Atom Roketleri: Nükleer Füzyon- Anti madde roketleri

Nükleer Fisyon

Mühendisler, atom bombaları ve nükleer reaktörlere güç sağlayan fisyonla 60 yıldır çalışıyorlar.Radyoaktif bir atomun çekirdeği parçalandığında, ortaya çıkan elektrik yüklü parçacıklar ışık hızının %3’üyle, yani saniyede 8000 km hızla sağa sola saçılıyorlar.Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndan George Chapline yönetimindeki araştırmacılar da, işte bu yüksek hızlı parçacıkların enerjisini dizgin altına almak için bir ‘fisyon parçacıkları’ reaktörü tasarladılar.Reaktör silindir biçimli bir kuleye giren bir vinli plak destesine benziyor.Her ‘plak’ plütonyum ya da amerikyum gibi radyoaktif bir yakıtla kaplı grafitten oluşuyor.Yakıt döne döne kuleye girince içeride fazladan radyoaktif yakıtla karşılaşıyor. Ve kontrollü bir zincirleme tepkime başlatıyor.Reaktör çevresindeki güçlü mıknatıslar, tepkime sonucu fırlayan nükleer parçacıkları tek bir doğrultuya yönlendirerek, roketi ışığınkinin %6’sı bir hıza ivmelendiren bir ekzos itkisi oluşturuyor.

Avantajlar: Kısa dönemde gerçekleştirilebilir olması.

Sorunlar: Çok ağır; işlenmiş yakıt gerektiriyor; ağır radyasyon kalkanları zorunlu; sınırlı maksimum hız ve menzili.

Işık hızının % 10’unu geçmek için Frisbee, iki fisyon roketi yapılmasını ve bunların iki kademe halinde üst üste yerleştirilmesini öneriyor.İkinci kademe roketin hızını ikiye katlayacağından, genişletilmiş versiyon ışık hızının %12’sinde yol alıyor.Yolculuğun sonunda yavaşlamak için iki kademe daha ekleyin ve 46 yıl sonra Alfa Centauri sisteminde kardeş bir dünyanın yörüngesine usulca yerleşiverin.Ancak, ne kadar kademe eklerseniz ekleyin, insan ömrü daha uzağa yapılacak yolculuklara yetmeyecektir.Yükü en azda tutmak için amerikyum da doğada kendiliğinden bulunan bir element olmadığından, nükleer santrallerden çıkan yakıt atıkları yeniden işleyerek elde etmek zorundayız.Hadi radyasyondan korunmak için gereken kalkanları saymayalım, bir sonraki yıldıza ulaşabilmek için gereken amerikyum ağırlığı 2 milyon ton.Daha ucuz uranyum ya da plütonyum yakıtları tercih edecek olursak yakıt kütlesi daha da artıyor.Ama tüm bu açmazlara karşın temel teknoloji yolculuğa hazır.

Nükleer Füzyon

Frisbee, ağır atomları parçalamak yerine hafif atomları birleştirerek güç sağlayan bir füzyon motorunun, fisyon motoruna göre daha tercih edilir bir seçenek olduğunu söylüyor.Füzyon reaktörlerinin istenmeyen radyasyonu çok daha az üretme potansiyelinin yanısıra, bunlara yakıt sağlamanın daha kolay olacağı düşünülüyor: Bu reaktörler döteryum (ağır hidrojen) ve helyum 3 ( sıradan helyumun daha hafif bir türü) ile çalışırlar ve bu izotopların her ikisi de hem Ay’ ın yüzeyinde, hem de Jüpiter’in atmosferinde bol miktarda bulunur.Füzyon itkili bir gemi, başka bir yıldıza yönelmeden önce Güneş Sistemi içindeki bir ‘yakıt istasyonu’ na uğrayabilir.Sorun, onyıllar süren yoğun çabalara karşın mühendislerin çalışır bir füzyon reaktörün yapmayı başaramamış olmaları.Bir hidrojen bombası içinde zincirden boşalmış füzyon tepkimesi oluşturmayı biliyoruz .Ama iş bu enerjiyi kontrol etmeye gelince, ortada gösterebileceğimiz herhangi bir şey yok.

Princeton’daki (ABD) Ulusal Küresel Torus Deneyi ve İngiltere’deki Avrupa Ortak Torusu gibi füzyon deney düzenekleri, güçlü mıknatısların yardımıyla döteryum çekirdeklerini simit (torus) biçimli bir tepkime odası içinde havada asılı olarak tutuluyorlar ve milyonlarca dereceye (yaklaşık 150 milyon derece) ısıtıyorlar.Bu sıcak ortamda çekirdekler çarpıştıkça bazıları birleşiyor ve enerji açığa çıkarıyor.Sorun, deneylerde füzyonla elde edilen enerjinin iki katının, girdi olarak kullanılması.Yeni ve daha güçlü (ve de pahalı) düzenekler peşinde koşan araştırmacıların hedefi, bu oranı en azından eşitlik noktasına getirmek.Frisbee, kontrollü ve düzenli füzyon enerjisi sağlayacak teknolojinin yakında elde edileceği konusunda iyimser.Bilim adamları bir kez harcanan ve üretilen enerjiyi denge noktasına getirmeyi başarınca, tepkimelerde ortaya çıkan elektrik yüklü parçacıkları manyetik bir eksozdan dışarıya atabilirler.

Avantajlar: Füzyon motorundan daha hafif, daha az radyasyon, olası yakıt yenileme.

Sorunlar: Ağırlık: Sınırlı menzil; teknolojinin henüz uygulanabilirlik kazanmamış olması.

Füzyon reaktöründen çıkan parçacık yağmuru, ışık hızının %12’sine erişecek iki kademeli bir rokete itki sağlayabilir.Füzyon gücüyle elde edilecek yolculuk süresi, aşağı yukarı fisyon enerjisiyle sağlanana eşit olacaktır: Hız, en yakın yıldıza ulaşabilmek için yeterli olacak; ancak daha uzağı için yetersiz kalacaktır.Bir füzyon roketi de yolculuğu tamamlamak için 2 milyon ton yakıta gereksinim duyacak, ancak daha az radyasyon kalkanıyla yetinecektir.Araştırmacıların vurguladığı ek bir yarar: Bir füzyon roketinin geliştirilmesi, Dünya’da füzyon enerji santral tasarımlarının mükemmelleştirilmesi sürecine ivme kazandırılabilir.

Karşımadde

Albert Einstein’ın ünlü E= mc2 formülü, kütlenin enerjinin yoğunlaşmış bir biçimi olduğunu gösteriyor.Fisyon ve füzyon tepkimeleri, kütlelerinin ancak %1’den çok daha küçük bir bölümünü enerjiye çevirebiliyor.Ancak, maddeyi neredeyse %100 verimle enerjiye dönüştürmenin bir yolu var: Maddeyi, ayna görünümündeki ikiz kardeşiyle birleştirmek.Her parçacık için varolan bu kardeşe antimadde ya da karşımadde deniyor.Fizikçiler atomaltı parçacıkları ışığınkine çok yakın hızlarda çarpıştırarak çok küçük miktarlarda karşı madde elde etmeyi başardılar.İsviçre’de bulunan Avrupa Parçacık Fiziği laboratuarı CERN’de 1 milyon antihidrojen atomu yaratmayı başardılar.Toplam kütle, bir kilonun katrilyonda birinden daha küçük; yine de yıldızlararası yolculuk için ideal bir yakıt.Deneyde kullanılan düzeneğin ölçeğini artırarak bir roket dolusu karşımadde elde etmek, altından kolay kalkınabilecek bir iddia değil.Ancak, Frisbee’ye göre ‘‘olmayacak bir şey de değil, çünkü gereken malzemenin bir kısmı hazır bile’’. ‘‘Gereksinim duyacağımız yakıt tanklarını, mıknatısları radyatörleri ve parçacık demetlerini zaten üretiyoruz.’’

Bir karşımadde roketinde belirli miktarda antihidrojen, bir patlama odasında aynı miktarda hidrojenle bir araya gelecek.Her ikisinden de yaklaşık 150’şer gramının birbirini yok etmesi, 10 milyon ton dinamitin patlama gücündeki 10 megatonluk bir hidrojen bombasının yapılabileceğinden daha fazla enerjiyi açığa çıkaracaktır.Bu muazzam enerjinin yanısıra, tepkime pion ve muonlardan oluşan bir atomaltı parçacık yağmuru da yaratıyor.Fisyon roketine gereken türden bir manyetik nozül (basınçlı eksoz borusu) içinde mıknatıslarca hapsedilen bu parçacıklar, arkadan ışığın üçte biri hızla fırlayacaktır.Bu hızlı eksozun gemiye kazandıracağı hız da ışık hızının %66’sı.Frisbee, ‘‘bu, yapılabilecek en güçlü roket’’ diyor.

Alpha Centauri’ye gidecek iki kadmeli bir rokete gereken yakıt, 900.000 ton kadar.Bu yakıtla gemi 41 yıl içinde hedefine varabilir.Daha uzun bir yolculukta kullanılmak üzere yapılacak dört kademeli (ikisi hızlanmak, ikisi de yavaşlamak için) bir roket, karşıtmaddenin avantajlarından daha iyi biçimde yararlanır.Frisbee’nin hesaplarına göre böyle bir roket, 38 milyon ton karşımadde yakıtı kullanır: ama 41 ışık yılı uzaklıktaki 55 Cancri yıldızına olan yolculuğun süresini göze alınabilecek 130 yıla indirir.Aynı yıldıza bir füzyon roketiyle yapılacak yolculuğun alacağı süreyse 400 yıl.

Alıntı: ''Bilim ve Teknik'' dergisi Ekim-2003 / Sayı: 431 / Sayfa: 44-45 (Tübitak) -Yıldızlar arası yolculuk-

Hiçbir yazı/ resim izinsiz olarak kullanılamaz!! Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla siteden alıntı yapılabilir.

Ana Sayfa /i ndex /Roket bilimi / E-Mail /CetinBAL/Quantum Teleportation-2

Time Travel Technology /Ziyaretçi Defteri /UFO Technology/Duyuru

Kuantum Teleportation /Kuantum Fizigi /Uçaklar(Aeroplane)

New World Order(Macro Philosophy) /Astronomy