Vergessen Sie den Mars, jetzt können Sie ein Antimaterie-Antriebssystem zu einem anderen Stern starten!
Wenn es um die Zukunft der Weltraumforschung geht, lautet eine der größten Fragen: „Wie und wann reisen wir zum nächsten Stern?“ Und während Weltraumbehörden seit Jahrzehnten über diese Frage nachdenken und Vorschläge machen, ist keine von ihnen über das Theoriestadium hinausgekommen. Ihre Bemühungen konzentrierten sich größtenteils auf mögliche Missionen zum Mars und zum äußeren Sonnensystem.
Aber es gibt einige Leute, wie Dr. Gerald Jackson, die daran arbeiten, in naher Zukunft eine interstellare Mission zu ermöglichen. Er und sein Forschungsteam, das in der Vergangenheit von der NASA finanziert wurde, suchen nach einem Antimaterie-Triebwerk, das in der Lage sein wird, 5% der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen (oder zu überschreiten). Zu diesem Zweck haben sie ein Kickstarter-Kampagne um ihre Bemühungen zu finanzieren.
Im Hinblick auf fortschrittliche Antriebskonzepte hat Antimaterie einiges zu bieten. Als Antrieb hat es die höchste spezifische Energie aller bekannten Verfahren, 100-mal mehr als Spalt- / Fusionsreaktionen und 10 Milliarden Mal mehr als chemische Treibmittel. Es ist auch das kraftstoffsparendste und benötigt nur Milligramm Antimaterie, um die gleiche Energiemenge wie Tonnen chemischer Kraftstoffe zu produzieren.
https://ksr-video.imgix.net/projects/2028041/video-712682-h264_high.mp4Typischerweise beruht dieses theoretische Konzept auf der Kollision zwischen Wasserstoff und Antiwasserstoff (die die gleiche Masse, aber entgegengesetzte Ladung haben) um Schub zu erzeugen. Dieser Prozess setzt Energie und einen Schauer von Teilchen (Pionen und Myonen) frei, die von einer Magnetdüse kanalisiert werden können, um Schub zu erzeugen.
Und während Labors wie das CERN Antimaterie produziert haben und an Massenspeichern geforscht wird, gibt es keine Antriebssysteme, die Antimaterie in Schub umwandeln könnten. Dr. Jackson, ein Absolvent der Cornell University, hofft, dies zu ändern. Vor seinem Eintritt in die Privatwirtschaft arbeitete Jackson 14 Jahre lang als Beschleunigerphysiker am Fermi National Accelerator Laboratory.
2002 war er Mitbegründer einer Gesellschaft mit beschränkter Haftung ( HBar-Technologien ) um kommerzielle Märkte für Antimaterie zu entwickeln. Im Jahr 2002 hat die NASA Institut für fortgeschrittene Konzepte (NIAC) gewährte Dr. Jackson und seinem Unternehmen 75.000 US-Dollar, um ein Missionskonzept zu entwickeln, das innerhalb von 10 Jahren 250 AE Weltraum durchqueren könnte und mit einem Treibstoffvorrat von 10 kg.
Diese Spezifikationen verlangten im Wesentlichen die Entwicklung einer Antimaterie-Rakete, die innerhalb eines Jahrzehnts bis zur Heliopause fliegen könnte. Das Ergebnis war ein Antriebskonzept, das auf einem Strahl beruhte, der fokussierte Antiprotonen auf ein Segel feuerte, um einen Vortrieb zu erzeugen. Dieses Segel würde einen Durchmesser von 5 Metern haben und auf einer Seite aus einer Kohlenstoffrückseite und auf der anderen Seite aus Uranfolie bestehen (mit einer Dicke von 15 bzw. 296 Mikrometern).
„Beachten Sie, dass Antiprotonen eine negative elektrische Ladung haben, ähnlich einem Elektron. Wenn die Antiprotonen in das Segel eintreten, verdrängen sie ein Elektron, das einen Urankern umkreist. Da Antiprotonen und Elektronen keine Quantenzahlen teilen, kaskadiert das Antiproton sofort in den atomaren Grundzustand, was eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Wechselwirkung zwischen dem Antiproton und entweder einem Proton oder Neutron innerhalb des Kerns verursacht.„Im Durchschnitt führt ein Spaltungsereignis zur Bildung von zwei Tochterkernen mit ungefähr gleicher Masse. Diese Töchter bewegen sich mit einer kinetischen Energie von 1 MeV pro Proton oder Neutron in entgegengesetzte Richtungen. Da die Töchter aufgeladen sind, wird die weiter in das Segel hineinfahrende absorbiert und überträgt den Vorwärtsdrang. Die andere Tochter fliegt mit einer Auspuffgeschwindigkeit von 4,6% der Lichtgeschwindigkeit ins All. Diese selektive Impulsübertragung ist Schub.“
Leider war das NIAC aufgrund des damaligen Budgetumfelds gezwungen, seine Finanzierung nach der Bewilligung einer zweiten Runde einzustellen. Aus diesem Grund suchen Dr. Jackson und seine Kollegen nun öffentliche Unterstützung, um ihre Arbeiten an dem Versuchssegel abzuschließen und es für die Exposition mit einem Antiprotonenstrahl vorzubereiten.
Diagramm, das das Konzept von Hbar für ein Antimaterie-getriebenes Antriebssystem zeigt. Bildnachweis: antimateriedrive.org
Ähnlich wie Projekt Starshot (den sie auf ihrer Kampagnenseite anerkennen), wollen Jackson und sein Team einen interstellaren Missionsvorschlag erstellen, der keine Abkürzungen enthält (z. B. Warpantrieb, Wurmlöcher, Sternentore usw.). Starshot, wie Sie sich vielleicht erinnern, verlangt nach einem Wafer-Schiff und einem laserbetriebenen Lichtsegel, das Geschwindigkeiten von bis zu 20 % der Lichtgeschwindigkeit erreichen kann und so die Reise nach Alpha Centauri in 20 Jahren schafft.
Ebenso könnte ein antiprotonengetriebenes Segel, das Geschwindigkeiten von 5 % der Lichtgeschwindigkeit oder mehr erreichen könnte, in etwa 90 Jahren Alpha Centauri (oder Proxima Centauri) erreichen. Die Wissenschaft dahinter bliebe die ganze Zeit im Bereich der etablierten Physik, im Einklang mit Newtons Bewegungsgesetze und Einsteins spezielle Relativitätstheorie .
„Der revolutionäre Aspekt des Antimaterie-getriebenen Segels besteht darin, dass die Antimaterie nicht der Treibstoff ist, sondern die Zündkerze, die Spaltungsreaktionen auslöst“, sagte Jackson. „Da die Spaltungsreaktionen ohne schwere Abschirmung oder andere Strukturen Schub erzeugen können, kann die Masse des Antriebssystems mit der Masse des Instrumentenpakets vergleichbar sein.“
Project Starshot, eine von der Breakthrough Foundation gesponserte Initiative, ist ein weiteres Konzept für die erste interstellare Reise der Menschheit. Bildnachweis: Durchbruchinitiatives.org
Um ihr Projekt zu verwirklichen, hoffen Jackson und seine Kollegen, 200.000 US-Dollar aufzubringen. Sollten sie erfolgreich sein, hoffen sie, Folgekampagnen durchführen zu können, um eine Reihe von Validierungsexperimenten, Speicherdemonstrationen und Missionsdetails zu finanzieren. Am Ende ist ihr Ziel nichts Geringeres, als den Antimaterie-Antrieb Wirklichkeit werden zu lassen, von dem sie hoffen, dass er eines Tages die interstellare Mission leiten wird.
„Wir gehen davon aus, dass diese Kampagnen die Daten liefern werden, die erforderlich sind, um die Menschen davon zu überzeugen, die vollständige Antimaterieproduktion und eine tatsächliche Mission zu einem nahe gelegenen Sonnensystem zu finanzieren“, fügte Jackson hinzu. „Das Ziel dieser frühen interstellaren Missionen ist es, Informationen über diese anderen Sonnensysteme bereitzustellen, beispielsweise ob sie bewohnbar oder bewohnt sind. Im letzteren Fall werden wir diese Lebensformen in Folgemissionen studieren oder mit ihnen interagieren wollen. Wenn bewohnbar und unbewohnt, benötigen wir ausreichende Informationen, um den Erfolg einer bemannten Migrationsmission zu gewährleisten.“
Zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Artikels haben Jackson und seine Kollegen 672 US-Dollar ihres Ziels von 200.000 US-Dollar gesammelt. Die Kampagne wurde jedoch erst vor wenigen Tagen gestartet und wird noch 25 Tage geöffnet bleiben. Für diejenigen, die daran interessiert sind, ihren Fortschritt zu verfolgen, oder Interesse daran haben, für ihre Sache zu spenden, sehen Sie sich die folgenden Links an.
Weiterlesen: Kickstarter , Antima:tterDrive