عندما يتعلق الأمر بمستقبل استكشاف الفضاء ، فإن أحد أكبر الأسئلة هو ، 'كيف ومتى سنسافر إلى أقرب نجم؟' وبينما كانت وكالات الفضاء تفكر في هذا السؤال وتتوصل إلى مقترحات منذ عقود ، لم يتقدم أي منها إلى ما بعد مرحلة النظرية. بالنسبة للجزء الأكبر ، تركزت جهودهم على المهمات المحتملة إلى المريخ والنظام الشمسي الخارجي.
ولكن هناك بعض الأشخاص ، مثل الدكتور جيرالد جاكسون ، الذين يعملون من أجل جعل مهمة بين النجوم ممكنة في المستقبل القريب. يتطلع هو وفريقه البحثي ، الذي تم تمويله من قبل وكالة ناسا في الماضي ، إلى إنشاء محرك مضاد للمادة قادر على الوصول إلى (أو تجاوز) 5٪ من سرعة الضوء. تحقيقا لهذه الغاية ، أطلقوا أ حملة كيك ستارتر لتمويل جهودهم.
كما هو الحال مع مفاهيم الدفع المتقدمة ، فإن المادة المضادة لها الكثير من الأشياء. كما يذهب الدفع ، لديه أعلى طاقة محددة لأي طريقة معروفة ، 100 مرة أكثر من تفاعلات الانشطار / الاندماج ، و 10 مليار مرة أكثر من الوقود الكيميائي. وهو أيضًا الأكثر كفاءة في استهلاك الوقود ، حيث يتطلب مجرد ملليغرام من المادة المضادة لإنتاج نفس كمية الطاقة مثل أطنان من الوقود الكيميائي.
https://ksr-video.imgix.net/projects/2028041/video-712682-h264_high.mp4عادةً ما يعتمد هذا المفهوم النظري على الاصطدام بين الهيدروجين والهيدروجين المضاد (اللذان لهما نفس الكتلة ولكن الشحنة المعاكسة) لتوليد الدفع. تطلق هذه العملية الطاقة وابل من الجسيمات (البيونات والميونات) ، والتي يمكن توجيهها بواسطة فوهة مغناطيسية لتوليد الدفع.
وبينما كانت مختبرات مثل CERN تنتج المادة المضادة ، ويجري البحث على التخزين على نطاق واسع ، لا توجد أنظمة دفع يمكنها تحويل المادة المضادة إلى قوة دفع. يأمل دكتور جاكسون ، خريج جامعة كورنيل ، في تغيير ذلك. قبل دخوله القطاع الخاص ، عمل جاكسون كعالم فيزياء مسرعات في مختبر فيرمي الوطني للمسرعات لمدة 14 عامًا.
في عام 2002 ، شارك في تأسيس شركة ذات مسؤولية محدودة ( تقنيات HBar ) من أجل تطوير الأسواق التجارية للمواد المضادة. في عام 2002 ، وكالة ناسا معهد المفاهيم المتقدمة منحت (NIAC) الدكتور جاكسون وشركته 75000 دولار لتطوير مفهوم مهمة يمكن أن يجتاز 250 AUs من الفضاء في غضون 10 سنوات ، وبإمداد وقود يبلغ 10 كجم.
دعت هذه المواصفات بشكل أساسي إلى إنشاء صاروخ مادة مضادة يمكن أن ينتقل حتى منطقة الغلاف الشمسي في غضون عقد من الزمن. كانت النتيجة مفهوم الدفع الذي اعتمد على شعاع من شأنه أن يطلق البروتونات المضادة المركزة على الشراع لتوليد الدفع. يبلغ قطر هذا الشراع 5 أمتار ويتكون من دعامة كربونية من جانب ورقاقة يورانيوم من الجانب الآخر (بقياس 15 و 296 ميكرون على التوالي).
لاحظ أن البروتونات المضادة لها شحنة كهربائية سالبة ، شبيهة بالإلكترون. عندما تدخل البروتونات المضادة إلى الشراع ، فإنها تزيح إلكترونًا يدور حول نواة يورانيوم. نظرًا لأن البروتونات المضادة والإلكترونات لا تشترك في أي أرقام كمومية ، فإن البروتون المضاد يتدحرج على الفور إلى الحالة الأرضية الذرية ، مما يتسبب في احتمال كبير للتفاعل بين البروتون المضاد والبروتون أو النيوترون داخل النواة.'في المتوسط ، ينتج عن حدث الانشطار تكوين نواتين ابنتيتين متساويتين تقريبًا في الكتلة. تسافر هؤلاء الفتيات في اتجاهين متعاكسين بطاقة حركية تبلغ 1 ميغا إلكترون فولت لكل بروتون أو نيوترون. لأن البنات مشحونة ، يتم امتصاص من يسافر أكثر في الشراع وينتقل الزخم إلى الأمام. الابنة الأخرى تطير إلى الفضاء بسرعة عادم تبلغ 4.6٪ من سرعة الضوء. هذا النقل الانتقائي للزخم هو الدافع '.
لسوء الحظ ، نظرًا لبيئة الميزانية في ذلك الوقت ، اضطرت NIAC إلى إلغاء تمويلها بعد منح جولة ثانية. ولهذا السبب ، يسعى الدكتور جاكسون وزملاؤه الآن للحصول على الدعم العام حتى يتمكنوا من إنهاء عملهم على الشراع التجريبي وإعداده للتعرض لشعاع البروتون المضاد.
رسم تخطيطي يوضح مفهوم Hbar لنظام الدفع مدفوعًا بالمادة المضادة. الائتمان: antimatterdrive.org
يشبه إلى حد كبير مشروع Starshot (الذي أقروا به على صفحة حملتهم) ، يتطلع جاكسون وفريقه إلى إنتاج اقتراح مهمة بين النجوم لا يتضمن اختصارات (مثل محرك الاعوجاج ، الثقوب الدودية ، بوابات النجوم ، إلخ). Starshot ، كما قد تتذكر ، يستدعي وجود مركب رقاقة وشراع ضوئي يعمل بالليزر يمكنه الوصول إلى سرعات تصل إلى 20٪ من سرعة الضوء ، مما يجعل الرحلة إلى Alpha Centauri في غضون 20 عامًا.
على نفس المنوال ، فإن الشراع الذي يحركه البروتون المضاد والذي يمكن أن تصل سرعته إلى 5٪ من سرعة الضوء أو أكثر سيكون قادرًا على الوصول إلى Alpha Centauri (أو Proxima Centauri) في غضون 90 عامًا تقريبًا. طوال الوقت ، سيبقى العلم الذي يقف وراءه ضمن عالم الفيزياء الراسخة ، بما يتوافق مع قوانين نيوتن للحركة و نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين .
قال جاكسون: 'إن الجانب الثوري للشراع الذي تحركه المادة المضادة هو أن المادة المضادة ليست الوقود ، بل هي شمعة الإشعال التي تبدأ تفاعلات الانشطار'. 'نظرًا لأن تفاعلات الانشطار يمكن أن تنتج قوة دفع بدون درع ثقيل أو هياكل أخرى ، يمكن أن تكون كتلة نظام الدفع قابلة للمقارنة مع كتلة مجموعة الأدوات.'
يُعد مشروع Project Starshot ، وهو مبادرة ترعاها مؤسسة Breakthrough Foundation ، مفهومًا آخر للقيام برحلة بين النجوم الأولى للبشرية. الائتمان: اختراق اختراق
لمتابعة مشروعهم ، يأمل جاكسون وزملاؤه في جمع 200 ألف دولار. إذا أثبتوا نجاحهم ، فهم يأملون في شن حملات متابعة لتمويل سلسلة من تجارب التحقق من الصحة ، وعروض التخزين ، وتفاصيل المهمة. في النهاية ، هدفهم ليس أقل من جعل دفع المادة المضادة حقيقة واقعة ، والتي يأملون أن تقود يومًا ما مهمة بين النجوم.
وأضاف جاكسون: 'نتوقع أن توفر هذه الحملات البيانات اللازمة لإقناع الناس بتمويل إنتاج المادة المضادة على نطاق واسع ومهمة فعلية لنظام شمسي قريب'. 'الهدف من تلك المهمات بين النجوم المبكرة هو توفير معلومات حول هذه الأنظمة الشمسية الأخرى ، مثل ما إذا كانت صالحة للسكن أو مأهولة. إذا كان هذا الأخير ، فسنريد دراسة أو التفاعل مع أشكال الحياة هذه في مهام المتابعة. إذا كانت صالحة للسكن وغير مأهولة ، فنحن بحاجة إلى معلومات كافية لضمان نجاح مهمة الهجرة المأهولة '.
اعتبارًا من كتابة هذا المقال ، جمع جاكسون وزملاؤه 672 دولارًا من هدفهم البالغ 200000 دولار. ومع ذلك ، تم إطلاق الحملة قبل أيام قليلة فقط وستظل مفتوحة لمدة 25 يومًا أخرى. لأولئك الذين يهتمون بمتابعة تقدمهم ، أو لديهم مصلحة في التبرع لقضيتهم ، تحقق من الروابط أدناه.
قراءة متعمقة: كيك ستارتر و أنتيما: tterDrive