la antimateria podria desbloquear un nuevo futuro radical para los viajes interestelares

Dispositivo metálico grande con muchos cables y otros artilugios.Instrumento gigante y potente que captura partículas de antimateria para la ciencia en el CERN. Suiza. (Brice, Maximilien/CERN)

Los viajes interestelares son algo que la humanidad ha logrado sólo en la ciencia ficción, como el USS Enterprise de Star Trek, que utilizó motores de antimateria para viajar a través de sistemas estelares.

Pero la antimateria no es sólo un tropo de ciencia ficción. La antimateria realmente existe.

Elon Musk ha llamado al poder de la antimateria » el billete para los viajes interestelares » y físicos como Ryan Weed están explorando cómo aprovecharlo.

La antimateria está formada por partículas casi exactamente iguales a la materia normal pero con carga eléctrica opuesta. Eso significa que cuando la antimateria entra en contacto con la materia regular, ambas se aniquilan y pueden producir enormes cantidades de energía.

«La aniquilación de antimateria y materia convierte la masa directamente en energía», dijo a Business Insider Weed, cofundador y director ejecutivo de Positron Dynamics, una empresa que trabaja para desarrollar un sistema de propulsión de antimateria.

Sólo un gramo de antimateria podría generar una explosión equivalente a una bomba nuclear. Es ese tipo de energía, dicen algunos, la que podría llevarnos audazmente a donde nadie ha llegado antes a una velocidad récord.

Viaje espacial a velocidad récord

El beneficio de toda esa energía es que puede usarse para acelerar o desacelerar naves espaciales a velocidades vertiginosas.

Por ejemplo, hagamos un viaje a nuestro sistema estelar más cercano, Próxima , a unos 4,2 años luz de distancia.

En teoría, un motor de antimateria podría acelerar una nave espacial a 1 g (9,8 metros por segundo al cuadrado) y llevarnos a Próxima en solo cinco años, dijo Weed en 2016 . Eso es 8.000 veces más rápido de lo que le tomaría a la Voyager 1, una de las naves espaciales más rápidas de la historia, viajar aproximadamente la mitad de la distancia, según la NASA .

Incluso dentro de nuestro propio sistema solar, una nave espacial propulsada por antimateria podría llegar a Plutón en 3,5 semanas en comparación con los 9,5 años que tardó la sonda New Horizons de la NASA en llegar, dijo Weed.

¿Por qué no tenemos motores de antimateria

La razón por la que no tenemos motores de antimateria, a pesar de sus tremendas capacidades, se reduce al costo, no a la tecnología.

Gerald Jackson, un físico de aceleradores que trabajó en proyectos de antimateria en Fermilab, dijo a Forbes en 2016 que, con suficiente financiación, podríamos tener un prototipo de nave espacial de antimateria en una década.

La tecnología básica está ahí. Los físicos armados con los aceleradores de partículas más potentes del mundo han creado antiprotones y átomos de antihidrógeno.

El problema es que fabricar este tipo de antimateria es increíblemente caro. Se considera la sustancia más cara de la Tierra. Jackson nos dio una idea de cuánto costaría construir y mantener una máquina de antimateria.

Jackson es el fundador, presidente y director ejecutivo de Hbar Technologies, que está trabajando en un concepto para una vela espacial de antimateria para desacelerar las naves espaciales que viajan entre el 1 y el 10 por ciento de la velocidad de la luz, un diseño útil para entrar en órbita alrededor de una estrella distante, un planeta. , o luna que quieras estudiar.

Jackson dijo que ha diseñado un colisionador de protones asimétrico que podría producir 20 gramos de antimateria por año.

«Para un paquete científico de 10 kilogramos que viaja al 2% de la velocidad de la luz, se necesitan 35 gramos de antimateria para desacelerar la nave espacial e inyectarla en órbita alrededor de Próxima Centauri», dijo Jackson a BI.

Dijo que se necesitarían 8 mil millones de dólares para construir una planta de energía solar para las enormes necesidades energéticas de la producción de antimateria y su funcionamiento costaría 670 millones de dólares al año.

La idea es solo esa, por ahora. «Actualmente no existe una financiación importante para conceptos avanzados de propulsión espacial», afirmó Jackson.

Sin embargo, existen otras formas de producir antimateria. Ahí es donde Weed centró su trabajo.

El concepto de Weed involucra positrones, la versión antimateria de un electrón.

estrellas en el espacio
El sistema estelar de Próxima, que se muestra aquí, podría alcanzarse en sólo cinco años con tecnología impulsada por antimateria. (Observatorio Europeo Austral)

Un tipo diferente de motor de antimateria

Los positrones «son varios miles de veces más ligeros que los antiprotones y no tienen tanta fuerza cuando aniquilan», dijo Weed.

La ventaja, sin embargo, es que ocurren naturalmente y no necesitan un acelerador gigante ni miles de millones de dólares para producirse.

El sistema de propulsión de antimateria de Weed está diseñado para utilizar criptón-79, una forma del elemento criptón que emite positrones de forma natural .

El sistema del motor primero recolectaría positrones de alta energía del criptón-79 y luego los dirigiría hacia una capa de materia regular, produciendo energía de aniquilación. Luego, esa energía desencadenaría una poderosa reacción de fusión para generar empuje para la nave espacial.

Si bien los positrones pueden ser menos costosos de obtener que formas más poderosas de antimateria, son difíciles de aprovechar porque son muy energéticos y necesitan ser ralentizados o «moderados». Por lo tanto, construir un prototipo para probarlo en el espacio aún está fuera de nuestro alcance en términos de costos, dijo Weed.

Éste es el caso de todos los diseños de propulsión de antimateria . A lo largo de décadas, los científicos han propuesto decenas de conceptos, ninguno de los cuales ha llegado a buen término.

Por ejemplo, en 1953, el físico austriaco Eugen Sänger propuso un «cohete de fotones» que funcionaría con energía de aniquilación de positrones. Y desde los años 80, se ha hablado de motores térmicos de antimateria, que utilizarían antimateria para calentar líquido, gas o plasma para proporcionar empuje.

«No es ciencia ficción, pero no lo veremos volar hasta que haya una ‘misión importante'», dijo Weed sobre su concepto de motor.

¿Puede funcionar?

Para construir el concepto de Weed a la escala de una nave espacial, «el diablo está en los detalles de ingeniería», dijo a BI Paul M. Sutter, astrofísico y presentador del podcast «Ask a Spaceman».

«Estamos hablando de un dispositivo que aprovecha cantidades realmente enormes de energía, lo que requiere un equilibrio y control exquisitos», dijo Sutter.

En general, esa enorme energía es otro obstáculo que nos impide revolucionar los viajes espaciales. Porque durante las pruebas, «si algo sale mal, se producen grandes explosiones», dijo a BI Steve Howe, un físico que trabajó en conceptos de antimateria con la NASA en los años 90.

«Por lo tanto, necesitamos la capacidad de probar sistemas de alta densidad de energía en algún lugar que no amenacen a la biosfera, pero que aún así nos permitan desarrollarlos», dijo Howe, quien cree que la luna sería una buena base de pruebas. «Y si algo sale mal, se derretirá un pedazo de la Luna», y no la Tierra, añadió.

La antimateria tiende a despertar la imaginación de todos los que trabajan en ella. «Pero necesitamos ideas locas pero plausibles para llegar más lejos en el espacio, por lo que vale la pena analizarlas», dijo Sutter.

Weed se hace eco de este sentimiento y dice: «hasta que haya una razón convincente para llegar al Cinturón de Kuiper , la Lente Gravitacional Solar o Alfa Centauri muy rápidamente, o tal vez estemos tratando de devolver grandes asteroides para la minería , el progreso seguirá siendo lento en esta área.»

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Por jaime