反物质引擎的可行性分析

假设在科技非常先进的未来，人类制造了一艘的迷你星际探测器，以十分之一光速飞往半南门二。
预计40多年后能够抵达并环绕南门二进行探测。这个探测器装有假设的“量子纠缠通讯器”，探测信息可以瞬间反馈到地球。
探测器质量只有1吨左右，而探测器的主要动力是反物质引擎。

本帖的主要目的是反物质燃料需求量的可行性分析：

正反物质湮灭能量转化为探测器动能的方程
m[sub]0[/sub]*c[sup]2[/sup]=1/2*M*v[sup]2[/sup]
M为探测器总质量，m[sub]0[/sub]为反物质质量，先假设M远大于m[sub]0[/sub]。
注：探测器需要达到光速的十分之一，探测器所需能量基本可以用动能方程来描述，忽略狭义相对论的影响。
    假设反物质湮灭所产生能量100%转化为推力。

将v=1/10*c代入上述方程，可以得到m[sub]0[/sub]=1/200*M。
但继续考虑到探测器到达目标恒星需要减速，减速过程消耗的能量基本与加速过程一样。
所以反物质总量为2m[sub]0[/sub]，飞船质量的1%。

如果探测器的总质量为1吨，有效载荷可以在800kg左右，未来完全有希望达到。
制造反物质燃料10kg，我想在比较长的未来(比如200年后)是有希望的，毕竟太阳能几乎是无穷的。

如果太阳系内旅行，需要的速度只要千分之一光速，每秒300公里，每小时108万公里，飞到木星只需要25天。
v=1/1000*c，反物质燃料质量就为飞船质量的百万分之一，1000吨的载人飞船需要1kg反物质。

但就目前的科技而言，制造出的反物质只能在量子层面描述，瞬间消失，几乎没有应用价值。
而且制造1毫克反物质都需要几乎全世界1年的发电量，更不用说如何储存这种东西了，
希望未来的反物质生产效率能够大幅度提高。

什么叫做一顿？

我看标题还以为是讨论丁肇中大师的α-探测器呢。

回复 2# gohomeman1


    标题party了一把，反物质在我们这个时代讨论没有什么太多意义

    我们这个时代能把离子推进器研究好，速度达到50km/s，一个月到火星，就很了不起了。

楼主也说了，主要问题是反物质的制造、储存成本
既然制造反物质也需要在短时间内集中大量能量
那就不需要制造反物质，直接释放这些能量就好了
也许制造反物质有利于携带等优势，但我觉得如果聚变技术能解决，即使飞行器做成几万吨级，带着反应堆和核燃料上天也没问题，只要推进技术能解决，如何把大量能量转化为推进力
所以我认为能量来源主要充分利用宇宙自然物质转化的成果

回复 4# inter06


    直接利用这种能量的推进方式就是在月球建立太阳能电站，然后将能量转化为超级激光(能保持0.3光年的路径上不衰减)。

    激光打在飞船的太阳帆上面，也可以到达亚光速。我以前关于光速飞行发的帖子里说过的。

回复 1# sonic5188


    如果用核聚变材料做燃料，需要多少呢？、

回复 5# sonic5188

你这种方法只能加速无法减速。

回复 7# gohomeman1


    可以把太阳帆调过来朝向目标恒星减速，当然还要有其他减速手段。

回复 6# 潇洒泪

     对于核聚变引擎的分析，请看我的这个帖子。     我要指出对于质能转化正反物质湮灭才有100%质量转化为能量的效率，核聚变的质能转化效率仍然很低，只有万分之二点二。
    http://www.astronomy.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=143939&highlight

反物质的大量制造和储存是现有技术过不了的关

回复 8# sonic5188

你开玩笑吧，你以为这是在太阳系中？太空中改变帆的方向容易，减速你倒是画个图来看看？要明白一点，太阳、飞船和恒星是在一条直线上的，可不像地球上的帆船，可以走之字形路线逆风开。

回复 11# gohomeman1


    太阳帆快到目标恒星时，调转方向朝向目标横行，即可达到减速效果啊。但是还需要辅助减速引擎。

回复 12# sonic5188

请画一个简单的图出来好吗？我怎么现在觉得你其实连地球上帆船是怎么之字形航行的也没搞懂？

回复 13# gohomeman1


    先收起来再反方向撑开啊，就像伞一样啊。    运行起来当然和船帆不一样了。

回复 14# sonic5188

老弟，请再仔细思考一下。我认为你根本就是臆想，基本原理都没搞清呢。
反方向撑开？我说过这与在海上、在太阳系中不同，你显然没理解我到底在说什么？

你先画受力分析再说好不好？请明白一点，无论照在帆的哪一面，光压产生的都是推动作用，不会变成吸引力的！

回复 15# gohomeman1


     先是太阳帆在飞船后部撑开，太阳光压推进前进。

     到达目标恒星附近飞船来个180度的转身，船尾变船头，太阳帆朝前撑开。

     目标恒星的光压就成了减速的力量，减缓飞船速度。

     这个我想小孩都能理解吧。

飞船调整姿态很容易吧，现今的大部分人造飞船都能调整姿态吧。

回复 16# sonic5188

你也太可笑了，飞船调整个姿态是简单，无论多高的速度，转个身不需要多大的能量。但我说的可是减速！
不要只好高鹜远地整什么量子纠缠态。

你一开始去的时候可是靠的月球上的超级激光器，这个与太阳光压的能量密度差了好多个数量级呢！靠恒星光压加速和减速？也不知道是我没看清你的话还是你没说清呢。

回复 18# gohomeman1


    我也说了减速也不能完全靠目标恒星光压，还需要辅助制动引擎，也许是反物质引擎。

    纯利用太阳光的太阳帆理论上只能达到光速的2%的速度，也不是非常的高速。

    就是激光能够维持0.3光年路径上的加速，也只能达到光速的一半。

    即便不能转身，我就装2个太阳帆可以吧，第一个在后面，加速完了就抛掉，第二个在前面快到目的地了再打开。

回复 19# sonic5188

行，你方法可行，我没细看好了吧！