Una nave espacial de antimateria como esta podría algún día acortar un viaje a Marte de 11 meses a un mes. Vea la tecnología actual de vuelos espaciales en estas imágenes de transbordadores espaciales. Foto cortesía de la NASA. "Ingenieria, espera por motor warp . "Con ese comando, la tripulación de "Star Trek" del U.S.S. Enterprise se preparó para lanzar la nave espacial a través del cosmos a velocidades superlumínicas. Warp Drive es otra de esas tecnologías de ciencia ficción, como la teletransportación y el viaje en el tiempo, que tienen alguna base científica. Simplemente no se ha logrado todavía. Sin embargo, Los científicos están trabajando en el desarrollo de un motor de nave espacial interestelar similar al motor de materia-antimateria de la Enterprise.
Es probable que ningún motor genere velocidades superlumínicas; las leyes de la física nos impiden hacer eso, pero podremos ir muchas veces más rápido de lo que permiten nuestros métodos de propulsión actuales. Un motor de materia-antimateria nos llevará mucho más allá de nuestro sistema solar y nos permitirá llegar a estrellas cercanas en una fracción del tiempo que tomaría una nave espacial propulsada por un motor de hidrógeno líquido. como el que se usa en el transbordador espacial. Es como la diferencia entre conducir un auto de carreras Indy y un Ford Pinto 1971. En el Pinto, eventualmente llegarás a la línea de meta, pero tomará 10 veces más que en el auto de Indy.
En este articulo, Examinaremos algunas décadas en el futuro de los viajes espaciales para ver un nave espacial de antimateria , y averigüe qué es realmente la antimateria y cómo se utilizará para un sistema de propulsión avanzado.
En esta imagen compuesta de la Nebulosa del Cangrejo, la materia y la antimateria son impulsadas casi a la velocidad de la luz por el púlsar del Cangrejo. Las imágenes provienen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Espacial Hubble. Foto de NASA / Getty Images Esta no es una pregunta capciosa. La antimateria es exactamente lo que podría pensar que es, lo opuesto a la materia normal, del cual se compone la mayor parte de nuestro universo. Hasta hace poco la presencia de antimateria en nuestro universo se consideró solo teórica. En 1928, Físico británico Paul A.M. Dirac revisada la famosa ecuación de Einstein E =mc² . Dirac dijo que Einstein no consideró que la "m" en la ecuación (masa) pudiera tener propiedades negativas además de positivas. Ecuación de Dirac (E =+ o - mc 2 ) permitió la existencia de anti-partículas en nuestro universo. Desde entonces, los científicos han demostrado que existen varias anti-partículas.
Estas anti-partículas son, literalmente, imágenes de espejo de la materia normal. Cada antipartícula tiene la misma masa que su partícula correspondiente, pero las cargas eléctricas se invierten. Aquí hay algunos descubrimientos de antimateria del siglo XX:
Cuando la antimateria entra en contacto con la materia normal, estas partículas iguales pero opuestas chocan para producir una explosión que emite radiación pura, que viaja fuera del punto de explosión a la velocidad de la luz. Ambas partículas que crearon la explosión están completamente aniquiladas, dejando atrás otras partículas subatómicas. La explosión que ocurre cuando la antimateria y la materia interactúan transfiere toda la masa de ambos objetos en energía. Los científicos creen que esta energía es más poderosa que cualquier otra que pueda ser generada por otros métodos de propulsión.
Entonces, ¿Por qué no hemos construido un motor de reacción materia-antimateria? El problema con el desarrollo de la propulsión de antimateria es que existe una falta de antimateria en el universo. Si hubiera cantidades iguales de materia y antimateria, probablemente veamos estas reacciones a nuestro alrededor. Dado que la antimateria no existe a nuestro alrededor, no vemos la luz que resultaría de chocar con la materia.
Es posible que las partículas superaran en número a las anti-partículas en el momento del Big Bang. Como se indicó anteriormente, la colisión de partículas y anti-partículas destruye a ambos. Y debido a que puede haber más partículas en el universo para empezar, eso es todo lo que queda. Puede que no haya anti-partículas que existan naturalmente en nuestro universo hoy. Sin embargo, Los científicos descubrieron un posible depósito de antimateria cerca del centro de la galaxia en 1977. Si eso existe, significaría que la antimateria existe naturalmente, y se eliminaría la necesidad de fabricar nuestra propia antimateria.
Por ahora, tendremos que crear nuestra propia antimateria. Afortunadamente, hay tecnología disponible para crear antimateria mediante el uso de colisionadores de partículas de alta energía, también llamados "destructores de átomos". Destructores de átomos, como el CERN, son grandes túneles alineados con poderosos superimanes que giran para propulsar átomos a velocidades cercanas a la de la luz. Cuando se envía un átomo a través de este acelerador, se estrella contra un objetivo, creando partículas. Algunas de estas partículas son antipartículas que están separadas por el campo magnético. Estos aceleradores de partículas de alta energía solo producen uno o dos picogramos de antiprotones cada año. Un picogramo es una billonésima parte de un gramo. Todos los antiprotones producidos en el CERN en un año bastarían para encender una bombilla eléctrica de 100 vatios durante tres segundos. Se necesitarán toneladas de antiprotones para viajar a destinos interestelares.
Una nave espacial de antimateria como la de este concepto artístico podría llevarnos más allá del sistema solar a velocidades asombrosas. Foto cortesía del Laboratorio de Ciencia de Partículas Energéticas en la Universidad de Penn State La NASA posiblemente esté a solo unas décadas de desarrollar una nave espacial de antimateria que reduciría los costos de combustible a una fracción de lo que son hoy. En octubre de 2000, Los científicos de la NASA anunciaron los primeros diseños de un motor de antimateria que podría generar un enorme empuje con solo pequeñas cantidades de antimateria alimentándolo. La cantidad de antimateria necesaria para abastecer el motor de un viaje de un año a Marte podría ser tan pequeña como una millonésima de gramo, según un informe de la edición de ese mes de Journal of Propulsion and Power.
La propulsión de materia-antimateria será la propulsión más eficiente jamás desarrollada, porque el 100 por ciento de la masa de la materia y la antimateria se convierte en energía. Cuando la materia y la antimateria chocan, la energía liberada por su aniquilación libera aproximadamente 10 mil millones de veces la energía que la energía química, como la combustión de hidrógeno y oxígeno, del tipo que utiliza el transbordador espacial, lanzamientos. Las reacciones materia-antimateria son 1, 000 veces más potente que la fisión nuclear producida en las centrales nucleares y 300 veces más potente que la energía de fusión nuclear. Entonces, Los motores de materia-antimateria tienen el potencial de llevarnos más lejos con menos combustible. El problema es crear y almacenar la antimateria. Hay tres componentes principales en un motor de materia-antimateria:
Los anillos de almacenamiento de la nave espacial contendrán la antimateria. Foto cortesía del Laboratorio de Ciencias de Partículas Energéticas de la Universidad de Penn State Aproximadamente 10 gramos de antiprotones serían suficiente combustible para enviar una nave espacial tripulada a Marte en un mes. Hoy dia, una nave espacial no tripulada tarda casi un año en llegar a Marte. En 1996, los Mars Global Surveyor tardó 11 meses en llegar a Marte. Los científicos creen que la velocidad de una nave espacial propulsada por materia y antimateria permitiría al hombre ir a donde ningún hombre ha ido antes en el espacio. Sería posible realizar viajes a Júpiter e incluso más allá de la heliopausa, el punto en el que termina la radiación del sol. Pero todavía pasará mucho tiempo antes de que los astronautas le pidan al timonel de su nave espacial que los lleve a una velocidad vertiginosa.
