تويت
يقول الباحثون أن تفاعلات الاندماج المقدوحة بواسطة حزم من المادة المضادة قد تدفع المركبات الفضائية بسرعات فائقة ولرحلات طويلة جدًا قبل نهاية هذا القرن.
فوفقًا لتقرير لناسا في عام 2010 فإن المركبات الفضائية المجهزة بطاقة الاندماج قد تصل كوكب المشتري في غضون أربعة أشهر ومن المحتمل أن تفتح لنا أبوابًا لاكتشافات في المجموعة الشمسية بواسطة رحلات مأهولة. لكن يجب تخطي عدد من العقبات وبالأخص عقبة إنتاج وتخزين المادة المضادة لجعل تلك التقنية فعالة بشكل عملي، إلا أن بعض الأخصائيين يتصورون أن الأمر يمكن أن يكون جاهزًا خلال نصف قرن أو شيء من هذا القبيل.
يقول جايسون هاي Jason Hay المحلل الأعلى لتكنولوجيا الفضاء لشركة الاستشارات المسماة بـ”مجموعة توري The Tauri Group” ومن خلال عرض قدمه في مجموعة ناسا لعمليات الفضاء المستقبلية: “ربما لن تكون هذه التقنية فعالة خلال الأربعين سنة القادمة بل حتى خمسين وربما ستين، وقد تكون حينها الشيء الذي سيكون له تأثير كبير على عمليات استكشاف الفضاء عن طريق تغيير الحسابات الشاملة للطاقة عند التخطيط للرحلات”.
طاقة الاندماج:
من المحتمل أن يتألف الوقود لهذا النوع من المركبات الفضائية التي تسير بواسطة الاندماج من حبيبات صغيرة من مادتي الديتيريوم والتريتيوم (وهي نظائر ثقيلة للهيدروجين تحتوي نواتها على واحدة أو اثنتين من النيوترونات على الترتيب، مع العلم أن ذرة الهيدروجين لا تحتوي على نيوترونات). في داخل كل حبيبة يكون الوقود محاطًا بمادة أخرى (ربما عنصر اليورانيوم). وأيضًا تكون حزمة من البروتون المضاد (المادة المضادة الموازية للبروتون المكونة لشبكة كهربائية مشحونة بشحنة سالبة عوضًا عن شحنة موجبة) موجهة بشكل مباشر نحو الحبيبات، وعندما يتم ضرب نواة اليورانيوم بواسطة البروتون المضاد يفنى كلاهما مولدين بذلك انشطار ذو طاقة عالية يُنتِج لهيب يُشعِل بدوره تفاعلات الاندماج في هذا الوقود. إن مثل هذا النوع من التفاعلات (على سبيل المثال نواتي ذرات الديتيريوم والتريتيوم تندمجان لتكوِّنا ذرة هليوم واحدة رباعية ونيوترون واحد) يرمي كميات هائلة من الطاقة التي قد تُسَخَّر لدَفع المركبة الفضائية بعدة طرق مختلفة.
البحث الذي قامت به ناسا عام 2010 وبمساعدة مجموعة التوري The Tauri Group أطلق عليه “بحث جبهات التكنولوجيا Technology Frontiers”. الفكرة الأساسية ليست جديدة، ففي سبعينيات القرن الماضي أجريت بحوث في الجمعية البريطانية للسفر بين الكواكب أطلق عليها مشروع ديدالوس Project Daedalus.
اقترح هذا المشروع استخدام صاروخ اندماجي لتغذية المركبة الفضائية بالطاقة، وإثارة مفاعلات ديدالوس الاندماجية تكون عن طريق إرسال حزم من الإلكترونات عوضًا عن إرسال حزم من البروتونات المضادة.
لم نصل إلى هدفنا بعد:
بالرغم من أن الاندماج باستخدام البروتونات المضادة يبدو كتقنية واعدة، إلا أنه هنالك بعض العقبات التي يجب علينا تجاوزها أولًا قبل أن تصبح هذه التقنية سهلة وبمتناول الاستخدام.
لربما أن أكبر تحدي هو الحصول على كمية كافية من البروتونات المضادة والتي يمكن إنتاجها بواسطة مسرعات الجسيمات، ومن ثم تخزين تلك البروتونات لمدة كافية للقيام برحلات فضائية طويلة المدى بشكل عملي.
ووفقًا لتقرير في صحيفة جبهات التكنولوجيا Technology Frontiers فإن الكمية المطلوبة لتغذية مركبة فضائية بالطاقة للقيام برحلة إلى كوكب المشتري هي 1.16 غرامًا. قد لا تبدو هذه الكمية كبيرة لكن في مراحل الإنتاج الحالية فإن كمية الإنتاج تقاس بمليارات الأجزاء من الغرام.
يقول هاي: “إن البروتون المضاد ذو تكفلة كبيرة جدًا، فبضعة غرامات منه قد تكلف عدة تريليونات من الدولارات”، ويضيف: “أنا أعتقد أن الإنتاج الكلي منذ خمسينيات القرن الماضي لحد الآن يقارب 10 نانوغرام من البروتون المضاد”. لكن علامات عمليات إنتاج البروتونات المضادة تُظهِر نسبة تقدم سريع حقًا، لذلك فإن هذه التقنية قد تكون الاكتشاف الجديد في أنظمة دفع المركبات الفضائية في حلول عام 2060 تقريبًا. وَوَرَدَ في ذات التقرير لصحيفة جبهات التكنولوجيا: “عن طريق إمداد ثابت للبروتونات المضادة والوقود النووي، يمكن للاندماج المسيّر بواسطة البروتون المضاد أن يوفر طاقة كافية ووفيرة لمحطات ومركبات فضائية كبيرة جدًا، وأيضًا تمديد مهام استكشاف الفضاء مع نظام طاقة صغير نسبيًا”.
فوفقًا لتقرير لناسا في عام 2010 فإن المركبات الفضائية المجهزة بطاقة الاندماج قد تصل كوكب المشتري في غضون أربعة أشهر ومن المحتمل أن تفتح لنا أبوابًا لاكتشافات في المجموعة الشمسية بواسطة رحلات مأهولة. لكن يجب تخطي عدد من العقبات وبالأخص عقبة إنتاج وتخزين المادة المضادة لجعل تلك التقنية فعالة بشكل عملي، إلا أن بعض الأخصائيين يتصورون أن الأمر يمكن أن يكون جاهزًا خلال نصف قرن أو شيء من هذا القبيل.
يقول جايسون هاي Jason Hay المحلل الأعلى لتكنولوجيا الفضاء لشركة الاستشارات المسماة بـ”مجموعة توري The Tauri Group” ومن خلال عرض قدمه في مجموعة ناسا لعمليات الفضاء المستقبلية: “ربما لن تكون هذه التقنية فعالة خلال الأربعين سنة القادمة بل حتى خمسين وربما ستين، وقد تكون حينها الشيء الذي سيكون له تأثير كبير على عمليات استكشاف الفضاء عن طريق تغيير الحسابات الشاملة للطاقة عند التخطيط للرحلات”.
طاقة الاندماج:
من المحتمل أن يتألف الوقود لهذا النوع من المركبات الفضائية التي تسير بواسطة الاندماج من حبيبات صغيرة من مادتي الديتيريوم والتريتيوم (وهي نظائر ثقيلة للهيدروجين تحتوي نواتها على واحدة أو اثنتين من النيوترونات على الترتيب، مع العلم أن ذرة الهيدروجين لا تحتوي على نيوترونات). في داخل كل حبيبة يكون الوقود محاطًا بمادة أخرى (ربما عنصر اليورانيوم). وأيضًا تكون حزمة من البروتون المضاد (المادة المضادة الموازية للبروتون المكونة لشبكة كهربائية مشحونة بشحنة سالبة عوضًا عن شحنة موجبة) موجهة بشكل مباشر نحو الحبيبات، وعندما يتم ضرب نواة اليورانيوم بواسطة البروتون المضاد يفنى كلاهما مولدين بذلك انشطار ذو طاقة عالية يُنتِج لهيب يُشعِل بدوره تفاعلات الاندماج في هذا الوقود. إن مثل هذا النوع من التفاعلات (على سبيل المثال نواتي ذرات الديتيريوم والتريتيوم تندمجان لتكوِّنا ذرة هليوم واحدة رباعية ونيوترون واحد) يرمي كميات هائلة من الطاقة التي قد تُسَخَّر لدَفع المركبة الفضائية بعدة طرق مختلفة.
البحث الذي قامت به ناسا عام 2010 وبمساعدة مجموعة التوري The Tauri Group أطلق عليه “بحث جبهات التكنولوجيا Technology Frontiers”. الفكرة الأساسية ليست جديدة، ففي سبعينيات القرن الماضي أجريت بحوث في الجمعية البريطانية للسفر بين الكواكب أطلق عليها مشروع ديدالوس Project Daedalus.
اقترح هذا المشروع استخدام صاروخ اندماجي لتغذية المركبة الفضائية بالطاقة، وإثارة مفاعلات ديدالوس الاندماجية تكون عن طريق إرسال حزم من الإلكترونات عوضًا عن إرسال حزم من البروتونات المضادة.
لم نصل إلى هدفنا بعد:
بالرغم من أن الاندماج باستخدام البروتونات المضادة يبدو كتقنية واعدة، إلا أنه هنالك بعض العقبات التي يجب علينا تجاوزها أولًا قبل أن تصبح هذه التقنية سهلة وبمتناول الاستخدام.
لربما أن أكبر تحدي هو الحصول على كمية كافية من البروتونات المضادة والتي يمكن إنتاجها بواسطة مسرعات الجسيمات، ومن ثم تخزين تلك البروتونات لمدة كافية للقيام برحلات فضائية طويلة المدى بشكل عملي.
ووفقًا لتقرير في صحيفة جبهات التكنولوجيا Technology Frontiers فإن الكمية المطلوبة لتغذية مركبة فضائية بالطاقة للقيام برحلة إلى كوكب المشتري هي 1.16 غرامًا. قد لا تبدو هذه الكمية كبيرة لكن في مراحل الإنتاج الحالية فإن كمية الإنتاج تقاس بمليارات الأجزاء من الغرام.
يقول هاي: “إن البروتون المضاد ذو تكفلة كبيرة جدًا، فبضعة غرامات منه قد تكلف عدة تريليونات من الدولارات”، ويضيف: “أنا أعتقد أن الإنتاج الكلي منذ خمسينيات القرن الماضي لحد الآن يقارب 10 نانوغرام من البروتون المضاد”. لكن علامات عمليات إنتاج البروتونات المضادة تُظهِر نسبة تقدم سريع حقًا، لذلك فإن هذه التقنية قد تكون الاكتشاف الجديد في أنظمة دفع المركبات الفضائية في حلول عام 2060 تقريبًا. وَوَرَدَ في ذات التقرير لصحيفة جبهات التكنولوجيا: “عن طريق إمداد ثابت للبروتونات المضادة والوقود النووي، يمكن للاندماج المسيّر بواسطة البروتون المضاد أن يوفر طاقة كافية ووفيرة لمحطات ومركبات فضائية كبيرة جدًا، وأيضًا تمديد مهام استكشاف الفضاء مع نظام طاقة صغير نسبيًا”.