رویای مشترک ایلان ماسک و مدیر ناسا: استفاده از پادماده برای سفرهای فضایی

به‌تازگی، «ایلان ماسک»، مدیرعامل اسپیس‌ایکس، و «جرد آیزاکمن»، مدیر ناسا، در پلتفرم ایکس، پتانسیل پیشرانش فضاپیماها با پادماده (Antimatter) را تأیید و از آن حمایت کردند. شاید این ایده شبیه به داستان‌های علمی‌تخیلی به نظر برسد، اما برخی از متخصصان به‌طور جدی پیشنهاد استفاده از پادماده (ماده ای با خاصیت دیامغناطیسی) را مطرح کرده‌اند تا انرژی عظیمی برای پیشرانش تولید کنند. این مفهوم در‌حال‌حاضر کاملاً تئوری است، اما این حقیقت که دو تن از تاثیرگذارترین چهره‌های صنعت فضایی به آن توجه نشان داده‌اند، اهمیت موضوع را دوچندان می‌کند.

ایلان ماسک در پست خود اشاره کرده است که «در آینده، یک تریلیون برابرِ یک تریلیون دلار صرف تولید پادماده برای سفر به دیگر سیستم‌های ستاره‌ای خواهد شد.» در پاسخ به این ادعا، مدیر ناسا، با انتشار پستی کوتاه در پلتفرم ایکس به‌طور قاطع اعلام کرده است:

«من از پیشرانش با پادماده حمایت می‌کنم.»

پیشرانش با پادماده چه تأثیری در آینده اکتشافات فضایی خواهد داشت؟

ماسک و آیزاکمن در شرایطی به این ایده پرداخته‌اند که با آغاز عصر پروازهای فضایی تجاری و پیشرفت‌های سریع تکنولوژی، مقاصدی که پیش از این غیرقابل دسترس به نظر می‌رسیدند، اکنون در بخش قابل‌دستیابی قرار گرفته‌اند. برای مثال، ناسا امیدوار است تا دهه ۲۰۳۰ میلادی انسان را روی مریخ پیاده کند. اما برای سفر به فراتر از مرزهای منظومه شمسی و غلبه بر چالش‌های فنی بی‌شمار، باید سیستم‌های پیشرانش فضاپیماها را به سطحی کاملاً جدید ارتقا دهیم.

پیش از بررسی این فناوری، بهتر است نگاهی به قوانین فیزیک داشته باشیم. هر ذره مادی، یک پادذره متناظر دارد که ویژگی‌های آن یکسان اما بار الکتریکی آن مخالف است. این دو در صورت برخورد، یکدیگر را نابود می‌کنند و جرم را مستقیماً به انرژی تبدیل می‌سازند. بازدهی این فرایند تقریباً کامل است و نزدیک به ۱۰۰ درصد جرم ذرات درحال نابودی را به انرژی تبدیل می‌کند.

فرایند نابودی ماده-پادماده حدود ۱۰ میلیارد برابر بیشتر از احتراق شیمیایی (که نیروی بیشتر فضاپیماهای فعلی را تامین می‌کند) و حدود ۳۰۰ برابر بیشتر از همجوشی هسته‌ای، انرژی در واحد جرم تولید می‌کند.

اگر دانشمندان بتوانند راهی برای تولید و به‌دام‌انداختن مقادیر زیادی از پادماده پیدا کنند و واکنش‌های نابودی ماده-پادماده را در مقیاس بزرگ پیش ببرند، از نظر تئوری قادر به مهار این انرژی خواهند بود. ساخت موتورهایی با این قابلیت می‌تواند سفرهای فضایی با سرعت بالا را ممکن سازد و به فضاپیماها اجازه دهد محموله‌های بیشتری حمل کنند تا انسان‌ها بتوانند به سیستم‌های ستاره‌ای دیگر سفر کنند.

در‌حال‌حاضر فیزیکدانان در آزمایشگاه‌هایی مانند سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای یا همان CERN، موفق به تولید پادماده شده‌اند، اما میزان تولیدشده بسیار ناچیز است و برای پیشرانش فضاپیما کفایت نمی‌کند. حتی اگر راهی برای تولید انبوه آن پیدا شود، چالش ذخیره‌سازی و طراحی موتورهایی که بتوانند این انرژی را به صورت ایمن مهار کنند، همچنان پابرجا خواهد بود.

با وجود این چالش‌های فنی، برخی آژانس‌ها و شرکت‌های فضایی روی توسعه پیشرانش پادماده سرمایه‌گذاری کرده‌اند. یک استارتاپ کالیفرنیایی به نام Positron Dynamics ادعا می‌کند راهی برای تولید «پرتوهای شدیدی از پوزیترون‌های سرد» (دوقلوی پادماده‌ای الکترون‌ها) پیدا کرده است که می‌تواند کارایی موتورهای راکتی را تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از پیشران‌های یونی پیشرفته فعلی کند.

ناسا در طول سال‌ها از تحقیقات تئوری در این زمینه حمایت کرده است، اما در‌حال‌حاضر بودجه‌ای به توسعه سیستم‌های پیشرانش پادماده اختصاص نمی‌دهد. با توجه به پاسخ آیزاکمن به ماسک، این رویکرد ممکن است تحت مدیریت او تغییر کند. با‌این‌حال، از آنجایی که مدیر ناسا در‌حال‌حاضر تمرکز شدیدی روی بازگرداندن فضانوردان به ماه دارد، جاه‌طلبی‌های این آژانس به این زودی‌ها به خارج از منظومه شمسی گسترش نخواهد یافت.