24 oktober 2018

Positron Dynamics richt zich op hyper efficiënte voortstuwing voor cubesats

Positron Dynamics oprichter Ryan Weed, bouwt aan raketaandrijving m.g.v. van antimaterie. Weed ziet ongekende mogelijkheden waaronder interstellaire reizen naar Kepler 452b en de randen van het universum. Hyper efficiënte voortstuwing voor cubesats en ondersteuning van elektriciteitsvoorzieningen vormen een breed scala aan verdere toepassingen.

Ryan Weed Positron Dynamics credits; PD

Ryan Weed, voormalig USAF piloot en cryogeen ingenieur bij Blue Origin, is van huis uit natuurkundige met een doctorsgraad in de positronen fysica behaald in 2011. Sindsdien proclameert hij zich als specialist op dit gebied, richtte zijn eigen bedrijf op ‘Positron Dynamics’ dat inmiddels  hard aan de weg timmert om het positron deeltje als hoeksteen  te doen gelden voor wat betreft toekomstige (on)bemande missies in het zonnestelsel en daarbuiten. Doel  hierbij is  de reistijd  aanzienlijk te verkorten. Weed buit daarbij de kennis over het deeltje wiens bestaan door Dirac reeds werd vastgesteld en wiens aanwezigheid door Carl Anderson bewezen werd tot het uiterste uit. Het doel van PD is duidelijk; het aandrijven van ruimteschepen door antimaterie d.m.v. het annihilatieproces. Dit is in het heelal de meest efficiënte manier om de volledige massa in energie om te zetten.
‘Van groot belang is hierbij dat de snelheid van het ruimteschip met 1G opgevoerd kan worden. De trip naar Mars zal dan 1 maand duren, naar Alpha Centauri vijf jaar en naar Kepler 452b zo’n 12 jaar.’, aldus Weed. Volgens Weed draait alles om drie basis principes die opgelost dienen te worden; a. positronen productie, b. ‘trapping’ van de positronen en c. het geleiden van de kinetische energie naar de aandrijving van het schip. Voor a en b maakt Weed reeds gebruik van een RTG bron die continu positronen uitzendt. Deze worden door moderatoren geleidt die PD ontwerpt om een hoge-intensiteit koude positronenstraal te creëren. Door het gebruik van koude positronen wordt het probleem van het ontwikkelen van technologie voor lange termijn opslag van antimaterie omzeild.

Het probleem is het proces van afkoelen van de positronen die heter zijn dan de oppervlakte van de zon. ‘Om met positronen aan de slag te gaan is het noodzaak koude positronen te kunnen creëren.’, aldus Weed. Weeds moderator apparatuur, dat een minieme 3 x 3 nanometer (micro millimeter) meet, gebruikt enkele laagjes silicon carbide film om individuele positronen te extraheren alsmede een elektrisch veld om de deeltjes te verdrijven naar de oppervlakte van ieder laagje, waar ze kunnen afkoelen.

Positron Dynamics lab credits; PD

De mogelijkheid om meer dan 1 laagje film te gebruiken is wat de productie brengt tot een voldoende aantal bruikbare koude positronen. Vorige versies bevatten slechts 1 laag film waarbij slechts 1 op de 1000 positronen afkoelde. De moderator vormt het hart van al PD’s concepten. (initiële simulaties toonden aan dat productie van 10 microgram positronen per week met een lineaire accelerator mogelijk zijn). Maar het ruimteschip zal zich niet in beweging zetten zonder het derde probleem op te lossen: het leiden van de in de val gelokte en gevangen energie die vrijkomt bij annihilatie. Weeds team gebruikt fusie reacties om de kinetische energie te verhuizen van het gamma stralen producerende positronen straal naar de toestand van geladen deeltjes. Geladen deeltjes houden ervan magnetische veldlijnen te volgen. Men gebruikt magneten om deze energie te geleiden en zo het gewenste aandrijfvermogen op te wekken. Raketmotoren op basis hiervan zouden een uitstootsnelheid hebben van 10% van de lichtsnelheid.

Positron Dynamics’s tijdschema ziet er grofweg als volgt uit;

– Lab demonstraties van schaalbare aandrijfvermogen m.g.v. positronen Rapportages hierover volgen in 2017/2018.

– lancering van een door positronen aangedreven cubesat in LEO, low earth orbit, om baanveranderingen te demonstreren. Dit zou halverwege 2018 uitlopend naar 2019 moeten gebeuren. (met in het achterhoofd toepassingen in satelliet constellaties voor o.a.  een breedband internet).

– Met een interval van 2 tot 2.5 jaar enkele onbemande ruimtesondes om positron aandrijving afdoende te demonstreren.

– Lancering van een door positronen aangedreven ruimtesonde naar Mars.

Van belang is hierbij een ruimteschip te kunnen bouwen met aan boord zijn eigen positronen generator om de kwantiteit van de deeltjes op peil te kunnen houden. (ong. 10^15 per seconde). Noodzakelijk hierbij is dat de snelheid van het ruimteschip met 1G opgevoerd kan worden om de reistijd naar Mars terug te brengen naar ong. een maand. En met zo een flink gereduceerde reistijd komt zelfs een planeet als Kepler 452b (op 4.3 lichtjaar afstand of nu 12 ‘mens’ jaren) en zouden volgens Weed zelfs de randen van het heelal, afstand 13.5 miljard lichtjaar,  te bereizen zijn  binnen een aantrekkelijke 30 jaar. Dit is tegelijkertijd ook de adder onder het gras. Met de snelheden die nodig zijn om mensen over deze  afstanden te laten reizen  in zulke relatief korte tijden, wordt de tijd zelf relatief. (De snelheid van 1 G – ongeveer 10 meter / sec / sec – neemt toe met de duur van de reis.) Hoewel slechts vijf jaar voorbij kunnen gaan aan boord van een ruimteschip  naar de ster Alpha Centauri, zouden er negen jaar op aarde zijn verstreken. En de 12 jaar die een schip doorgeeft aan Kepler 452b vertaalt naar 1500 jaar op aarde.

Weed noemt het dan ook een ‘transformatie’ technologie waarbij we als mensheid ook voor onszelf goed over de consequenties na moeten denken want dat we dan de aarde zoals we haar kennen voorgoed vaarwel moeten zeggen is wel zeker. Maar voorlopig ziet Weed en zijn team ook veel toepassingen dichter bij huis, ook bv als energiebron voor energie slurpende faciliteiten als bases op de polen of duikboten of alvast ter ondersteuning van de elektriciteitsvoorzieningen van ruimteschepen op verre missies. En als voormalig piloot, eens piloot altijd piloot, zou hij zonder aarzelen als eerste aan boord stappen van zijn eigen ontworpen en door antimaterie aangedreven ruimteschepen.

Reeds in 2013 heeft het bedrijf een financiële injectie ontvangen van Paypal oprichter Peter Thiel’s Breakout Labs, en via het investeringsplatform PropelX dat technische startups helpt,  heeft het bedrijf een doel gesteld van 1.5 miljoen dollar op te halen waarvan het grootste deel reeds binnen is. En nu is er dus het plan om halverwege 2018 met uitloop naar 2019 een door antimaterie aangedreven cubesat te lanceren die naar verwacht 7 jaar operationeel zal kunnen zijn. Bronnen: Nextbigfuture.

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.