitrógeno, por ejemplo, tiene un pión cargado para una eficiencia propulsora del 95 %.

La página de Cohetes atómicos tiene una "Ecuación de cohetes de antimateria", así que la usaré para divertirme y ver si realmente puedes acelerar a 1 g. Bueno, aquí está la cosa: la ecuación no usa la antimateria como masa de reacción. Oh bien. De vuelta al tablero de dibujo de Internet. (Hay un grupo de gráficos maravillosos para el reactivo de antimateria para diferentes velocidades de propulsión pero, sinceramente, no estoy seguro de que te ayude, ya que estás buscando aceleración, no delta-v. Adelante y hacia arriba...)

Mi búsqueda termina aquí. Recomiendo encarecidamente que eches un vistazo a Atomic Rockets, es una fuente maravillosa para todo lo relacionado con la ciencia ficción. Desafortunadamente, no pude encontrar nada calculado para estatorreactores de antimateria, así que definitivamente investigaría más eso. Sin embargo, encontré un artículo que afirmaba 1 g de aceleración usando RAIR (ese es el enlace "nextbigfuture" si tiene curiosidad), y el documento citado en el artículo puede proporcionar algunas respuestas. No lo leí todo, pero de mi hojeada no noté ninguna información evidentemente útil. También detalla una especie de mezcla de antimateria con otro reactivo, por lo que es un poco diferente de su motor.

Esto se convirtió en un desastre absoluto de respuesta, pero espero que le proporcione al menos un poco más de información, ¡y le deseo la mejor de las suertes en el proceso de diseño de su nave espacial!

FUENTES:
http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/what1.html
http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/LISM.html
http://www.projectrho.com/ public_html/rocket/antimatterfuel.php
https://www.nextbigfuture.com/2014/02/a-lot-of-antimatter-and-scooping-up.html

¡Gracias por ese papel! Está justo en el dinero. :)
Viabilidad de un cohete interestelar aumentado de ariete catalizado por antimateria (AC-RAIR)
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