As viagens interestelares são apenas algo que a humanidade conseguiu na ficção científica – como a USS Enterprise de Star Trek, que utilizou motores de antimatéria para viajar através de sistemas estelares.
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Mas a antimatéria não é apenas uma metafora de ficção científica. A antimatéria realmente existe.
Elon Musk chamou o poder da antimatéria de “a passagem para viagens interestelares”, e físicos como Ryan Weed estão explorando como aproveitá-lo.
A antimatéria é composta de partículas quase exatamente como a matéria normal, mas com carga elétrica oposta. Isso significa que quando a antimatéria entra em contato com a matéria normal, ambas se aniquilam e podem produzir enormes quantidades de energia.
“A aniquilação da antimatéria e da matéria converte a massa diretamente em energia”, disse Weed, cofundador e CEO da Positron Dynamics, uma empresa que trabalha para desenvolver um sistema de propulsão de antimatéria, ao Business Insider.
Apenas um grama de antimatéria poderia gerar uma explosão equivalente a uma bomba nuclear. É esse tipo de energia, dizem alguns, que poderá corajosamente levar-nos aonde ninguém jamais esteve antes, em velocidade recorde.
Viagem espacial em velocidade recorde
O benefício de toda essa energia é que ela pode ser usada para acelerar ou desacelerar naves espaciais a velocidades vertiginosas.
Por exemplo, vamos fazer uma viagem ao nosso sistema estelar mais próximo, Proxima, a cerca de 4,2 anos-luz de distância.
Um motor de antimatéria poderia, teoricamente, acelerar uma espaçonave a 1g (9,8 metros por segundo quadrado), levando-nos a Proxima em apenas cinco anos, disse Weed em 2016. Isso é 8.000 vezes mais rápido do que a Voyager 1 – uma das espaçonaves mais rápidas da história – levaria para percorrer cerca de metade da distância, de acordo com a NASA.
Mesmo dentro do nosso próprio sistema solar, uma nave espacial movida a antimatéria poderia chegar a Plutão em 3,5 semanas, em comparação com os 9,5 anos que a sonda New Horizons da NASA demorou a chegar, disse Weed.
Por que não temos motores de antimatéria
A razão pela qual não temos motores de antimatéria, apesar de suas tremendas capacidades, é o custo, não a tecnologia.
Gerald Jackson, físico de aceleradores que trabalhou em projetos de antimatéria no Fermilab, disse à Forbes em 2016 que, com financiamento suficiente, poderíamos ter um protótipo de nave espacial de antimatéria dentro de uma década.
A tecnologia básica está aí. Físicos armados com os aceleradores de partículas mais poderosos do mundo criaram antiprótons e átomos de anti-hidrogênio.
A questão é que esse tipo de antimatéria é incrivelmente caro de produzir. É considerada a substância mais cara do planeta. Jackson nos deu uma ideia de quanto custaria para construir e manter uma máquina de antimatéria.
Jackson é o fundador, presidente e CEO da Hbar Technologies, que está trabalhando em um conceito para uma vela espacial de antimatéria para desacelerar naves espaciais que viajam de 1 a 10 por cento da velocidade da luz – um projeto útil para entrar em órbita ao redor de uma estrela distante, planeta , ou lua que você deseja estudar.
Jackson disse que projetou um colisor de prótons assimétrico que poderia produzir 20 gramas de antimatéria por ano.
“Para um pacote científico de 10 quilos viajando a 2% da velocidade da luz, são necessários 35 gramas de antimatéria para desacelerar a espaçonave e injetá-la em órbita ao redor de Proxima Centauri”, disse Jackson ao BI.
Ele disse que seriam necessários US$ 8 bilhões para construir uma usina de energia solar para as enormes necessidades energéticas da produção de antimatéria e custaria US$ 670 milhões por ano para operar.
A ideia é apenas essa, por enquanto. “Atualmente não há financiamento sério para conceitos avançados de propulsão espacial”, disse Jackson.
No entanto, existem outras maneiras de produzir antimatéria. Foi aí que Weed concentrou seu trabalho.
O conceito de Weed envolve pósitrons, a versão de antimatéria de um elétron.
Um tipo diferente de motor de antimatéria
Os pósitrons “são milhares de vezes mais leves que os antiprótons e não têm tanto impacto quando são aniquilados”, disse Weed.
A vantagem, porém, é que eles ocorrem naturalmente e não precisam de um acelerador gigante e de bilhões de dólares para serem produzidos.
O sistema de propulsão de antimatéria de Weed foi projetado para usar criptônio-79 — uma forma do elemento criptônio que emite pósitrons naturalmente.
O sistema do motor reuniria primeiro pósitrons de alta energia do criptônio-79 e depois os direcionaria para uma camada de matéria regular, produzindo energia de aniquilação. Essa energia desencadearia então uma poderosa reação de fusão para gerar impulso para a espaçonave.
Embora a obtenção de pósitrons possa ser mais barata do que formas mais poderosas de antimatéria, eles são difíceis de aproveitar porque são altamente energéticos e precisam ser desacelerados ou “moderados”. Portanto, construir um protótipo para testar no espaço ainda está além do alcance em termos de custo, disse Weed.
Esse é o caso de todos os projetos de propulsão de antimatéria . Ao longo das décadas, os cientistas propuseram dezenas de conceitos, nenhum dos quais se concretizou.
Por exemplo, em 1953, o físico austríaco Eugen Sänger propôs um “foguete de fótons” que funcionaria com energia de aniquilação de pósitrons. E desde os anos 80, fala-se em motores térmicos de antimatéria, que usariam antimatéria para aquecer líquidos, gases ou plasma para fornecer impulso.
“Não é ficção científica, mas não vamos vê-lo voando até que haja um ‘impulso de missão’ significativo”, disse Weed sobre seu conceito de motor.
Isso pode funcionar?
Para construir o conceito de Weed na escala de uma nave estelar, “o diabo está nos detalhes de engenharia”, disse Paul M. Sutter, astrofísico e apresentador do podcast “Ask a Spaceman”, à Business Insider.
“Estamos falando de um dispositivo que aproveita enormes quantidades de energia, exigindo equilíbrio e controle extraordinários”, disse Sutter.
Em geral, essa enorme energia é outro obstáculo que nos impede de revolucionar as viagens espaciais. Porque durante os testes, “se algo der errado, serão grandes explosões”, disse Steve Howe, físico que trabalhou em conceitos de antimatéria com a NASA nos anos 90, ao Insider.
“Portanto, precisamos da capacidade de testar sistemas de alta densidade energética em algum lugar que não ameace a biosfera, mas que ainda nos permita desenvolvê-los”, disse Howe, que acredita que a Lua seria uma boa base de testes. “E se algo der errado, você derreteu um pedaço da Lua”, e não da Terra, acrescentou.
A antimatéria tende a despertar a imaginação de todos que trabalham com ela. “Mas precisamos de ideias malucas, mas plausíveis, para avançar ainda mais no espaço, por isso vale a pena investigar”, disse Sutter.
Weed concorda com o sentimento, dizendo: “até que haja uma razão convincente para chegar ao Cinturão de Kuiper, à Lente Gravitacional Solar, ou a Alfa Centauri muito rapidamente — ou talvez estejamos tentando explorar grandes asteróides para mineração — o progresso continuará a ser lento nesta área.”
Este artigo foi publicado originalmente pelo Business Insider.
Adaptado de ScienceAlert
