La antimateria y la fusión impulsan las futuras naves espaciales

Las reacciones de fusión nuclear provocadas por rayos de antimateria podrían estar impulsando naves espaciales ultrarrápidas en largos viajes antes de finales de siglo, señalan los investigadores.

Según un informe de la NASA de 2010, una nave espacial propulsada por fusión podría llegar a Júpiter en cuatro meses, abriendo potencialmente partes del sistema solar exterior a la exploración tripulada.

Habría que superar una serie de obstáculos? especialmente en la producción y almacenamiento de antimateria para hacer que la tecnología sea viable, pero algunos expertos creen que podría estar lista en medio siglo más o menos.

Es “probablemente no es una tecnología de 40 años, sino 50,60. Bastante posible, y algo que tendría un impacto significativo en la exploración al cambiar el cálculo de la masa-potencia-finanzas al planificar”, dijo Jason Hay, analista senior de tecnología aeroespacial de la firma consultora The Tauri Group, durante una presentación el 29 de agosto con el grupo de trabajo de operaciones futuras en el espacio de la NASA.

El poder de fusión

El combustible para tal nave espacial impulsada por fusión consistiría probablemente en muchos pequeños gránulos que contienen deuterio y tritio -isótopos pesados de hidrógeno que albergan uno o dos neutrones, respectivamente, en sus núcleos. (El átomo de hidrógeno común no tiene neutrones.)

Dentro de cada gránulo, este combustible estaría rodeado de otro material, quizás uranio. Un haz de antiprotones -el equivalente en antimateria de los protones, con una carga eléctrica neta de menos-1 en lugar de más-1- se dirigiría a los gránulos.

Cuando los antiprotones se estrellan contra los núcleos de uranio, se aniquilan, generando productos de fisión de alta energía que provocan reacciones de fusión en el combustible.

Tales reacciones -por ejemplo, el deuterio y los núcleos de tritio que se fusionan para crear un átomo de helio-4 y un neutrón- desprenden enormes cantidades de energía que podrían aprovecharse para propulsar una nave espacial de varias maneras diferentes.

“La energía de estas reacciones podría ser utilizada para calentar un propulsor o proporcionar empuje a través del confinamiento magnético y una boquilla magnética”, afirma el informe de 2010, titulado “Fronteras de la tecnología: capacidades de avance para la exploración espacial”, que la NASA produjo con la ayuda del Grupo Tauri y otros expertos.

La idea básica no es nueva: el proyecto Daedalus, un estudio realizado por la Sociedad Interplanetaria Británica en la década de 1970, propuso utilizar un cohete de fusión para alimentar una nave espacial interestelar. Sin embargo, las reacciones de fusión de Daedalus se desencadenarían por los haces de electrones en lugar de por los de antiprotones.

Los tanques esféricos de la nave espacial Daedalus contienen los pellets de combustible para el motor de fusión nuclear.

No está allí todavía

Aunque la fusión impulsada por antiprotones es una tecnología prometedora, hay que superar varios obstáculos para que sea factible, dijo Hay.

Tal vez el mayor desafío es obtener suficientes antiprotones -que pueden ser producidos en aceleradores de partículas- y almacenarlos el tiempo suficiente para hacer viable un viaje espacial lejano.

Según el informe “Fronteras Tecnológicas”, se necesitarían unos 1,16 gramos de antiprotones para un viaje a Júpiter. Eso puede no sonar como mucho, pero los niveles de producción se miden actualmente en la billonésima parte de un gramo.

“Los antiprotones son extremadamente caros; unos pocos gramos costarían varios billones de dólares”, dijo Hay. “Creo que la producción total desde los años 50 está en el orden de 10 nanogramos.”

Pero la producción de antiprotones está aumentando a un ritmo bastante rápido, agregó. Así que tal vez la tecnología podría ser el próximo gran avance en los sistemas de propulsión espacial -en el año 2060 más o menos.

“Con un suministro constante de antiprotones y combustible nuclear, la fusión impulsada por antiprotones puede proporcionar energía abundante para grandes estaciones espaciales, puestos avanzados y misiones de exploración extendidas con sistemas de energía relativamente pequeños”, afirma el informe “Technology Frontiers”.

 

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