När det gäller rymdutforskningens framtid är en av de största frågorna, "hur och när ska vi resa till närmaste stjärna?" Och medan rymdbyråer har funderat över denna fråga och kommit med förslag i årtionden, har ingen av dem gått längre än teorifasen. För det mesta har deras ansträngningar varit inriktade på möjliga uppdrag till Mars och det yttre solsystemet.
Men det finns vissa människor, som Dr. Gerald Jackson, som arbetar för att möjliggöra ett interstellärt uppdrag inom en snar framtid. Han och hans forskarteam, som tidigare har finansierats av NASA, letar efter att skapa en antimateriell motor som kan nå (eller överskrida) 5% ljusets hastighet. Mot detta syfte har de startat en Kickstarter-kampanj för att finansiera sina ansträngningar.
När avancerade framdrivningskoncept går, har antimateria ganska mycket för det. När framdriften går har den den högsta specifika energin enligt någon känd metod, 100 gånger mer än fission / fusionsreaktioner och 10 miljarder gånger mer än kemiska drivmedel. Det är också den mest bränsleeffektiva och kräver bara milligram antimateria för att producera samma mängd energi som massor av kemiskt bränsle.
Vanligtvis förlitar detta teoretiska koncept sig på kollisionen mellan väte och antihydrogen (som har samma massa men motsatt laddning) för att generera drivkraft. Denna process släpper loss energi och en dusch av partiklar (pioner och muoner), som kan kanaliseras med ett magnetiskt munstycke för att generera drivkraft.
Och medan laboratorier som CERN har producerat antimateria, och forskning bedrivs i storskalig lagring, finns inga framdrivningssystem som kan förvandla antimateria till drivkraft. Dr. Jackson, en examen vid Cornell University, hoppas kunna ändra det. Innan han gick in i den privata sektorn arbetade Jackson som acceleratorfysiker vid Fermi National Accelerator Laboratory i 14 år.
2002 grundade han ett företag med begränsat ansvar (HBar Technologies) för att utveckla kommersiella marknader för antimateria. År 2002 beviljade NASA: s Institute for Advanced Concepts (NIAC) Dr Jackson och hans företag 75 000 dollar för att utveckla ett uppdragskoncept som kan korsa 250 AUs utrymme inom tio år och med en bränsletillförsel på 10 kg.
Dessa specifikationer krävde väsentligen skapandet av en antimateriell raket som skulle kunna röra sig så långt som heliopausen inom ett decennium. Resultatet var ett framdrivningskoncept som förlitade sig på en balk som skulle skjuta fokuserade antiprotoner på ett segel för att generera framdrivning. Detta segel skulle mäta 5 meter i diameter och bestå av en kolstöd på ena sidan och uranfolie på den andra (mäta 15 respektive 296 mikron tjock).
När en puls med antiprotoner förintas mot en liten del av uransidan orsakar den fission som uppstår. Som Dr. Jackson förklarade till Space Magazine via e-post:
”Observera att antiprotons har en negativ elektrisk laddning, liknande en elektron. När antiprotonerna kommer in i seglet, förskjuter de en elektron som kretsar kring en urankärna. Eftersom antiprotoner och elektroner inte delar några kvantantal, kaskaderar antiprotonen omedelbart ner i det atomiska marktillståndet, vilket orsakar en stor sannolikhet för interaktion mellan antiprotonen och antingen en proton eller neutron i kärnan.
”I genomsnitt resulterar en fissionhändelse i skapandet av två dotterkärnor med ungefär lika massa. Dessa döttrar reser i motsatta riktningar med en kinetisk energi på 1 MeV per proton eller neutron. Eftersom döttrarna är laddade, absorberas den som reser längre in i seglet och överföringarna är framåt fart. Den andra dottern flyger ut i rymden med en avgashastighet på 4,6% av ljushastigheten. Denna selektiva överföring av momentum drivs. ”
Tyvärr, på grund av tidens budgetmiljö, tvingades NIAC att avbryta sin finansiering efter att en andra omgång hade beviljats. På grund av detta söker Dr. Jackson och hans kollegor nu offentligt stöd så att de kan avsluta sitt arbete på det experimentella seglet och förbereda det för exponering för en antiprotonstråle.
Liksom Project Starshot (som de erkänner på sin kampanjsida), ser Jackson och hans team att producera ett interstellärt uppdrag som inte innehåller genvägar (dvs varpkörning, maskhål, stjärngrindar etc.). Starshot kräver, som ni kanske minns, ett skivfartyg och ett laserdrivet ljussegel som skulle kunna uppnå hastigheter på upp till 20% ljusets hastighet, vilket gör resan till Alpha Centauri om 20 år.
På samma sätt skulle ett antiprotonstyrt segel som skulle kunna nå hastigheter på 5% ljusets hastighet eller mer kunna göra det till Alpha Centauri (eller Proxima Centauri) på cirka 90 år. Samtidigt skulle vetenskapen bakom sig förbli inom ramen för den etablerade fysiken och vara i överensstämmelse med Newtons Motion Laws and Einstein's Theory of Special Relativity.
"Den revolutionerande aspekten av det antimateraldrivna seglet är att antimaterialet inte är bränslet, utan snarare tändstiftet som initierar klyvningsreaktioner," sade Jackson. "Eftersom fissionreaktionerna kan ge tryck utan tung skärmning eller andra strukturer, kan framdrivningssystemets massa vara jämförbar med massan på instrumentpaketet."
För att se deras projekt igenom hoppas Jackson och hans kollegor att samla in 200 000 dollar. Om de visar sig vara framgångsrika hoppas de kunna genomföra uppföljningskampanjer för att finansiera en serie valideringsexperiment, lagringsdemonstrationer och uppdragsinformation. I slutändan är deras mål inget mindre än att göra antimateriell framdrivning till verklighet, vilket de hoppas kommer att leda ett interstellärt uppdrag.
"Vi förväntar oss att dessa kampanjer kommer att tillhandahålla de uppgifter som krävs för att övertyga människor att finansiera fullskalig antimaterielproduktion och ett faktiskt uppdrag till ett närliggande solsystem," tilllade Jackson. ”Målet med de tidiga interstellära uppdragen är att tillhandahålla information om dessa andra solsystem, till exempel om de är bebodda eller bebodda. Om det senare kommer vi att vilja studera eller interagera med dessa livsformer i uppföljningsuppdrag. Om du är beboelig och inte bebodd, behöver vi tillräcklig information för att säkerställa framgången för ett bemannat migrationsuppdrag. "
Från och med artikeln har Jackson och hans kollegor samlat in $ 672 av deras 200.000 $ mål. Kampanjen startade dock för bara några dagar sedan och kommer att förbli öppen i ytterligare 25 dagar. För de intressanta att följa deras framsteg, eller har intresse av att donera till sin sak, kolla in länkarna nedan.
