آیا می توان از پیشرانه مبتنی بر ضد ماده برای رفتن به سیارات دیگر استفاده کرد؟

 

تقریبا هر روز ستاره شناسان موفق به کشف سیارات بیگانه جدیدی می شوند اما به علت فاصله باورنکردنی بین دستگاه های ستاره‌ای، اکتشاف فضایی به درون دستگاه خورشیدی خودمان محدود شده است. برای مثال تخمین زده شده که فضاپیمای وویاجر 1 که هم اکنون با سرعت 17.3 کیلومتر بر ثانیه در حال دور شده از ماست، 73 هزار سال بعد به پروکسیمای بی یعنی نزدیکترین سیاره تایید شده بیگانه برسد.

برای حل مساله بغرنج فیزیکی پیمودن فواصل بسیار بزرگ، دانشمندان به سیستم های پیشرانه روی آورده اند که بسیار پیشرفته تر از راکت های با سوخت شیمیایی فعلی هستند. یک چنین سیستم پیشنهاد شده ای پیشرانه بر اساس ضد ماده است که همچنانکه از نام آن پیدا است، استفاده از ضد ماده برای پیش راندن یک فضاپما با سرعت هایی در حد چند صدم سرعت نور است.

ضد ماده چیز جدیدی در فیزیک نیست. وجود آن نخستین بار توسط کارل آندرسن در 1932 ثابت شد. او ذره پوزیترون را کشف کرد که معادل الکترونهایی با بار مثبت هستند. به دنبال آن وجود ضد ماده بارها به اثبات رسید، از جمله در بی واترون برکلی در سال 1955 یک ضد پروتون و در پژوهشگاه فیزیک ذره ای اروپا CERN ضد اتمها کشف شدند.

برخورد یک پروتون و یک ضد پروتون به انفجاری خواهد انجامید که تشعشع خالص با سرعت سیر نور تولید خواهد کرد. برپایه معادله اینشتاین انرژی تولید شده معادل جرم هر دو ذره ضربدر مجذور سرعت نور است و هر دو ذره بطور کامل تباه خواهند شد. به عبارتی یک گرم از ضد ماده قادر است انرژی معادل دوازده مخزن خارجی شاتل فضاپیما تولید کند. بنابراین ضد ماده ها می توانند منبعی ایده آل برای تامین انرژی مسافرت های فضایی باشند.

هم اکنون ظرفیت تولید و ذخیره ضدماده توسط دانشمندان، حدود چند نانوگرم در سال است که برای تامین سوخت کافی یک فضاپیما با نیروی محرکه ضدماده کافی نیست. بنابراین پیشرانهایی مبتنی بر ترکیب ضد ماده و واکنش هسته ای پیشنهاد شده اند که در آنها از ضد ماده تنها برای آغاز واکنش هسته ای استفاده می شود. ضدپروتونها با برخورد با ماده هسته ای متشکل از اورانیوم 238 تباه شده و انرژی کافی برای آغاز واکنش شکافت هسته ای فراهم می کنند. سپس واکنش شکافت هسته ای منجر به تحریک هسته دوتریم-تریتیوم شده و واکنش همجوشی هسته ای در مرکز رآکتور صورت می پذیرد. پلاسمای بسیار داغ تولید شده در اثر این واکنش همجوشی پیشرانه لازم برای فضاپیما را فراهم خواهد ساخت.

پیش بینی می شود یک فضا پیما مبتنی بر پیشران ضدماده بتواند با سرعت 115 میلیون کیلومتر بر ساعت حرکت کند. بنابراین سفر به مریخ توسط این فضاپیما حدود یک ساعت و نیم به طول خواهد انجامید در حالی که هم اکنون این سفر با راکت های سوخت هیدروژنی موجود نه ماه بطول خواهد انجامید. بنابراین استفاده از پیشرانه مبتنی بر ضد ماده امکان کشف فضاهای ناشناخته را برای بشر فراهم خواهد ساخت.

منابع:

https://news.yahoo.com/could-antimatter-based-propulsion-visit-130051552.html

http://www2.ee.ic.ac.uk/derek.low08/yr2proj/antimatter.htm

https://medium.com/techtalkers/antimatter-spacecraft-the-future-of-interstellar-travel-4f06b7491bc3