Chegar rapidamente a lugares no espaço tem sido o objetivo da pesquisa de propulsão há muito tempo. Os foguetes, nosso meio mais comum de fazer isso, são ótimos para fornecer muita força, mas extraordinariamente ineficientes. Outras opções, como a propulsão elétrica e a navegação solar, são eficientes, mas oferecem pouca força, embora por muito tempo. Assim, os cientistas há muito sonham com um terceiro método de propulsão – um que pudesse fornecer força suficiente durante um tempo suficientemente longo para alimentar uma missão tripulada para outra estrela numa única vida humana. E isso poderia, teoricamente, acontecer usando uma das substâncias mais raras do universo – a antimatéria.
Um novo artigo de Sawsan Ammar Omira e Abdel Hamid I. Mourad, da Universidade dos Emirados Árabes Unidos, analisa as possibilidades de desenvolver uma unidade espacial usando antimatéria e o que torna tão difícil criá-la. A antimatéria foi descoberta inicialmente em 1932, quando o físico Carl David Anderson observou pósitrons – a forma antimatéria de um elétron – em raios cósmicos, passando-os através de uma câmara de nuvens. Ele ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1936 por sua descoberta. Demorou 20 anos para criá-lo artificialmente pela primeira vez.
Desde então, a antimatéria tem sido cutucada e estimulada de todas as maneiras que os cientistas poderiam imaginar – inclusive literalmente, mas isso causa aquilo pelo qual a antimatéria é mais famosa – a auto-aniquilação. Quando um próton de antimatéria entra em contato com prótons ou nêutrons da matéria normal, eles se aniquilam e liberam uma combinação de energia (normalmente na forma de raios gama) e também partículas de alta energia e vida curta, conhecidas como píon e kaon. que por acaso viajam a velocidades relativísticas.
Então, em teoria, uma nave poderia conter antimatéria suficiente para criar intencionalmente esta explosão de aniquilação, usando as partículas relativísticas como forma de impulso e potencialmente usando os raios gama como fonte de energia. A quantidade total de energia liberada de um grama de antiprótons sendo aniquilados é 1,8×1014, 11 ordens de magnitude mais energia do que o combustível de foguete e até 100 vezes maior densidade de energia do que uma fissão nuclear ou reator de fusão. Como afirma o artigo, “um grama de anti-hidrogénio poderia idealmente alimentar 23 vaivéns espaciais”.
Tudo isso levanta a questão – por que ainda não temos esses incríveis sistemas de propulsão? A resposta simples é que é difícil trabalhar com antimatéria. Uma vez que se auto-aniquilará com qualquer coisa que toque, deve ser suspenso num campo de contenção electromagnética avançado. O tempo mais longo que os cientistas conseguiram fazer isso foi cerca de 16 minutos no CERN, em 2016, e mesmo isso foi apenas da ordem de alguns átomos – não os gramas ou quilogramas necessários para sustentar um sistema de propulsão interestelar.
Além disso, são necessárias quantidades absurdas de energia para criar antimatéria, o que a torna cara. O Antiproton Decelerator, um enorme acelerador de partículas do CERN, produz cerca de dez nanogramas de antiprótons por ano a um custo de vários milhões de dólares. Extrapolando isso, a produção de um grama de antimatéria exigiria algo como 25 milhões de kWh de energia – o suficiente para abastecer uma pequena cidade durante um ano. Também custaria mais de 4 milhões de dólares às tarifas médias de eletricidade, tornando-a uma das substâncias mais caras do planeta.
Dadas estas despesas e a enorme escala da infra-estrutura necessária para o fazer, a investigação sobre antimatéria é relativamente limitada. Cerca de 100-125 artigos são produzidos por ano sobre o assunto, aumentando drasticamente em relação aos cerca de 25 em 2000. No entanto, isso se compara a cerca de 1.000 artigos por ano sobre grandes modelos de linguagem, uma das formas mais populares de algoritmos que impulsionam o atual boom da IA. Por outras palavras, a despesa global e o horizonte relativo de longo prazo sobre qualquer pagamento limitam o montante do financiamento e, portanto, os avanços na criação e armazenamento de antimatéria.
Isso significa que provavelmente levará algum tempo até que terminemos com uma nave de antimatéria. Poderemos até precisar de criar algumas tecnologias preliminares de produção de energia, como a fusão, que poderiam reduzir significativamente o custo da energia e até permitir a investigação que acabaria por nos levar até lá. No entanto, a possibilidade de viajar a velocidades quase relativísticas e potencialmente levar humanos reais a outra estrela durante uma única vida é um objectivo ambicioso que os entusiastas do espaço e da exploração em todo o mundo continuarão a perseguir, não importa quanto tempo demore.
Saber mais:
Sawsan Ammar Omira e Abdel Hamid I. Mourad – Futuro das aplicações de produção, armazenamento, controle e aniquilação de antimatéria em tecnologias de propulsão
UT – É oficial, a antimatéria cai na gravidade, não sobe
UT – Existem galáxias de antimatéria?
UT – Espectro de Antimatéria Observado pela Primeira Vez
Imagem principal:
Concepção artística de um sistema de foguete de antimatéria.
Crédito – NASA/MFSC
