نگاهی به كاركرد فضاپیمای ضد ماده

اكثر سفینه هایی كه در داستان های علمی تخیلی شگفتی خوانندگان را بر می انگیزند برای سوخت خود از ضد ماده استقاده می كنند دلیل آن هم ساده است « ضد ماده» قدرتمند ترین سوختی است كه تا به حال شناخته شده است

●سفر به مریخ با ده گرم سوخت

اكثر سفینه هایی كه در داستان های علمی تخیلی شگفتی خوانندگان را بر می انگیزند برای سوخت خود از ضد ماده استقاده می كنند دلیل آن هم ساده است:« ضد ماده» قدرتمند ترین سوختی است كه تا به حال شناخته شده است در حالی كه چندین تن سوخت شیمیایی برای فرستادن كاوشگرها به مریخ نیازاست،تنها ده ها میلی گرم از ضد ماده برای همین منظور كفایت می كند.این مقدار ازضد ماده حدود یك هزارم وزن یك آب نبات كوچك است.اما در واقع این نیروخطرات خاص خود را دارد. برخی از واكنش های ضدماده فوران هایی از پرتوهای پرانرژی گاما تولید می كنند. آنها به درون ماده نفوذ می كنند و مولكولهای 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 كردن اتم های مواد موتورها باعث رادیواكتیو شدن آنها(موتورها) شوند.

اكنون «مؤسسه ایده های پیشرفته» (NIAC) سازمان ناسا در حال بشتیبانی مالی گروهی از پژوهشگران است كه در حال تحقیق و كار بر روی طرحی جدید جهت ساخت یك سفینه با سوخت «ضد ماده »هستند.این سفینه با ایجاد پرتوهای كم انرژی تر خطرات ذكر شده را قابل اجتناب می سازد.

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

●پژوهش های صورت گرفته در موسسه NIAC

در واقع بررسی این مسئله است كه 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 كه از پوزیترون به عنوان سوخت استفاده می كنند مزایای زیادی در مقایسه با طرح های موجود برای ماموریت ها ی مریخ خواهند داشت.دكتر «جرالد اسمیت »از بخش تحقیقات پوزیترونی در سان تافه نیومكزیكو می گوید:«مهمترین مزیت این فضا پیما ایمنی بیشتر آن است.» ماموریت های فعلی به مریخ مستلزم وجود رآكتورهای هسته ای است تا فضاپیما را به سوی این سیاره حركت دهند استفاده از این رآكتورها راهكاری مطلوب است زیرا پیش رانش هسته ای زمان مسافرت به مریخ و همچنین زمانی كه فضانوردان در معرض پرتوهای كیهانی قرارمی گیرند را كاهش می دهد كه در نتیجه ایمنی آنها افزایش می یابد .

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

پرتاب فضاپیمای ضد ماده ایمن ترهم خواهد بود.اگر یك راكت كه یك رآكتور هسته ای را حمل می كند منفجر شود، مواد رادیواكتیو را به درون جو زمین آزا د می كند.اسمیت می گوید:«فضاپیمای پوزیترونی ما در صورت انفجار،یك لحظه كوتاه پرتوهای گاما رها می كند كه این پرتوها طی یك زمان بسیار كوتاه ناپدید می شوند.در نتیجه ذرات رادیواكتیوی وجود نخواهند داشت تا توسط باد جابه جا شوند. این گسیل كوتاه مدت از پرتوهای گامانیز به یك ناحیه نسبتا كوچك محدود خواهد شد.ناحیه خطر فقط یك كیلومتر در گرداگرد فضاپیما است.»یكی دیگر از مزایای برجسته این فضاپیما سرعت آن خواهد بود.فضاپیماهای فعلی مسافران خود را طی ۱۸۰ روز به مریخ می رسانند .«كربی مایر»كه مهندس بخش پوزیترونی است و در این تحقیق شركت دارد،می گوید:طرح های ما ممكن است این زمان را به نصف و حتی شاید به ۴۵ روز كاهش دهند.»

هزینه ی تولید پوزیترون بزرگترین چالش فنی است كه تبدیل این فضاپیما به واقعیت را مشكل می سازد.ضد ماده به دلیل تاثیر چشم گیری كه بر روی ماده عادی می گذارد به مقدار زیاد یافت نمی شود.در فضا ضد ماده در اثر برخوردهای ذرات پرانرژی موسوم به پرتوهای كیهانی تولید می شود.بر روی زمین می باید آن را در شتاب دهنده های ذرات تولید كرد.به گفته اسمیت:«با كمك فناوری ای كه هم اكنون در حال ایجاد است برای تولید ده میلی گرم پوزیترون كه برای فرستاده انسان به مریخ لازم است حدود ۲۵۰میلیون دلار هزینه لازم است .این هزینه ممكن است زیاد به نظر برسد اما می باید هزینه اضافی پرتاب یك راكت سنگین تر با سوخت شیمیایی و یا هزینه سوخت وایمن سازی رآكتورهای 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 كه هزینه تولید پوزیترون با تحقیقات بیشتر كاهش یابد.»

چالش دیگر ذخیره سازی مقدار كافی پوزیترون است.به دلیل اینكه پوزیترون ها ماده عادی را نابود می كنند نمی توان آنها را در یك بطری قرار داد.در عوض می باید آنها را در میان میدان مغناطیسی و الكتریكی جای داد.اسمیت می گوید :«ما اطمینان داریم كه با تحقیقات بیشتر برنامه توسعه ای این چالش ها برطرف خواهند شد.» اگر این ایده ها به حقیقت بپیونند شاید منبع سوخت فضاپیمایی كه اولین انسان ها را به سیاره سرخ می رسانند همان منبعی باشد كه سفینه های ستاره ای را در عرصه كیهان های رویایی علمی ـ تخیلی ما به حركت درمی آورند.

www.universetoday.com,Apr.۲۰۰۶

تایپ از ماورا