پاد ماده چه می کند! فضا پیماهای پاد ماده

اکثر سفینه هایی که در داستان های علمی تخیلی شگفتی خوانندگان را بر می انگیزند برای سوخت خود از ضد ماده استقاده می کنند دلیل آن هم ساده است:« ضد ماده» قدرتمند ترین سوختی است که تا به حال شناخته شده است در حالی که چندین تن سوخت شیمیایی برای فرستادن کاوشگرها به مریخ نیازاست،تنها ده ها میلی گرم از ضد ماده برای همین منظور کفایت می کند.این مقدار ازضد ماده حدود یک هزارم وزن یک آب نبات کوچک است.اما در واقع این نیروخطرات خاص خود را دارد. برخی از واکنش های ضدماده فوران هایی از پرتوهای پرانرژی گاما تولید می کنند. آنها به درون ماده نفوذ می کنند و مولکولهای موجود درسلول ها را متلاشی می سازند .

بنابر این وجود آنها در محیط باعث خطراتی برای سلامتی می شود.پرتو های پر انرژی گاما همچنین می توانند با متلاشی کردن اتم های مواد موتورها باعث رادیواکتیو شدن آنها(موتورها) شوند.

اکنون «مؤسسه ایده های پیشرفته» (NIAC) سازمان ناسا در حال بشتیبانی مالی گروهی از پژوهشگران است که در حال تحقیق و کار بر روی طرحی جدید جهت ساخت یک سفینه با سوخت «ضد ماده »هستند.این سفینه با ایجاد پرتوهای کم انرژی تر خطرات ذکر شده را قابل اجتناب می سازد.

ضد ماده گاهی وقت ها «تصویر آینه ای» ماده عادی نامیده می شود زیرا در حالی که مانند ماده عادی به نظر می رسد برخی از خواص آن معکوس هستند.برای مثال الکترونهای عادی ذراتی که جریان الکتریکی را در همه چیزاز تلفن های همراه گرفته تا تلویزیون های پلاسمایی انتقال می دهند دارای بار منفی هستندوضد الکترون ها دارای بار مثبت هستند وبه همین دلیل دانشمندان آنها را «پوزیترون» ها نامگذاری کردند.زمانی که ضد ماده با ماده برخورد می کند ،هر دوی آنها با تبدیل شدن به انرژی از بین می روند.همین تبدیل شدن کامل به انرژی است که باعث قدرتمند شدن ضد ماده می شود.در طرح های قبلی برای ساخت سفینه هایی که از سوخت ضد ماده استفاده می کردند،فقط ضد پروتون ها منظور می شدند که در زمان نابود شدن پرتوهای پر انرژی گاما تولید می کردند.طرح جدید از پوزیترون استفاده می کند که پرتو گامای تولیدی آن حدود۴۰۰ بار کم انرژی تر است.

● پژوهش های صورت گرفته در موسسه

▪ NIAC

در واقع بررسی این مسئله است که آیا ایده مورد نظر عملی است یا خیر؟اگر این تحقیق امید بخش باشد و سرمایه لازم نیز برای ایجاد موفقیت آمیز فناوری تأمین شود آنگاه فضا پیماهایی که از پوزیترون به عنوان سوخت استفاده می کنند مزایای زیادی در مقایسه با طرح های موجود برای ماموریت ها ی مریخ خواهند داشت.دکتر «جرالد اسمیت »از بخش تحقیقات پوزیترونی در سان تافه نیومکزیکو می گوید:«مهمترین مزیت این فضا پیما ایمنی بیشتر آن است.» ماموریت های فعلی به مریخ مستلزم وجود رآکتورهای هسته ای است تا فضاپیما را به سوی این سیاره حرکت دهند استفاده از این رآکتورها راهکاری مطلوب است زیرا پیش رانش هسته ای زمان مسافرت به مریخ و همچنین زمانی که فضانوردان در معرض پرتوهای کیهانی قرارمی گیرند را کاهش می دهد که در نتیجه ایمنی آنها افزایش می یابد .

فضاپیمایی که از سوخت شیمیایی استفاده می کند وزن بسیار زیادی دارد و هزینه های پرتاب آن نیز بسیار زیاد است .رآکتور هسته ای همچنین نیروی کافی برای یک ماموریت سه ساله فراهم می کند اما رآکتورهای هسته ای پیچیده هستند بنابراین ممکن است طی ماموریت برخی حوادث بالقوه ناخوشایند اتفاق بیافتد.اسمیت که محقق ارشد این پروژه است ،می گوید:«رآکتور پوزیترونی تمامی این مزیت ها را دارد با این تفاوت که نسبتا ساده است.»رآکتورهای هسته ای همچنین حتی بعد از اینکه سوخت خود را کاملا مصرف می کنند رادیواکتیو باقی می مانند.در ماموریت های فعلی بعد از اینکه فضاپیما به مریخ می رسد رآکتور به مداری هدایت می شود که حد اقل یک میلیون سال با زمین مواجه نخواهد شد.طی یک میلیون سال تشعشعات پس مانده تا حد بی خطر کاهش می یابد.گروه تحقیقاتی می گوید که در رآکتورهای پوزیترونی زمانی که سوخت به اتمام می رسد هیچ گونه تشعشعی باقی نمی ماند در نتیجه اگر رآکتور پوزیترونی مصرف شده به طور تصادفی مجددا به جو زمین وارد شود هیچ گونه نگرانی برای سلامتی ساکنان زمین ایجاد نمی کند.

پرتاب فضاپیمای ضد ماده ایمن ترهم خواهد بود.اگر یک راکت که یک رآکتور هسته ای را حمل می کند منفجر شود، مواد رادیواکتیو را به درون جو زمین آزا د می کند.اسمیت می گوید:«فضاپیمای پوزیترونی ما در صورت انفجار،یک لحظه کوتاه پرتوهای گاما رها می کند که این پرتوها طی یک زمان بسیار کوتاه ناپدید می شوند.در نتیجه ذرات رادیواکتیوی وجود نخواهند داشت تا توسط باد جابه جا شوند. این گسیل کوتاه مدت از پرتوهای گامانیز به یک ناحیه نسبتا کوچک محدود خواهد شد.ناحیه خطر فقط یک کیلومتر در گرداگرد فضاپیما است.»یکی دیگر از مزایای برجسته این فضاپیما سرعت آن خواهد بود.فضاپیماهای فعلی مسافران خود را طی ۱۸۰ روز به مریخ می رسانند .«کربی مایر»که مهندس بخش پوزیترونی است و در این تحقیق شرکت دارد،می گوید:طرح های ما ممکن است این زمان را به نصف و حتی شاید به ۴۵ روز کاهش دهند.»

هزینه ی تولید پوزیترون بزرگترین چالش فنی است که تبدیل این فضاپیما به واقعیت را مشکل می سازد.ضد ماده به دلیل تاثیر چشم گیری که بر روی ماده عادی می گذارد به مقدار زیاد یافت نمی شود.در فضا ضد ماده در اثر برخوردهای ذرات پرانرژی موسوم به پرتوهای کیهانی تولید می شود.بر روی زمین می باید آن را در شتاب دهنده های ذرات تولید کرد.به گفته اسمیت:«با کمک فناوری ای که هم اکنون در حال ایجاد است برای تولید ده میلی گرم پوزیترون که برای فرستاده انسان به مریخ لازم است حدود ۲۵۰میلیون دلار هزینه لازم است .این هزینه ممکن است زیاد به نظر برسد اما می باید هزینه اضافی پرتاب یک راکت سنگین تر با سوخت شیمیایی و یا هزینه سوخت وایمن سازی رآکتورهای هسته ای را در نظر گرفت.هزینه های فعلی پرتاب حدود ۱۰هزار دلار برای هر پوند وزن است.براساس تجارب در زمینه فناوری هسته ای انتظار می رود که هزینه تولید پوزیترون با تحقیقات بیشتر کاهش یابد.»

چالش دیگر ذخیره سازی مقدار کافی پوزیترون است.به دلیل اینکه پوزیترون ها ماده عادی را نابود می کنند نمی توان آنها را در یک بطری قرار داد.در عوض می باید آنها را در میان میدان مغناطیسی و الکتریکی جای داد.اسمیت می گوید :«ما اطمینان داریم که با تحقیقات بیشتر برنامه توسعه ای این چالش ها برطرف خواهند شد.» اگر این ایده ها به حقیقت بپیونند شاید منبع سوخت فضاپیمایی که اولین انسان ها را به سیاره سرخ می رسانند همان منبعی باشد که سفینه های ستاره ای را در عرصه کیهان های رویایی علمی ـ تخیلی ما به حرکت درمی آورند.
        
منبع : وب سایت علوم پایه