Egy korábbi cikkben már volt szó arról, hogyan lehetne eljutni a távoli csillagokig. Ennek egyik módja a fotonrakéta. De lehet-e olyan rakétát építeni, amely csaknem fénysebességgel halad?

fotonraketa1

Elvileg lehetséges, de csak abban az esetben, ha hajtóanyagként antianyagot alkalmaz.

Ez olyan anyag, mely kölcsönhatásba lépve a normál anyaggal, azok szétsugárzódnak és gamma foton szabadul fel, mely a meghajtást biztosítja. Ez egy olyan sugárnyaláb, amely homorú tükörről visszaverődve elegendő tolóerőt ad ahhoz, hogy az űrhajó fotonrakétaként csaknem fénysebességre gyorsuljon, és így jusson el a csillagokig.

A fotonrakétáról már részletesen írtak tudományos fantasztikus művekben, de minden szerző jobbára hallgat arról, hogy milyen anyagból kellene megépíteni. A tükörnek ki kell állnia az anyag és antianyag annihilációjakor fellépő kemény gammasugárzást, ami könnyen hatol át minden lehetséges ma ismert anyagon. Az emlegetett űrhajó tükrének tehát olyan anyagból kellene állnia, mely hőálló, és nem csak tűri, de vissza is veri az elektromágneses energia óriási erejű szakadatlan nyomását, ami a csillagközi utazáshoz szükséges tolóerőt adja. Egyes számítások szerint 700 km hosszú hűtőberendezés kellene a hő elvezetéséhez. Az nyilván egyelőre megvalósíthatatlan.

fotonraketa2

Mit tehet ilyenkor a mérnök?

Az eszményi egykristályok keménysége százszor vagy ezerszer akkora, mint a közönséges anyagoké, de még ezek az egykristályok sem teszik lehetővé a fotonrakéta megépítésekor keletkező feladatok megoldását. Egyelőre a nanotechnológia sem szolgáltatott ilyen anyagot. Az anyagok lehetséges szilárdságára vonatkozó számítások közös jellemzője, hogy földi körülmények között keletkezett anyagokra vonatkoznak.

Csak az utóbbi évtizedek asztrofizikai kutatásai eredményeként vált bizonyossá, hogy léteznek a földinél jobb anyagok is. Ezek a különleges anyagok azok, amelyekből a fehér törpék és a neutroncsillagok állnak. A fehér törpe anyaga degenerált anyag, ami azt jelenti, hogy sűrűsége milliószor nagyobb a víz sűrűségénél, s belőle egy gyűszűnyi akár egy tonnát is nyomhat. Még meglepőbb tulajdonságai vannak a neutroncsillagokat felépítő anyagnak. Ebből egy gyűszűnyi egymilliárd tonna.

fotonraketa3

Mit lehetne kezdeni, ha birtokunkban volnának ilyen anyagok?

Ezek valóban szuper szilárdak és hőállóak, ám belőlük csak sok milliárd tonna tömegű űrjárműveket lehetne építeni. Ez a nehézség csak látszólagos. A hozzáértők tudják, hogy a csillaganyagok sűrűségének növekedésével párhuzamosan a szilárdságuk is nő. A fehér törpék anyagában az atomok távolsága egymástól százszor kisebb, a közöttük lévő kölcsönhatás tízezerszer nagyobb, mint a normál anyagban. Ami pedig a neutroncsillagok anyagát illeti, ezek egybilliószor nagyobb erővel kötődnek egymáshoz, mint a földi anyagok atomjai. Ezen anyagok hőállósága is megfelelő. Egy fehér törpe anyaga még a 100 ezer Celsius fokot is vígan bírja.

fotonraketa

Ha földi körülmények között hasznosíthatóak lennének ezek az anyagok, vajon hogyan viselkednének?

Egy neutroncsillag anyagból készült huzal teherbírása akkora lenne, mint a Föld tömegének egyhatoda. Csodálatosan viselkedne a neutroncsillag-anyag hajlítás során is. Egy ezer méter hosszú, egy mikron vastag gerenda tömege egymillió tonna volna, és két végén alátámasztva könnyedén viselné el saját súlyát. Egy ugyancsak ezer méter hosszú rácsszerkezet pedig több millió tonnás terhelést is kibírna.

Hasonlóan fantasztikus volna egy neutroncsillag-anyagból készített hártya. Egy ilyen egy négyzetméteres hártya, melynek vastagsága mindössze egy atom, másfél tonnás terhelés alatt sem szakadna át. Ahhoz pedig, hogy átlyukasszuk egy tűvel, három millió tonnás erővel kellene nyomni.

fotonraketa

Neutroncsillagok anyagából olyan csodálatos szerkezeteket lehetne építeni, melyek még a sci-fi szerzők számára is fantasztikusak.

Nem csak fotonrakéta, hanem óceánokat átívelő hidak és több száz kilométer magas tornyok is építhetők. Egyet azonban nem szabad elfelejteni. A fehér törpék és a neutroncsillagok anyagai azért lettek ilyen fantasztikus tulajdonsággal bíróak, mert a gravitáció, mely ezeken az égitesteken torz mértékben elszabadult, ilyen degenerálttá tette.

Ez a feltétel földi körülmények között nincs meg. Egyelőre csak távoli álom, hogy az emberiség valaha elő tud állítani hasonló tulajdonságokkal bíró anyagokat. Csak reménykedhetünk, hogy az előttünk álló évtizedek, évszázadok során a tudomány és technika fejlődése új lehetőségeket teremt.

 

Garzó László dr.

2016. január 4.

Szerkesztette: Weninger Endréné Erzsébet

 

 

Hozzászólások