Per aspera ad astra

Преобразовательные или конверсионные двигатели — это вид реакционных двигателей, которые получают, по крайней мере, часть своей мощности от монопольного катализируемого барионного распада, по внешнем эффектам схожего с реакцией при аннигиляции обычного вещества и антивещества ( хотя их механизм и типы продуктов реакции совершенно разные ). Однако, в сравнении с хранением настолько взрывоопасного груза как антивещество, хранение или поддержание монополей оказывается значительно более простой задачей при этом не имея настолько серьёзных последствий в случае нарушения работы окружающей их защитной камеры, поскольку, в отличие от антивещества, монополи не будут так легко взаимодействовать с неионизированной материей. Разновидности: 1) Тепловое преобразование или также известные как ракеты с твердым сердечником, эти системы используют теплообменник из плотного металла, очень похожего на тот что можно было бы использовать на ракетах с твердым сердечником из антивещества. Однако их работа несколько сложнее, так как часть теплообменника должна быть ионизирована, и монополи впрыскиваются в полученную плазму, чтобы нагреть остальную часть двигателя. Удельный импульс подобного типа двигателя ограничен ~1000-2000 секундами, но тяга может быть очень высокой, что делает такие двигатели подходящими для межпланетных космических кораблей с большой грузоподъемностью. 2) Конверсия инициированого слияния или также называемая монопольным катализируемым синтезом — это простейшая форма реакции конверсии. Концептуально это очень похоже на инициированное антиматерией деление или слияние. Во время этой реакции конверсионные монополи впрыскиваются в горячую плотную плазму термоядерного топлива, такого как дейтерий или гелий-3 после чего некоторые монополи будут взаимодействовать с ядрами в плазме, и энергии, выделяемой в результате распада барионов, будет достаточно, чтобы вызвать слияние в плазме. В отличие от антивещества, в течение этой реакции мы можем безопасно заранее объединять монополи и термоядерное топливо, что может осуществляться путём изготовления топливных гранул с железным сердечником, к которому будут прикреплены конверсионные монополи, и внешним слоем, состоящим из дейтериевого льда и гелия-3. Нагрева и сжатия такой топливной таблетки с использованием стандартных методов инерционного удержания будет достаточно для ионизации железного сердечника и высвобождения монополей для дальнейшего преобразования. Хотя результирующая реакция будет не более энергична, чем стандартные методы синтеза, инициированные антивеществом, конструкция такого двигателя может быть значительно упрощена, поскольку она устраняет необходимость в антипротонных пучках или антиводородных плазменных излучателях. Производительность и эффективность подобного двигателя будет практически идентична обычному термоядерному синтезу с использованием лазерных лучей или антиматерии, с максимальным удельным импульсом примерно в 800 000 секунд. 3) Преобразование плазменного сердечника будет работать практически точно также как и в случае с двигателем с плазменным сердечником из антивещества, использующим магнитно-замкнутую реакционную камеру и магнитное сопло. В отличие от версий с антивеществом, здесь топливо должно быть ионизировано каким-либо другим способом перед впрыском в реакционную камеру, вероятно с использованием стандартных методов генерации плазмы или импульсных лазерных систем, что усложняет конструкцию, препятствуя прямому переходу от реакции аннигиляции антивещества к преобразованию. В своей простейшей форме пучок конверсионных монополей направляется вниз по длинной оси камеры привода. Каждый монополь может преобразовывать более одного нуклона, что повышает эффективность этой конструкции по сравнению с её эквивалентом просто использующим антивещество. В более сложных конструкциях могут использоваться поперечные монопольные балки и коллекторные механизмы, которые позволяют перерабатывать монополи и, следовательно, снижать потребности в топливе и эксплуатационные расходы. Такие системы рециркуляции монополей требуют чрезвычайно сложных систем управления электрическим и магнитным полем, чтобы избежать деформации магнитного удержания плазмы реакционной массы и предотвратить попадание посторонних монополей в удерживающие магниты и снижение мощности двигателя. Продукты распада описанной реакции взаимодействуют с "несгоревшей" реакционной массой, образуя горячую плазму, которая затем может быть выброшена из магнитного сопла для создания тяги. Что любопытно данный вид двигателя имеет тот же фундаментальный недостаток, что и обычные двигатели использующие антивещество, а именно значительное количество экранирования и охлаждения, требуемое магнитами реакционной камеры из-за чего по всей видимости подобные двигатели не будут использоваться в качестве больших и мощных "факельных двигателей" с большой тягой, вместо этого применяясь в качестве высокоэффективных двигателей с малой тягой, таких как те, которые используются беспилотными грузовыми рейсами и зондами. Удельный импульс таких двигателей вероятно сможет достигать миллиона секунд, что делает их пригодными для работы в глубоком космосе ( облаке Оорта ) или при медленных межзвездных путешествиях. 4) Преобразованием сердечника балки является эквивалент ядра пучка антивещества, но в отличие от первого этот тип двигателей предназначен для индуцирования распада барионов во всей реакционной массе, что является довольно трудной задачей поскольку для обеспечения того, чтобы все барионы реагировали с монополем ( которые имеют серьезные требования к отводу тепла, экранированию и массе ), требуются либо очень длинные реакционные камеры, либо очень высокую плотность монополей в реакционной камере. Это, в свою очередь, имеет свои проблемы, так как монополи с одинаковым зарядом будут отталкиваться, ограничивая плотность, а монополи с противоположным зарядом будут притягиваться, образуя нейтральные состояния, связанные с монополием, которые будут вылетать из реакционной камеры, не способствуя более полезной работе. Однако как и в случае с двигателями с плазменным сердечником, теоретически мы можем переработать монополи, чтобы уменьшить их потери во время реакции. В отличие от двигателей с плазменным сердечником, проблемы нагрева и экранирования будут не намного более проблематичны, чем у обычных ракет с пучком антивещества. Физические эарактеристики двигателей этого типа вероятно будут очень похожи на те что имеют ядро с пучком иж антивещества, с максимальным удельным импульсом в 10 миллионов секунд. Однако в отличие от помоеднего требования к топливу у этого двигателя будут намного проще, так как приводы полного преобразования смогут использовать в качестве топлива буквально любой вид вещества. В реакциях распада барионов образуется несколько больше нейтральных пионов, чем в реакциях аннигиляции, что несколько снижает топливную экономичность и несколько повышает требования к экранированию. Использование конверсионных монополей в прямоточном воздушно-реактивном межзвездном корабле — это то место, где описанная конструкция будет действительно демонстрировать все свои преимущества. Так мощность двигателя и его тяга окажутся эквивалентны межзвездным кораблём работающим на антивеществе, но их способность перерабатывать монополи значительно повысит их эффективность в сравнении с первыми и до того, как у вас будут исчерпаны запасы монопольного топлива, вы сможете совершать гораздо более длительные межзвездные путешествия с теми же затратами. Удельный импульс подобного двигателя вряд-ли будет превышать 10 000 000 секунд. 5) Некоторое время назад мне уже приходилось рассказывать вам об устройстве плазменных компьютеров, в которых посредством точно расчианного магнитного поля мы могли бы образовывать из газообразной плазмы сетки, оказывая на них такое же влияние как если бы из окружали твёрдые поверхности. Возможно что в далёком будущем посредством такого же метода мы смогли бы привязывать монополи преобразования к илюзорной магнитной или состоящей из некого крайне тугоплавкого фемтотехнологичного материала сетке, предотвращая их потерю и значительно упрощая конструкцию двигателя. В отличие от вскользь описанных выше монопольных рециркуляторов, в данном случае монополи не могут быть потеряны в потоке выхлопных газов или они не могут связываться с магнитами, вызывая "магнитное отравление", которое снижает производительность привода. В прямоточном воздушно-реактивном двигателе необходимость в дозаправке полностью устраняется, что, наконец, позволяет реализовать потенциал двигателя Бассарда. Одной из распространенных конструкций системы полного преобразования без потерь является так называемый привод "pac-man", при котором реакционная камера представляет собой полую сетку из магнитного поля или некого искусственного сверхтугоплавкого материала будущего ( называемую "мантией" ), с монополями преобразования, связанными примерно с 1/3 точек пересечения сетки ( большая масса монополей преобразования накладывает верхний предел на практическое число, которое может быть использовано без снижения производительности привода ). Так если предположить что такая сетка будет тщательно сплетена таким образом, чтобы ~30% любых барионов, проходящих через реакционную камеру, гарантированно встречались с монополем преобразования и, следовательно, распадались. Привод будет приводится в действие, открывая реакционную камеру с помощью сетки из магнитопроводов и впрыскивая гранулу топлива. Затем оснастка настраивается таким образом, чтобы закрыть мантию, проталкивая её содержимое через сетку и вызывая распад каждого нуклона в топливной таблетке. Продукты реакции беспрепятственно вылетают через сетку и могут направляться через магнитное сопло, как и любой другой привод пучка. Вторичный магматический экран защищает наконечник системы впрыска топливных гранул от интенсивного гамма-излучения, которое возникает в результате. Типичный привод такого типа вероятно будет принимать топливные гранулы диаметром около одного мм, при этом масса мантии и экрана возможно будет составлять около 160 000 тонн ( подавляющее большинство из этого числа состоит из поддерживаемых сеткой монополей ). Система подачи топлива, также включающая магниты, колеблеющиеся вперед и назад на частоте 60 МГц. Каждый импульс высвобождает приблизительно 2,8 ГДж, образует плазму со скоростью выхлопа 0,3 с ( 30% от скорости света) и выдает импульс 17 кг м/с, что при частоте повторения в 60 МГц приводит к общей мощности привода в 100 Вт и тяге в 1 ГН. Построение сеток ядерного масштаба является невероятно сложным делом являясь примером фемторазмерной инженерии, чего мы вероятнее всего достигнем лишь в следующем тысячелетие. В идеале упомянутая сетка ( или сетчатые панели ) должны будут формироваться из одиночных макромолекулярных структур; разреженный 2-мерный кристалл с зазорами не более ~0,85 фемтометра ( приблизительный диаметр протона ). Производительность вероятно будет эквивалентна любой другой ракете с пучковым сердечником, хотя топливная экономичность немного выше ( или в случае прямоточных звездолетов топливная экономичность просто больше не является проблемой ). ==================================== Основной принцип работы катализируемого монополем барионным распада заключается в катализе или "форсирование" синтеза монополями в общих элементах, таких как водород и гелий ( хотя в принципе подойдет любой химический элемент который мог бы быть преобразован в плазму, что позволит монополям вступать в контакт с протонами ). Более совершенные конверсионные реакторы вероятно должны будут работать путём тщательного нанесения контролируемых количеств обычного вещества на небольшой слой антивещества, что приводит к мгновенному преобразованию обычного вещества в энергию. Во время процесса преобразования преобразованный нуклон сбрасывает свою энергию в окружающее ядро, дробя его на мелкие, быстрые кусочки. Эти частицы ( за исключением нейтронов ) быстро сбрасывают свою энергию в окружающую материю, нагревая её. Исключения возникают для очень легких элементов, где часть энергии может высвобождаться в виде пионов. Любой процесс преобразования также приведет к образованию позитрона, нейтрино или электрона. Позитроны аннигилируют с соседним электроном, образуя пару гамма-лучей. Нейтральные пионы почти сразу распадаются на гамма - лучи высокой энергии. Заряженные пионы пролетят значительную долю метра, прежде чем распадутся на мюоны и мюонные нейтрино, а мюоны пролетят многие десятки или сотни метров, прежде чем распадутся на электроны, позитроны, мюонные нейтрино и электронные нейтрино. Заряженные пионы, которые замедляются в результате столкновений с окружающими ядрами так, что они останавливаются в материале, будут захвачены близлежащими ядрами, и когда они распадутся, они фрагментируют это ядро, аналогично тому, как если бы нуклон этого ядра был преобразован ( хотя с несколько меньшим выделением энергии ). Позитроны от заряженного положительного распада пиона —> мюона —> позитрона ( игнорируя нейтрино ) также будут аннигилировать с близлежащими электронами, образуя пары гамма-лучей. Нестабильные ядерные фрагменты, полученные либо в результате захвата или преобразования пионов, в конечном итоге будут распадаться с помощью гамма, бета или альфа-излучения. Что любопытно за счёт описанного субядерного или псевдоанигиляционного распада мы как не трудно догадаться мы смогли бы вырабатывать электроэнергию, вдобавок в настолько колоссальных масштабах что это могло бы сравняться только с выделением энергии при аннигиляции вещества и антивещества, но, как уже было упомянуто выше, отличаясь большей надёжностью и меньшими рисками катастрофы в случае отказа удерживающей оболочки. Так в данном случае мы могли бы использовать электрический разряд или мощный микроволновый импульс для первоначального преобразования запаса гелия-3 ( используемого для минимизации образования нейтронов ) в плазму в магнитной оболочке реактора. Затем магнитные монополи вводятся в плазму, преобразуя ее часть в энергию с помощью протонного катализа. При преобразовании гелия образуется либо пара протонов высокой энергии, либо протон высокой энергии и нейтрон высокой энергии. Протоны нагревают гелий, поддерживая плазму и создавая горячую рабочую жидкость, которая приводит в действие магнитогидродинамический генератор для выработки электроэнергии. При этом радиационная защита ( предотвращающая износ окружающих компонентов двигателя или самого космического корабля или реактора из-за прохождения бесчисленных субатомных частиц ) обеспечивается 3-20 см ( в зависимости от конструкции системы и производительности ) поглощающего нейтроны материала, окружающего активную зону реактора. Хотя гелий-3 является предпочтительным топливом, когда требуется минимальное производство нейтронов, на практике практически любая форма барионной материи является потенциальным источником энергии. Реакторы могут включать небольшие компрессоры и резервуары для хранения для использования местной атмосферы, более надежные устройства для обработки жидкостей или даже системы, предназначенные для извлечения, поглощения и переработки местной грязи и горных пород в конвертируемое топливо. Другими словами, в описываемом конверсионном реакторе или двигателе мы могли бы использовать в качестве топлива абсолютно любое вещество в любом доступном нам виде, будь это простая вода или лёд, так и земля под вашими ногами. Главное что бы у вас всё ещё было некоторое количество монополей.