Yıldızlararası seyahat insanlığın sadece bilim kurguda başardığı bir şeydir – yıldız sistemleri arasında seyahat etmek için antimadde motorları kullanan Star Trek'in USS Enterprise'ı gibi.
Ancak antimadde sadece bir bilimkurgu mecazı değildir. Antimadde gerçekten var.
Elon Musk antimadde gücünü "yıldızlararası yolculuklar için bilet" olarak adlandırdı ve Ryan Weed gibi fizikçiler de bu güçten nasıl yararlanılabileceğini araştırıyor.
Antimadde neredeyse tam olarak normal maddeye benzeyen ancak zıt elektrik yüküne sahip parçacıklardan oluşur. Yani antimadde normal maddeyle temas ettiğinde her ikisi de yok olur ve muazzam miktarda enerji üretebilir.
Bir antimadde tahrik sistemi geliştirmek için çalışan Positron Dynamics'in kurucu ortağı ve CEO'su Weed Business Insider'a yaptığı açıklamada, "Antimadde ve maddenin yok olması kütleyi doğrudan enerjiye dönüştürür" dedi.
Sadece bir gram antimadde nükleer bombaya eşdeğer bir patlama yaratabilir. Bazılarına göre bu tür bir enerji bizi daha önce kimsenin gitmediği yerlere rekor bir hızla cesurca götürebilir.
Rekor Hızda Uzay Yolculuğu
Tüm bu enerjinin yararı, uzay araçlarını son derece yüksek hızlarda hızlandırmak ya da yavaşlatmak için kullanılabilmesidir.
Örneğin, yaklaşık 4,2 ışık yılı uzaklıktaki en yakın yıldız sistemimiz olan Proxima'ya bir yolculuk yapalım.
Weed'in 2016'da söylediğine göre bir antimadde motoru teorik olarak bir uzay aracını 1g (saniyenin karesi başına 9,8 metre) hızla hızlandırarak bizi Proxima'ya sadece beş yılda ulaştırabilir. NASA'ya göre bu, tarihteki en hızlı uzay araçlarından biri olan Voyager 1'in yaklaşık yarı mesafeyi kat etmesinden 8.000 kat daha hızlı.
Weed, kendi güneş sistemimiz içinde bile, antimadde ile çalışan bir uzay aracının, NASA'nın New Horizons sondasının 9,5 yılda ulaştığı Plüton'a 3,5 haftada ulaşabileceğini söyledi.
Neden Antimadde Motorlarımız Yok?
Muazzam yeteneklerine rağmen antimadde motorlarına sahip olmamamızın nedeni teknoloji değil maliyettir.
Fermilab'da antimadde projeleri üzerinde çalışan hızlandırıcı fizikçisi Gerald Jackson, 2016 yılında Forbes'a yaptığı açıklamada, yeterli finansmanla on yıl içinde bir antimadde uzay aracı prototipine sahip olabileceğimizi söyledi.
Temel teknoloji mevcut. Dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcılarıyla donanmış fizikçiler antiprotonlar ve antihidrojen atomları yaptılar.
Sorun şu ki, bu tür antimadde yapmak inanılmaz derecede pahalı. Dünya üzerindeki en pahalı madde olarak kabul ediliyor. Jackson bize bir antimadde makinesinin yapımının ve bakımının ne kadara mal olacağı konusunda bir fikir verdi.
Jackson, ışık hızının yüzde 1 ila 10'u arasında seyahat eden uzay araçlarını yavaşlatmak için bir antimadde uzay yelkeni konsepti üzerinde çalışan Hbar Technologies'in kurucusu, başkanı ve CEO'sudur – incelemek istediğiniz uzak bir yıldız, gezegen veya ayın yörüngesine girmek için kullanışlı bir tasarım.
Jackson, yılda 20 gram antimadde üretebilecek asimetrik bir proton çarpıştırıcısı tasarladığını söyledi.
Jackson BI'ya verdiği demeçte, "Işık hızının %2'siyle hareket eden 10 kilogramlık bir bilimsel paket için, uzay aracını yavaşlatmak ve Proxima Centauri etrafındaki yörüngeye enjekte etmek için 35 gram antimadde gerekiyor" dedi.
Antimadde üretiminin muazzam enerji ihtiyacı için bir güneş enerjisi santrali inşa etmenin 8 milyar ABD doları alacağını ve işletmenin yılda 670 milyon dolara mal olacağını söyledi.
Bu fikir şimdilik sadece bu kadar. Jackson, "Şu anda gelişmiş uzay tahrik konseptleri için ciddi bir finansman yok" dedi.
Ancak antimadde üretmenin başka yolları da var. Weed'in çalışmalarına odaklandığı yer de burası.
Weed'in konsepti, elektronun antimadde versiyonu olan pozitronları içeriyor.
Farklı Türde Bir Antimadde Motoru
Weed, pozitronların "antiprotonlardan birkaç bin kat daha hafif olduğunu ve yok olurken o kadar da güçlü olmadıklarını" söyledi.
Ancak avantajı, doğal olarak oluşmaları ve dev bir hızlandırıcıya ve milyarlarca dolara ihtiyaç duymamalarıdır.
Weed'in antimadde tahrik sistemi, doğal olarak pozitron yayan kripton elementinin bir formu olan kripton-79'u kullanmak üzere tasarlanmıştır.
Motor sistemi önce kripton-79'dan yüksek enerjili pozitronları toplayacak ve daha sonra bunları normal bir madde katmanına yönlendirerek yok olma enerjisi üretecektir. Bu enerji daha sonra güçlü bir füzyon reaksiyonunu tetikleyerek uzay aracı için itme gücü oluşturacaktır.
Pozitronların elde edilmesi daha güçlü antimadde formlarından daha ucuz olsa da, yüksek enerjili oldukları ve yavaşlatılmaları ya da "ılımlılaştırılmaları" gerektiği için kullanılmaları zordur. Weed, uzayda test etmek için bir prototip oluşturmanın maliyet açısından hala ulaşılamaz olduğunu söyledi.
Tüm antimadde itici güç tasarımları için durum böyledir. On yıllar boyunca bilim insanları düzinelerce konsept önermiş, ancak bunların hiçbiri hayata geçmemiştir.
Örneğin, 1953 yılında Avusturyalı fizikçi Eugen Sänger pozitron imha enerjisiyle çalışacak bir "foton roketi" önerdi. Ve 80'lerden bu yana, itiş gücü sağlamak üzere sıvı, gaz ya da plazmayı ısıtmak için antimadde kullanacak termal antimadde motorlarından söz ediliyor.
Weed, motor konsepti hakkında "Bilimkurgu değil, ancak önemli bir 'görev çekişi' olana kadar uçtuğunu görmeyeceğiz" dedi.
Çalışabilir mi?
Bir astrofizikçi ve "Ask a Spaceman" podcast'inin sunucusu olan Paul M. Sutter, BI'a Weed'in konseptini bir yıldız gemisi ölçeğinde inşa etmek için "şeytan mühendislik detaylarında" dedi.
Sutter, "Gerçekten muazzam miktarda enerji kullanan, mükemmel bir denge ve kontrol gerektiren bir cihazdan bahsediyoruz" dedi.
Genel olarak, bu muazzam enerji bizi uzay yolculuğunda devrim yapmaktan alıkoyan bir başka engeldir. Çünkü 90'larda NASA'da antimadde konseptleri üzerinde çalışan fizikçi Steve Howe BI'a yaptığı açıklamada, test sırasında "bir şeyler ters giderse, bunlar büyük patlamalardır" dedi.
Ay'ın iyi bir test üssü olacağını düşünen Howe, "Bu yüzden yüksek enerji yoğunluklu sistemleri biyosferi tehdit etmeyen ama yine de geliştirmemize izin veren bir yerde test etme yeteneğine ihtiyacımız var" dedi. "Ve eğer bir şeyler ters giderse, Dünya'nın değil Ay'ın bir parçasını eritmiş olursunuz" diye ekledi.
Antimadde, üzerinde çalışan herkesin içindeki hayal gücünü ortaya çıkarma eğilimindedir. Sutter, "Ama uzaya çıkmak için çılgın ama akla yatkın fikirlere ihtiyacımız var, bu yüzden araştırmaya değer" dedi.
Weed, "Kuiper Kuşağı'na, Güneş Çekim Merceği'ne ya da Alpha Centauri'ye gerçekten hızlı bir şekilde ulaşmak için zorlayıcı bir neden olmadıkça – ya da belki de madencilik için büyük asteroitleri geri getirmeye çalışıyoruz – bu alanda ilerleme yavaş olmaya devam edecek" diyerek bu düşünceyi yineliyor.
