Deplasarea rapidă dintr-un loc în altul în spațiu a fost obiectivul cercetării metodelor de propulsie de multă vreme. Rachetele, mijlocul nostru cel mai obișnuit de a face acest lucru, sunt grozave pentru a furniza multă forță, dar extraordinar de ineficiente. Alte opțiuni, cum ar fi propulsia electrică și navigația solară, sunt eficiente, dar oferă o forță mică, deși pentru o lungă perioadă de timp. Așadar, oamenii de știință visează de mult timo la o a treia metodă de propulsie – una care ar putea furniza suficientă forță într-un timp suficient de lung pentru a alimenta o misiune cu echipaj către o altă stea într-o singură viață de om. Este vorba de propulsia cu antimaterie, care folosește, teoretic vorbind, una dintre cele mai rare substanțe din univers – antimateria.
Un nou studiu al cercetătorilor de la Universitatea din Emiratele Arabe Unite analizează posibilitățile dezvoltării unui motor spațial cu antimaterie și dificultățile asociate cu construirea acestuia. Antimateria a fost descoperită în anul 1932, atunci când fizicianul Carl David Anderson a observat pozitronii – antimateria unui electron – în razele cosmice. El a primit Premiul Nobel pentru această descoperire, în anul 1936. Au fost necesari 20 de ani pentru a crea antimateria în mod artificial.
De atunci, oamenii de știință au produs antimateria în felurite moduri, dar toate acestea au dus la auto-anihilarea acesteia. Atunci când un antiproton (proton de antimaterie) vine în contact cu protonii sau neutronii din materia obișnuită, ei se anihilează reciproc și eliberează energie (în special sub forma radiațiilor gama) și particule înalt energetice cu viață scurtă cunoscute sub denumirea de pioni și kaoni, care călătoresc cu viteze relativiste.
Așadar, în teorie, o navă spațială ar putea conține suficientă antimaterie pentru a crea în mod intenționat această explozie de anihilare, utilizând particulele relativiste ca formă de propulsie și razele gama ca sursă de energie. Cantitatea de energie eliberată de un gram de antiprotoni anihilați este cu 11 ordine de magnitudine mai mare decât energie produsă de combustibilul de rachetă, iar densitatea energetică este de 100 de ori mai mare decât fuziunea sau fisiunea nucleară. Cu alte cuvinte, un gram de antihidrogen ar putea alimenta 23 de navete spațiale.
Acestea fiind spuse, de ce omenirea încă nu are aceste sisteme de propulsie extraordinare? Cel mai simplu răspuns este acela că este foarte dificil de lucrat cu antimateria. Din moment ce se auto-anihilează la contactul cu orice întâlnește, ea trebuie suspendată într-un câmp electromagnetic avansat. Oamenii de știință de la CERN au reușit să realizeze acest lucru doar pentru 16 minute doar câțiva atomi de antimaterie – nu cu gramele sau kilogramele necesare unui sistem de propulsie interstelar.
Mai mult, sunt necesare cantități absurde de energie pentru crearea antimateriei, fapt care o face extrem de scumpă. Decelatorul cu antiprotoni de la CERN (un accelerator de particule masiv) produce circa zece nanograme de antiprotoni în fiecare an cu un cost de câteva milioane de dolari. Așadar, producerea unui gram de antimaterie ar necesita o energie de 25 de milioane de kWh – suficient pentru a alimenta un orășel timp de un an.
Având în vedere aceste costuri și scara imensă a infrastructurii necesare, studierea antimateriei este relativ limitată. Pe acest subiect apar 100-125 de studii pe an; spre comparație, în domeniul inteligenței artificiale (AI), numărul studiilor este de 1000 în fiecare an. Toate acestea limitează resursele financiare disponibile.
În concluzie, probabil că va trece ceva timp până când vom vedea propulsia cu antimaterie într-o navă spațială. Ar trebui, mai întâi, să cream surse alternative de generare a energiei, cum este fuziunea nucleară, care să reducă semnificativ costul energiei și care să ne permită să desfășurăm activitățile de cercetare necesare pentru a ajunge la propulsia cu antimaterie.
Sursa: Universe Today