Als het gaat om de toekomst van ruimteverkenning, is een van de grootste vragen: "hoe en wanneer reizen we naar de dichtstbijzijnde ster?" En hoewel ruimtevaartorganisaties deze vraag al decennia lang overdenken en voorstellen doen, is geen van hen verder gekomen dan het theoretische stadium. Hun inspanningen waren voor het grootste deel gericht op mogelijke missies naar Mars en het buitenste zonnestelsel.
Maar er zijn mensen, zoals Dr. Gerald Jackson, die eraan werken om in de nabije toekomst een interstellaire missie mogelijk te maken. Hij en zijn onderzoeksteam, die in het verleden door NASA zijn gefinancierd, zijn op zoek naar een antimaterie-engine die in staat zal zijn om 5% van de lichtsnelheid te bereiken (of te overtreffen). Daartoe hebben ze een Kickstarter-campagne gelanceerd om hun inspanningen te financieren.
Zoals geavanceerde voortstuwingsconcepten gaan, heeft antimaterie nogal wat te bieden. Voortstuwing heeft de hoogste specifieke energie van elke bekende methode, 100 keer meer dan splijtings- / fusiereacties en 10 miljard keer meer dan chemische drijfgassen. Het is ook het meest brandstofzuinig en vereist slechts milligram antimaterie om dezelfde hoeveelheid energie te produceren als tonnen chemische brandstof.
Meestal is dit theoretische concept gebaseerd op de botsing tussen waterstof en antiwaterstof (die dezelfde massa hebben maar tegengestelde lading) om stuwkracht te genereren. Dit proces ontketent energie en een regen van deeltjes (pionen en muonen), die kan worden gekanaliseerd door een magnetisch mondstuk om stuwkracht te genereren.
En hoewel laboratoria zoals CERN antimaterie produceren en er onderzoek wordt gedaan naar grootschalige opslag, bestaan er geen voortstuwingssystemen die antimaterie in stuwkracht zouden kunnen veranderen. Dr. Jackson, afgestudeerd aan de Cornell University, hoopt daar verandering in te brengen. Voordat Jackson de particuliere sector betrad, werkte hij 14 jaar als acceleratorfysicus bij het Fermi National Accelerator Laboratory.
In 2002 was hij mede-oprichter van een naamloze vennootschap (HBar Technologies) om commerciële markten voor antimaterie te ontwikkelen. In 2002 kende NASA's Institute for Advanced Concepts (NIAC) Dr. Jackson en zijn bedrijf $ 75.000 toe om een missieconcept te ontwikkelen dat 250 AU's ruimte binnen 10 jaar tijd zou kunnen doorkruisen, en met een brandstofvoorraad van 10 kg.
Deze specificaties vereisten in wezen de creatie van een antimaterie-raket die binnen tien jaar de heliopauze zou kunnen bereiken. Het resultaat was een voortstuwingsconcept dat vertrouwde op een balk die gerichte antiprotons op een zeil zou afvuren om voortstuwing te genereren. Dit zeil zou een diameter van 5 meter hebben en aan de ene kant bestaan uit een koolstofrug en aan de andere kant uraniumfolie (met een dikte van respectievelijk 15 en 296 micron).
Wanneer een puls van antiprotons wordt vernietigd tegen een klein deel van de uraniumzijde, veroorzaakt de resulterende splijting momentum. Zoals Dr. Jackson via e-mail aan Space Magazine uitlegde:
'Merk op dat antiprotons een negatieve elektrische lading hebben, vergelijkbaar met een elektron. Wanneer de antiprotons het zeil binnenkomen, verplaatsen ze een elektron dat in een baan om een uraniumkern draait. Omdat antiprotonen en elektronen geen kwantumgetallen delen, valt het antiproton onmiddellijk naar beneden in de atomaire grondtoestand, wat een grote kans op interactie veroorzaakt tussen het antiproton en ofwel een proton of neutron in de kern.
“Gemiddeld resulteert een splijtingsgebeurtenis in de vorming van twee dochterkernen van ongeveer gelijke massa. Deze dochters reizen in tegengestelde richting met een kinetische energie van 1 MeV per proton of neutron. Omdat de dochters worden opgeladen, wordt degene die verder in het zeil reist geabsorbeerd en is overdracht een voorwaartse impuls. De andere dochter vliegt de ruimte in met een uitlaatsnelheid van 4,6% van de lichtsnelheid. Deze selectieve overdracht van momentum is stuwkracht. '
Helaas moest de NIAC, vanwege de toenmalige budgetomgeving, zijn financiering annuleren nadat een tweede ronde was toegekend. Daarom zoeken Dr. Jackson en zijn collega's nu publieke steun, zodat ze hun werk aan het experimentele zeil kunnen afmaken en het kunnen voorbereiden op blootstelling aan een antiprotonbalk.
Net als Project Starshot (die ze erkennen op hun campagnepagina), zijn Jackson en zijn team op zoek naar een interstellair missievoorstel zonder snelkoppelingen (d.w.z. warp drive, wormgaten, sterrenpoorten, enz.). Starshot roept, zoals je je misschien herinnert, op tot een waferkruis en een lasergestuurd lichtzeil dat in staat zou zijn om snelheden tot 20% van de lichtsnelheid te bereiken, waardoor de reis naar Alpha Centauri over 20 jaar wordt gemaakt.
In dezelfde geest zou een door antiproton aangedreven zeil dat een snelheid van 5% of meer van het licht zou kunnen halen in ongeveer 90 jaar tijd Alpha Centauri (of Proxima Centauri) kunnen bereiken. Al die tijd zou de wetenschap erachter binnen het rijk van de gevestigde fysica blijven, in overeenstemming met de bewegingswetten van Newton en de relativiteitstheorie van Einstein.
"Het revolutionaire aspect van het door antimaterie aangedreven zeil is dat het antimaterie niet de brandstof is, maar eerder de bougie die splijtingsreacties op gang brengt", aldus Jackson. "Omdat de splijtingsreacties stuwkracht kunnen produceren zonder zware afscherming of andere constructies, kan de massa van het voortstuwingssysteem vergelijkbaar zijn met de massa van het instrumentenpakket."
Om hun project tot een goed einde te brengen, hopen Jackson en zijn collega's $ 200.000 op te halen. Als ze succesvol blijken te zijn, hopen ze vervolgcampagnes op te zetten om een reeks validatie-experimenten, opslagdemonstraties en missiedetails te financieren. Uiteindelijk is hun doel niets minder dan het realiseren van antimaterie-voortstuwing, waarvan ze hopen dat ze ooit de interstellaire missie zullen leiden.
"We verwachten dat deze campagnes de gegevens zullen opleveren die nodig zijn om mensen te overtuigen om de volledige productie van antimaterie en een daadwerkelijke missie naar een nabijgelegen zonnestelsel te financieren," voegde Jackson eraan toe. 'Het doel van die vroege interstellaire missies is om informatie te geven over deze andere zonnestelsels, zoals of ze bewoonbaar of bewoond zijn. Als dat laatste het geval is, zullen we die levensvormen in vervolgmissies willen bestuderen of ermee omgaan. Indien bewoonbaar en niet bewoond, hebben we voldoende informatie nodig om het succes van een bemande trekmissie te verzekeren. ”
Vanaf het schrijven van dit artikel hebben Jackson en zijn collega's $ 672 ingezameld van hun doel van $ 200.000. De campagne is echter pas een paar dagen geleden gestart en blijft nog 25 dagen open. Voor degenen die geïnteresseerd zijn in het volgen van hun voortgang of die geïnteresseerd zijn in het doneren aan hun doel, bekijk de onderstaande links.
