عندما يتعلق الأمر بمستقبل استكشاف الفضاء ، فإن أحد أكبر الأسئلة هو "كيف ومتى نسافر إلى أقرب نجم؟" وبينما تفكر وكالات الفضاء في هذا السؤال وتتوصل إلى مقترحات لعقود ، لم تتقدم أي منها إلى ما بعد المرحلة النظرية. وقد تركزت جهودهم في الغالب على المهام المحتملة إلى المريخ والنظام الشمسي الخارجي.
ولكن هناك بعض الأشخاص ، مثل الدكتور جيرالد جاكسون ، الذين يعملون على جعل المهمة بين النجوم ممكنة في المستقبل القريب. يتطلع هو وفريقه البحثي ، الذين تم تمويلهم من قبل وكالة ناسا في الماضي ، إلى إنشاء محرك مضاد للمادة قادر على الوصول إلى (أو تجاوز) سرعة الضوء بنسبة 5٪. تحقيقا لهذه الغاية ، أطلقوا حملة Kickstarter لتمويل جهودهم.
مع تقدم مفاهيم الدفع المتقدمة ، فإن المادة المضادة لها الكثير. كما يذهب الدفع ، لديه أعلى طاقة محددة من أي طريقة معروفة ، 100 مرة أكثر من تفاعلات الانشطار / الاندماج ، و 10 مليار مرة أكثر من الدوافع الكيميائية. كما أنها أكثر كفاءة في استهلاك الوقود ، حيث تتطلب مجرد ملليغرامات من المادة المضادة لإنتاج نفس الكمية من الطاقة مثل أطنان الوقود الكيميائي.
عادة ، يعتمد هذا المفهوم النظري على الاصطدام بين الهيدروجين ومضاد الهيدروجين (اللذين لهما نفس الكتلة ولكن الشحنة المعاكسة) لتوليد الدفع. تطلق هذه العملية العنان للطاقة ودُش الجسيمات (البيونات والميونات) ، والتي يمكن توجيهها بواسطة فوهة مغناطيسية لتوليد الدفع.
وعلى الرغم من أن مختبرات مثل CERN تنتج مادة مضادة ، وتجري الأبحاث على التخزين على نطاق واسع ، لا توجد أنظمة دفع يمكنها تحويل المادة المضادة إلى دفع. يأمل الدكتور جاكسون ، خريج جامعة كورنيل ، في تغيير ذلك. قبل دخول القطاع الخاص ، عمل جاكسون كفيزيائي مسرّع في مختبر فيرمي الوطني للمسرعات لمدة 14 عامًا.
في عام 2002 ، شارك في تأسيس شركة ذات مسؤولية محدودة (HBar Technologies) من أجل تطوير الأسواق التجارية للمواد المضادة. في عام 2002 ، منح معهد ناسا للمفاهيم المتقدمة (NIAC) الدكتور جاكسون وشركته 75000 دولار لتطوير مفهوم المهمة الذي يمكن أن يجتاز 250 وحدة AUS في غضون 10 سنوات ، ومع تزويد وقود يبلغ 10 كجم.
دعت هذه المواصفات بشكل أساسي إلى إنشاء صاروخ مضاد للمادة يمكن أن ينتقل إلى أبعد حد خلال فترة الشمس في غضون عقد من الزمن. وكانت النتيجة هي مفهوم الدفع الذي اعتمد على شعاع من شأنه إطلاق مضادات البروتونات المركزة على الشراع لتوليد الدفع. يبلغ قطر هذا الشراع 5 أمتار ويتكون من دعامة كربونية من جانب وأحد رقائق اليورانيوم من جهة أخرى (بسمك 15 و 296 ميكرون على التوالي).
عندما يتم إبادة نبضة من البروتونات المضادة ضد جزء صغير من جانب اليورانيوم ، فإن الانشطار الناتج يسبب زخمًا. كما أوضح دكتور جاكسون لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"لاحظ أن البروتونات المضادة لها شحنة كهربائية سالبة شبيهة بالإلكترون. عندما تدخل البروتونات المضادة الشراع ، فإنها تحل محل إلكترون يدور حول نواة اليورانيوم. نظرًا لأن البروتونات المضادة والإلكترونات لا تشترك في أي أرقام كمية ، فإن البروتون المضاد يتحول على الفور إلى حالة الأرض الذرية ، مما يتسبب في احتمالية عالية للتفاعل بين البروتون المضاد وإما البروتون أو النيوترون داخل النواة.
"في المتوسط ، ينتج عن حدث انشطار نواة ابنتان ذات كتلة متساوية تقريبًا. تسافر هؤلاء البنات في اتجاهين متعاكسين مع طاقة حركية مقدارها 1 MeV لكل بروتون أو نيوترون. ولأن البنات مشحونات ، فإن الشخص الذي يسافر أبعد في الشراع يتم امتصاصه ويتم نقل الزخم إلى الأمام. تطير الابنة الأخرى إلى الفضاء بسرعة عادم تبلغ 4.6٪ من سرعة الضوء. هذا الانتقال الانتقائي للزخم يتم دفعه ".
لسوء الحظ ، وبسبب بيئة الميزانية في ذلك الوقت ، اضطرت اللجنة الوطنية للأسلحة إلى إلغاء تمويلها بعد منح الجولة الثانية. ولهذا السبب ، يسعى الدكتور جاكسون وزملاؤه الآن للحصول على دعم عام حتى يتمكنوا من إنهاء عملهم في الشراع التجريبي وإعداده للتعرض لحزمة مضادة للبروتونات.
يتطلع جاكسون وفريقه إلى إنتاج مقترح مهمة بين النجوم لا يتضمن اختصارات (مثل محرك الاعوجاج ، الثقوب الدودية ، بوابات النجوم ، إلخ) مثل Project Starshot (الذي يعترفون به في صفحة حملتهم). Starshot ، كما قد تتذكر ، تستدعي حرفة رقاقة وشيشة ضوئية تعمل بالليزر قادرة على الوصول إلى سرعات تصل إلى 20 ٪ من سرعة الضوء ، وبالتالي القيام بالرحلة إلى Alpha Centauri في 20 عامًا.
على نفس المنوال ، فإن الشراع الذي يحركه مضاد للبروتون الذي يمكن أن يصل إلى سرعة 5 ٪ من سرعة الضوء أو أكثر سيكون قادرًا على الوصول إلى Alpha Centauri (أو Proxima Centauri) في حوالي 90 عامًا. طوال الوقت ، سيظل العلم الذي يقف وراءه في نطاق الفيزياء الراسخة ، بما يتفق مع قوانين نيوتن للحركة ونظرية أينشتاين للنسبية الخاصة.
قال جاكسون "إن الجانب الثوري للشراع المدفوع بالمواد المضادة هو أن المادة المضادة ليست الوقود ، بل هي شمعة الإشعال التي تبدأ تفاعلات الانشطار". "لأن تفاعلات الانشطار يمكن أن تنتج دفعًا دون حماية ثقيلة أو هياكل أخرى ، يمكن أن تكون كتلة نظام الدفع مماثلة لكتلة حزمة الأدوات".
لرؤية مشروعهم من خلال ، يأمل جاكسون وزملاؤه في جمع 200 ألف دولار. إذا أثبتوا نجاحهم ، فإنهم يأملون في شن حملات متابعة لتمويل سلسلة من تجارب التحقق ، وعروض التخزين ، وتفاصيل المهمة. في النهاية ، هدفهم ليس أقل من جعل دفع المادة المضادة حقيقة واقعة ، يأملون أن تؤدي يومًا ما إلى مهمة بين النجوم.
وأضاف جاكسون "نتوقع أن توفر هذه الحملات البيانات اللازمة لإقناع الناس بتمويل إنتاج مضاد المادة على نطاق واسع ومهمة فعلية لنظام شمسي قريب". "إن الهدف من هذه المهام بين النجوم المبكرة هو توفير معلومات حول هذه الأنظمة الشمسية الأخرى ، مثل ما إذا كانت صالحة للسكن أو مأهولة. إذا كان هذا الأخير ، فإننا نريد أن ندرس أو نتفاعل مع أشكال الحياة تلك في مهام المتابعة. إذا كانت صالحة للسكن وغير مأهولة ، فنحن بحاجة إلى معلومات كافية لضمان نجاح مهمة الهجرة المأهولة ".
اعتبارًا من كتابة هذا المقال ، جمع جاكسون وزملاؤه 672 دولارًا من هدفهم البالغ 200 ألف دولار. ومع ذلك ، تم إطلاق الحملة قبل بضعة أيام فقط وستظل مفتوحة لمدة 25 يومًا أخرى. للراغبين في متابعة تقدمهم ، أو لديهم مصلحة في التبرع لقضيتهم ، تحقق من الروابط أدناه.
