موتور پادماده انقلابی در سفرهای فضایی ایجاد میکند
محققان در حال بررسی و توسعه موتورهای پادماده (ضد ماده) هستند که میتواند سفرهای بینستارهای را به یک واقعیت تبدیل کند؛ این نوع پیشرانه میتواند نسبت به ماهوارههای سنتی که کارایی کمتری دارند و پیشرانههای الکتریکی نیز دارای نیروی رانش پایین هستند، انقلابی بزرگ در فناوری سفر فضایی ایجاد کند.
پادماده (Antimatter) میتواند راهحلی عالی برای سفرهای فضایی باشد؛ زیرا این ماده با آزاد کردن مقدار بسیار زیاد انرژی میتواند سرعت فضاپیماها را به حدی افزایش دهد که سفر به ستارههای نزدیک ممکن شود. توسعه موتورهای مبتنی بر آن میتواند سفر به ستارههای همسایه را در زمانی بسیار کوتاهتر نسبت به روشهای کنونی امکانپذیر کند؛ با این حال، هنوز ساخت این نوع فضاپیما در آینده نزدیک ممکن نیست.
طبق تحقیقات، پیشرانه پادماده میتواند سفر به مقاصد دوردست را که در گذشته غیرممکن به نظر میرسید، امکانپذیر کند؛ این فناوری به فضاپیماها اجازه میدهد تا به سیارههای دور یا حتی ستارههای نزدیک در عرض چند روز یا هفته سفر کنند.
واکنشهای نابودی پادماده
پادمادهها شامل ذراتی هستند که در بسیاری از ویژگیها از جمله بار الکتریکی و جرم با یکدیگر تفاوت دارند. وقتی یک ذره و ضدذرهاش به هم برخورد میکنند، آنها یکدیگر را نابود میکنند که طی این فرآیند تمام جرم آنها به انرژی تبدیل میشود. این واکنشها مقادیر زیادی انرژی تولید میکنند.
اما همه واکنشهای پادماده در تمامی حالات پایدار نیستند و برخی از آنها به سرعت ناپایدار میشوند؛ به همین دلیل، دانشمندان به دنبال واکنشهای پایدارتر برای استفاده در سفرهای بینستارهای هستند؛ این تحقیقات شامل بررسی نوع ترکیباتی است که میتوانند انرژی بیشتری تولید کنند بدون این که به سرعت ناپایدار شوند.
انهدام ضدپروتونها با پروتونها یا نوترونها (Neutron) و همچنین نابودی پوزیترونها با الکترونها (Electron)، دو واکنش مبتکرانه و با ظرفیت بالا برای تولید انرژی در سفرهای فضایی هستند که به دلیل تولید انرژی بسیار زیاد و پایداریشان مناسبتر هستند.
انتخاب این واکنشها مهم است؛ چرا که پادماده باید بتواند برای مدت طولانی ذخیره و استفاده شود. ضدپروتونها (Antipositron) و پوزیترونها ویژگیهای لازم برای این کار را دارند و میتوانند به عنوان منبع انرژی برای فضاپیماها در نظر گرفته شوند.
در نهایت، با پیشرفت در فناوری پادماده، امکان سفر به فضاهای دورتر و کشف ناشناختهها برای بشر به واقعیت نزدیکتر خواهد شد.
آیندهای با انرژی بیپایان برای سفرهای بینستارهای
نیرومندی انرژی بالای پدیده پادماده و بهرهبرداری از آن به عنوان پیشرانه به دلیل تبدیل کامل جرم به انرژی مورد توجه قرار گرفته است. با برخورد ماده و پادماده، تمام جرم آنها به انرژی تبدیل میشود که معادل ۹ × ۱۰ به توان ۱۶ ژول بر کیلوگرم میباشد.
این مقدار انرژی به ازای هر کیلوگرم، حدود ده میلیارد بیشتر از انرژی تولید شده توسط سوختن هیدروژن-اکسیژن است که موتورهای شاتلهای فضایی را به حرکت در میآورد و حتی ۳۰۰ برابر بیشتر از انرژی تولید شده در هسته خورشید در واکنشهای همجوشی میباشد.
نیرو محرکه پادماده به دلیل انهدام ماده و تولید انرژی بسیار زیاد، میتواند تا ۲۰ میلیون متر بر ثانیه انرژی ایجاد کند که این ویژگی آن را به یکی از امیدوارکنندهترین گزینهها برای سفرهای بینستارهای تبدیل میکند.
پادماده بالاترین چگالی انرژی را در بین روشهای شناخته شده دارد و این میتواند سفر به نقاط دور در کهکشان را امکانپذیر کند. با این حال، کار با پادماده چالشهایی مانند تولید اشعه گاما نیز به همراه دارد.
علاوه بر انرژی بالای پادماده، کارایی آن نیز بسیار بالا میباشد. حدود ۷۰ درصد از انرژی آزاد شده در فرآیند نابودی ماده و پادماده میتواند برای پیشرانه استفاده شود که این مقدار برای سفرهای فضایی بسیار مطلوب است.
چالشهای تولید و ذخیرهسازی پادماده
تولید و ذخیرهسازی پادماده با وجود تمام مزایا هنوز دشوار و پرهزینه میباشد. روشهای تولید فعلی مقادیر کمی از پادماده را تولید میکنند که برای استفاده در فضاپیماها کافی نیست.
آنتیهیدروژن (Antihydrogen) به عنوان سادهترین اتم خالص پادماده، یکی از بهترین گزینهها برای استفاده به عنوان سوخت پادماده محسوب میشود. این ماده پایداری خوبی دارد و میتوان آن را به مدت طولانی ذخیره کرد؛ علاوه بر این، تولید نسبتا ساده آنتیهیدروژن، ظرفیت تولید آن نیز میتواند افزایش یابد.
تولید آنتیهیدروژن هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد و به مقادیر کافی برای استفاده در سفرهای فضایی نرسیده است؛ همچنین، چالشهای زیادی در زمینه تولید و ذخیرهسازی پادماده وجود دارد؛ با این حال، دانشمندان امیدوارند که با توسعههای بیشتر، تولید پادماده امکانپذیر شده و این فناوری به مرحلهای برسد که بتوان از آن در سفرهای فضایی استفاده کرد.
پیشرانه پادماده با ویژگیهای خارقالعاده خود میتواند انقلابی در صنعت فضایی ایجاد کند. اگر مشکلات تولید و ذخیرهسازی آن حل شود، این فناوری میتواند به یکی از اصلیترین راهحلها برای سفرهای بینستارهای و اکتشافات فضایی تبدیل شود.