تستخدم المركبة الفضائية الأمريكية المضادة للمادة البوزيترونات كوقود ويمكن أن تصل إلى المريخ في غضون 6 أسابيع. ولا يستغرق الأمر سوى عشرات المليغرامات لاستخدام البوزيترونات كوقود ، ولكنها أسرع مرتين من المركبات الفضائية التي تعمل بالطاقة النووية. يمول معهد ناسا للمحاسبين المتقدمين (NIAC) فريقًا بحثيًا يعمل على المركبات الفضائية التي تعمل بالطاقة المضادة.
[الوقود أخف من مكعبات السكر] في الخيال العلمي ، تستخدم معظم المركبات الفضائية المستقلة المادة المضادة كوقود ، لأن المادة المضادة هي الوقود الأكثر احتمالًا. هناك حاجة إلى آلاف الأطنان من الوقود الكيميائي لإرسال البشر إلى المريخ ، ولكن إذا تم استخدام المادة المضادة كوقود ، فلا يمكن إلا للعشرات من الملليجرامات من المادة المضادة (واحد ملليغرام حوالي ألف جزء من مكعب السكر) أن يساعد يستغرق البشرية ستة أسابيع فقط لتحقيق حلمه في الصعود إلى المريخ. استخدمت التصميمات السابقة للمركبات الفضائية المضادة للمادة البروتونات المضادة ، والتي من شأنها أن تنتج أشعة جاما الضارة عالية الطاقة عندما يتم القضاء عليها ، لذلك فهي ليست قابلة للتطبيق للغاية. سيستخدم التصميم الجديد البوزيترونات ، التي تنتج طاقة أشعة جاما أقل 400 مرة من البروتونات المضادة ، وبالتالي تجنب الآثار الجانبية لمثل هذا التلوث الإشعاعي للغاية.
سفينة الفضاء المضادة للمادة
ظهرت لأول مرة في "Antimatter Spaceship" (Williamson) ، تم تسلسلها لأول مرة في "قصة مذهلة" بين 1942-1943. تستخدم مركبة الفضاء الأمريكية المضادة للمادة البحثية البوزيترون كوقود للوصول إلى المريخ في 6 أسابيع ، والبوزيترون كوقود يحتاج فقط إلى عشرات المليغرامات ، ولكنه أسرع مرتين من المركبات الفضائية التي تعمل بالطاقة النووية. في الخيال العلمي ، تستخدم معظم المركبات الفضائية المستقلة المادة المضادة كوقود لأن المادة المضادة هي الوقود الأكثر احتمالًا. هناك حاجة إلى آلاف الأطنان من الوقود الكيميائي لإرسال البشر إلى المريخ ، ولكن إذا تم استخدام المادة المضادة كوقود ، فإن عشرات قليلة فقط من المليغرامات من المادة المضادة (واحد ملليجرام يساوي ألف جزء من مكعب السكر). يستغرق البشر ستة أسابيع فقط لتحقيق حلمهم في الصعود إلى المريخ.
استخدمت التصميمات السابقة للمركبات الفضائية المضادة للمادة البروتونات المضادة ، والتي من شأنها أن تنتج أشعة جاما الضارة عالية الطاقة عندما يتم القضاء عليها ، لذلك فهي ليست قابلة للتطبيق للغاية. سيستخدم التصميم الجديد البوزيترونات ، التي تنتج طاقة أشعة جاما أقل 400 مرة من البروتونات المضادة ، وبالتالي تجنب الآثار الجانبية لمثل هذا التلوث الإشعاعي للغاية. كيفية تخزينها كتحدي تقني يقوم معهد الأفكار المتقدمة بإجراء بحث أولي حول هذا الموضوع ، لكنه لا يزال يواجه تحديًا تقنيًا ، أي أن إنتاج البوزيترونات باهظ الثمن. في الفضاء ، يمكن أن تتصادم الجسيمات عالية السرعة في الأشعة الكونية مع بعضها البعض لإنتاج المادة المضادة. على الأرض ، نحتاج إلى إنتاج المادة المضادة من خلال مسرعات الجسيمات. قال سميث الباحث الرئيسي في NIAC ، "وفقًا للتقديرات التقريبية ، باستخدام التكنولوجيا الحالية لإنتاج البوزيترونات في رحلة الإنسان إلى المريخ ، سيكلف كل 10 ملليغرامات من البوزيترونات حوالي 2.5 مائة مليون دولار أمريكي ". التحدي الآخر هو كيفية تخزين ما يكفي من البوزيترونات في مساحة صغيرة. نظرًا لأنها تبتلع مواد عادية ، فلا يمكن وضعها في زجاجات ، ولا يمكن تخزينها إلا في المجالات الكهرومغناطيسية. يعمل العلماء على البحث وتطوير طرق للتغلب على هذه التحديات. إذا تم تحقيق جهودهم ، فربما يستطيع البشر في المستقبل استخدام الطاقة الموضحة في الخيال العلمي للسفر إلى الفضاء.
ثلاث مزايا من المركبات الفضائية المضادة للمادة سيكون للمركبة الفضائية التي تعمل بالطاقة البوزيترون مزايا عديدة مقارنة ببرنامج هبوط المريخ الأمريكي الحالي. الميزة الأولى: رحلة أكثر أمانًا يقترح برنامج إنزال المريخ الأمريكي استخدام المفاعلات النووية لتشغيل المركبة الفضائية المريخية. لكن المفاعلات النووية معقدة للغاية ، وقد تتسبب العديد من المشاكل المحتملة خلال رحلة المريخ في تعطل المفاعل النووي. يمكن أن يوفر مفاعل البوزيترون طاقة كافية للمركبة الفضائية مثل المفاعل النووي ، وهيكله بسيط للغاية.
ميزة 2: لا بقايا لا تزال النفايات النووية الناتجة عن المركبة الفضائية التي تعمل بالوقود النووي مشعة بعد استهلاك وقودها النووي. إذا تم استخدام مفاعل بوزيترون ، فلن يتم إنتاج أي بقايا بعد استنفاد وقوده ، لذلك حتى إذا دخل مفاعل بوزيترون المتبقي عن طريق الخطأ إلى الغلاف الجوي للأرض ، فلن يسبب مخاوف تتعلق بالسلامة. ميزة 3: الوصول إلى المريخ في 45 يومًا ميزة أخرى مهمة لمفاعلات البوزيترون هي السرعة. وفقًا لخطة هبوط المريخ ، ستطير المركبة الفضائية ورواد الفضاء إلى المريخ في غضون 180 يومًا تقريبًا. قد تصل سفن الفضاء التي تعمل بالطاقة البوزيترون إلى المريخ فقط في حوالي 90 يومًا ، وقد تكتمل حتى في غضون 45 يومًا.
