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quinta-feira, maio 23, 2024
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Engenheiros querem fazer motores de antimatéria para viagens espaciais

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Viagens interestelares são algo que a humanidade só alcançou na ficção científica. Mas a antimatéria não é apenas um conceito da ficção científica; ela realmente existe. A antimatéria é composta por partículas quase idênticas à matéria convencional, mas com cargas elétricas opostas. Isso significa que quando a antimatéria entra em contato com a matéria convencional, ambas se aniquilam e podem produzir enormes quantidades de energia.

“O processo de aniquilação de antimatéria e matéria converte massa diretamente em energia”, explicou Dr. Ryan Weed, cofundador e CEO da Positron Dynamics, uma empresa dedicada ao desenvolvimento de um sistema de propulsão de antimatéria.

Apenas um grama de antimatéria poderia gerar uma explosão equivalente a uma bomba nuclear. É esse tipo de energia que, segundo alguns, poderia nos levar corajosamente a lugares onde ninguém jamais esteve, em velocidades recordes.

A grande vantagem de toda essa energia é que ela pode ser usada tanto para acelerar quanto para desacelerar espaçonaves a velocidades incríveis. Por exemplo, vamos considerar uma viagem ao nosso sistema estelar mais próximo, Proxima, que está a cerca de 4,2 anos-luz de distância. De acordo com Weed, um motor de antimatéria poderia, teoricamente, acelerar uma espaçonave a 1g (9,8 metros por segundo ao quadrado), nos levando até Proxima em apenas cinco anos. Isso é cerca de 8.000 vezes mais rápido do que a Voyager 1, uma das espaçonaves mais rápidas da história, levaria para percorrer aproximadamente metade dessa distância, de acordo com a NASA.

Mesmo dentro do nosso próprio sistema solar, uma espaçonave movida a antimatéria poderia chegar a Plutão em apenas 3,5 semanas, comparado aos 9,5 anos que a sonda New Horizons da NASA levou para chegar lá, disse Weed.

A razão pela qual ainda não possuímos motores de antimatéria se resume ao custo, não à tecnologia disponível.

Gerald Jackson, um físico de aceleradores que trabalhou em projetos de antimatéria no Fermilab, afirmou à Forbes em 2016 que, com financiamento adequado, poderíamos ter um protótipo de uma espaçonave de antimatéria em uma década.

A tecnologia básica já está disponível. Físicos, munidos dos aceleradores de partículas mais potentes do mundo, conseguiram criar antiprótons e átomos de antihidrogênio.

O problema é que esse tipo de antimatéria é incrivelmente caro de ser produzido. É considerada a substância mais cara da Terra. Jackson nos deu uma ideia de quão caro seria construir e manter uma máquina de antimatéria.

Jackson, que é o fundador, presidente e CEO da Hbar Technologies, está trabalhando em um conceito para uma vela espacial de antimatéria, que seria útil para desacelerar espaçonaves que viajam a 1% a 10% da velocidade da luz para entrar em órbita ao redor de uma estrela distante, planeta ou lua que se deseja estudar.

Segundo Jackson, ele projetou um colisor de prótons assimétrico que poderia produzir 20 gramas de antimatéria por ano.

“Para um pacote científico de 10 quilogramas viajando a 2% da velocidade da luz, seriam necessários 35 gramas de antimatéria para desacelerar a espaçonave e injetá-la em órbita ao redor de Proxima Centauri”, disse Jackson.

Ele estima que seria necessário US$ 8 bilhões para construir uma usina de energia solar para atender às enormes necessidades energéticas da produção de antimatéria, além de custar US$ 670 milhões por ano para operar.

Atualmente, o conceito de antimatéria permanece apenas no papel. “Atualmente não há financiamento sério para conceitos avançados de propulsão espacial”, afirmou Jackson.

No entanto, existem outras maneiras de produzir antimatéria. É aí que o trabalho de Weed se concentra. O conceito de Weed envolve pósitrons, a versão de antimatéria de um elétron. “Pósitrons são várias milhares de vezes mais leves do que antiprótons e não têm tanto impacto ao se aniquilarem”, explicou Weed. A vantagem, no entanto, é que eles ocorrem naturalmente e não necessitam de um acelerador gigante e bilhões de dólares para serem produzidos.

O sistema de propulsão de antimatéria de Weed é projetado para usar o criptônio-79 — uma forma do elemento criptônio que emite naturalmente pósitrons. O sistema do motor primeiro reuniria pósitrons de alta energia do criptônio-79 e então os direcionaria para uma camada de matéria comum, produzindo energia de aniquilação. Essa energia então desencadearia uma poderosa reação de fusão para gerar impulso para a espaçonave.

Embora os pósitrons possam ser menos dispendiosos de se obter do que formas mais poderosas de antimatéria, eles são difíceis de controlar porque são altamente energéticos e precisam ser desacelerados ou “moderados”. Portanto, construir um protótipo para testar no espaço ainda está fora de alcance, em termos de custo, afirmou Weed.

Esse é o caso de todos os projetos de propulsão de antimatéria. Ao longo das décadas, cientistas propuseram dezenas de conceitos, nenhum dos quais se concretizou. Por exemplo, em 1953, o físico austríaco Eugen Sänger propôs um “foguete de fótons” que funcionaria com energia de aniquilação de pósitrons. E desde os anos 80, fala-se em motores térmicos de antimatéria, que usariam antimatéria para aquecer líquido, gás ou plasma para fornecer impulso. “Não é ficção científica, mas não vamos vê-lo voando até que haja um significativo ‘chamado da missão'”, disse Weed sobre seu conceito de motor.

Para construir o conceito de Weed na escala de uma nave estelar, “o diabo está nos detalhes de engenharia”, disse Paul M. Sutter, astrofísico e apresentador do podcast Ask a Spaceman.”Estamos falando de um dispositivo que aproveita quantidades verdadeiramente enormes de energia, exigindo um equilíbrio e controle delicados”, disse Sutter.

Em geral, essa enorme energia é outro obstáculo que nos impede de revolucionar as viagens espaciais. Porque durante os testes, “se algo der errado, são explosões grandes”, disse Steve Howe, físico que trabalhou em conceitos de antimatéria com a NASA nos anos 90. “Então, precisamos de uma capacidade para testar sistemas de alta densidade de energia em algum lugar que não ameace a biosfera, mas ainda nos permita desenvolvê-los”, disse Howe, que acha que a lua seria uma boa base de testes. “E se algo der errado, você derreteu um pedaço da lua”, e não da Terra, acrescentou.

A antimatéria tende a despertar a imaginação de todos que trabalham com ela. “Mas, precisamos de ideias loucas, mas plausíveis, para levá-la mais longe no espaço, então vale a pena investigar”, disse Sutter.

Weed ecoa essa opinião, dizendo que “até que haja uma razão convincente para chegar ao Cinturão de Kuiper, à Lente Gravitacional Solar ou a Alpha Centauri realmente rápido — ou talvez estejamos tentando trazer grandes asteroides para mineração — o progresso continuará lento nessa área”.

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