Nové technológie výroby antihmoty vyriešia všetky problémy s dostatkom energie

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Antihmota je tisíckrát energeticky účinnejšia než jadrové štiepenie.

• Cesta k Plutu by trvala menej ako dvadsať rokov.

• Nové technológie môžu znížiť náklady na výrobu antihmoty.

Chemické rakety, ktoré poháňali misie Apollo na Mesiac a v súčasnosti vynášajú satelity na obežnú dráhu, narazili na svoje fyzikálne limity. Hoci spoločnosti ako SpaceX so svojou loďou Starship dokážu vyniesť obrovské náklady, ani tieto technológie neumožňujú lety k blízkym hviezdam v rozumnom čase.

^{Zdroj foto: NASA}

Pre misie, ktoré si vyžadujú dosiahnutie zlomku rýchlosti svetla a následné brzdenie, je potrebný zdroj energie s radikálne vyššou hustotou, akým je antihmota. Princíp pohonu na antihmotu vychádza z najznámejšej rovnice fyziky, E=mc², ktorá popisuje priamu premenu hmoty na energiu.

Keď sa antihmota dostane do kontaktu s bežnou hmotou, dôjde k okamžitej anihilácii, pri ktorej sa sto percent hmotnosti premení na čistú energiu. Tento proces je približne tisíckrát energeticky výdatnejší než jadrové štiepenie, ktoré dnes predstavuje náš najvýkonnejší praktický zdroj energie.

Vďaka tejto extrémnej efektivite by kozmické lode potrebovali na dlhé cesty len zlomok paliva oproti súčasným strojom. Výpočty ukazujú, že na spiatočnú cestu k Plutu, ktorá by trvala menej ako dvadsať rokov, by stačilo len 45 gramov antihmoty v kombinácii s desiatimi kilogramami uránu-238.

Celý palivový systém by pritom zabral objem približne 500 centimetrov kubických, čo je veľkosť malej fľaše s vodou. Casey Handmer, generálny riaditeľ spoločnosti Terraform Industries, predstavil detailnú analýzu, ktorá naznačuje, že ľudstvo by mohlo vyvinúť praktický pohon na antihmotu v rámci súčasných rozpočtov na vesmírny výskum.

Jeho návrh, ktorý možno prirovnať k novému „Manhattan projektu“, identifikuje tri kľúčové oblasti vyžadujúce technologický prielom: efektivitu výroby, spoľahlivé skladovanie a dizajn motora. Handmer tvrdí, že prekážky nie sú neprekonateľné a riešenia ležia v dosahu súčasnej inžinierskej praxe.

V súčasnosti je výroba antihmoty v zariadeniach ako CERN extrémne neefektívna a drahá, pričom sa vyrobí len niekoľko tisíc atómov denne. Tento stav je analogický s kapacitami na výrobu plutónia v 40. rokoch 20. storočia, čo naznačuje obrovský priestor na škálovanie.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com}

Nedávne experimenty však ukázali možnosť zvýšiť efektivitu produkcie až osemnásobne pomocou relatívne jednoduchých technických úprav, čo dáva nádej na rýchly pokrok.

Druhým kritickým problémom je bezpečné uskladnenie paliva, ktoré pri kontakte s akoukoľvek hmotou exploduje. Tradičné metódy využívajúce masívne elektromagnetické prstence sú pre kozmické lode príliš ťažké a krehké na to, aby prežili štart.

Nádejným riešením je elektrostatické udržanie, ktoré by dokázalo stabilizovať malú kvapku alebo kryštál antivodíka v kryogenicky chladenej vákuovej komore pomocou elektrických polí. Táto technológia skladovania je podobná systémom používaným v moderných kvantových počítačoch a jej vývoj by bol prekvapivo lacný.

Testovacie zariadenie na manipuláciu s kvapkami vodíka by sa dalo postaviť za menej ako milión dolárov. Veľkou výhodou je možnosť bezpečného testovania s bežným vodíkom jednoduchým obrátením elektrického náboja, čím sa eliminuje riziko katastrofálnej anihilácie počas vývoja.

Samotný dizajn motora by mohol využívať antihmotu na ohrev žiaruvzdorného bloku z karbidu, cez ktorý by prúdil vodík alebo iný plyn. Tento princíp je podobný nukleárnym termálnym raketám, ale bez potreby ťažkého reaktora na palube.

Pokročilejšie hybridné dizajny by využívali antiprotóny na vyvolanie štiepenia v jadrách uránu, čím by sa uvoľnili vysoko nabité častice pre ešte efektívnejší ťah. Ak by sa podarilo zvýšiť efektivitu výroby nad 0,01 percenta, lety na Mars, Jupiter či Saturn by sa stali rutinnou logistickou záležitosťou. 

Energetická hustota antihmoty je taká vysoká, že energia ročnej spotreby celej elektrickej siete USA by sa zmestila do 227 kilogramov antihmoty. To jasne demonštruje, že prekážkou nie je fyzika, ale "len" inžinierske výzvy spojené s jej skrotením.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ:

Zvládnutie technológie antihmoty by znamenalo koniec éry pomalých chemických rakiet a umožnilo by ľudstvu reálne pomýšľať na kolonizáciu vonkajšej slnečnej sústavy a medzihviezdne lety v rámci jedného ľudského života.

Zdroj: universetoday.com foto: Carl D. Anderson