Un vaisseau spatial à antimatière comme celui-ci pourrait un jour raccourcir un voyage vers Mars de 11 mois à un mois. Découvrez la technologie actuelle des vols spatiaux dans ces images de navettes spatiales. Photo avec l'aimable autorisation de la NASA "Ingénierie, se tenir prêt pour lecteur de chaîne ." Avec cette commande, l'équipage "Star Trek" de l'U.S.S. Enterprise se préparait à lancer le vaisseau spatial à travers le cosmos à des vitesses supraluminiques. Warp Drive est une autre de ces technologies de science-fiction, comme la téléportation et le voyage dans le temps, qui ont une base scientifique. Il n'a tout simplement pas encore été atteint. Cependant, les scientifiques travaillent au développement d'un moteur de vaisseau interstellaire similaire au moteur matière-antimatière de l'Enterprise.
Aucun moteur n'est susceptible de générer des vitesses supraluminiques; les lois de la physique nous en empêchent, mais nous pourrons aller beaucoup plus vite que ne le permettent nos méthodes de propulsion actuelles. Un moteur matière-antimatière nous emmènera bien au-delà de notre système solaire et nous permettra d'atteindre les étoiles proches en une fraction du temps qu'il faudrait à un vaisseau spatial propulsé par un moteur à hydrogène liquide, comme celui utilisé dans la navette spatiale. C'est comme la différence entre conduire une voiture de course Indy et une Ford Pinto de 1971. Dans le Pinto, tu finiras par atteindre la ligne d'arrivée, mais cela prendra 10 fois plus de temps que dans la voiture Indy.
Dans cet article, nous regarderons quelques décennies dans l'avenir des voyages spatiaux pour examiner un vaisseau spatial antimatière , et découvrez ce qu'est réellement l'antimatière et comment elle sera utilisée pour un système de propulsion avancé.
Dans cette image composite de la nébuleuse du Crabe, la matière et l'antimatière sont propulsées presque à la vitesse de la lumière par le pulsar du Crabe. Les images proviennent de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et du télescope spatial Hubble. Photo de la NASA/Getty Images Ce n'est pas une question piège. L'antimatière est exactement ce que vous pourriez penser qu'elle est - l'opposé de la matière normale, dont est fait la majorité de notre univers. Jusqu'à tout récemment, la présence d'antimatière dans notre univers était considérée comme uniquement théorique. En 1928, physicien britannique Paul A.M. Dirac la célèbre équation d'Einstein révisée E=mc² . Dirac a déclaré qu'Einstein ne considérait pas que le "m" dans l'équation - la masse - pouvait avoir des propriétés négatives aussi bien que positives. L'équation de Dirac (E =+ ou - mc 2 ) a permis l'existence d'antiparticules dans notre univers. Les scientifiques ont depuis prouvé que plusieurs anti-particules existent.
Ces anti-particules sont, au sens propre, images miroir de la matière normale. Chaque antiparticule a la même masse que sa particule correspondante, mais les charges électriques sont inversées. Voici quelques découvertes d'antimatière du 20ème siècle :
Lorsque l'antimatière entre en contact avec la matière normale, ces particules égales mais opposées entrent en collision pour produire une explosion émettant un rayonnement pur, qui sort du point d'explosion à la vitesse de la lumière. Les deux particules qui ont créé l'explosion sont complètement anéanties, laissant derrière eux d'autres particules subatomiques. L'explosion qui se produit lorsque l'antimatière et la matière interagissent transfère la masse entière des deux objets en énergie. Les scientifiques pensent que cette énergie est plus puissante que toute autre qui peut être générée par d'autres méthodes de propulsion.
Donc, pourquoi n'avons-nous pas construit un moteur de réaction matière-antimatière ? Le problème avec le développement de la propulsion d'antimatière est qu'il y a un manque d'antimatière existant dans l'univers. S'il y avait des quantités égales de matière et d'antimatière, nous verrions probablement ces réactions autour de nous. Puisque l'antimatière n'existe pas autour de nous, nous ne voyons pas la lumière qui résulterait de sa collision avec la matière.
Il est possible que les particules aient été plus nombreuses que les anti-particules au moment du Big Bang. Comme indiqué ci-dessus, la collision des particules et des anti-particules détruit les deux. Et parce qu'il y a peut-être eu plus de particules dans l'univers pour commencer, c'est tout ce qui reste. Il n'y a peut-être pas d'antiparticules naturelles dans notre univers aujourd'hui. Cependant, les scientifiques ont découvert un dépôt possible d'antimatière près du centre de la galaxie en 1977. Si cela existe, cela signifierait que l'antimatière existe naturellement, et la nécessité de fabriquer notre propre antimatière serait éliminée.
Pour l'instant, nous devrons créer notre propre antimatière. Heureusement, il existe une technologie pour créer de l'antimatière grâce à l'utilisation de collisionneurs de particules à haute énergie, également appelés « briseurs d'atomes ». Briseurs d'atomes, comme le CERN, sont de grands tunnels bordés de puissants superaimants qui tournent autour pour propulser des atomes à des vitesses proches de la lumière. Lorsqu'un atome est envoyé à travers cet accélérateur, il percute une cible, créer des particules. Certaines de ces particules sont des antiparticules qui sont séparées par le champ magnétique. Ces accélérateurs de particules à haute énergie ne produisent qu'un ou deux picogrammes d'antiprotons par an. Un picogramme est un trillionième de gramme. Tous les antiprotons produits au CERN en un an suffiraient à allumer une ampoule électrique de 100 watts pendant trois secondes. Il faudra des tonnes d'antiprotons pour voyager vers des destinations interstellaires.
Un vaisseau spatial à antimatière comme celui de ce concept d'artiste pourrait nous transporter au-delà du système solaire à des vitesses incroyables. Photo avec l'aimable autorisation du Laboratoire de science des particules énergétiques de la Penn State University La NASA n'est peut-être qu'à quelques décennies de développer un vaisseau spatial à antimatière qui réduirait les coûts de carburant à une fraction de ce qu'ils sont aujourd'hui. En octobre 2000, Les scientifiques de la NASA ont annoncé les premières conceptions d'un moteur à antimatière qui pourrait générer une poussée énorme avec seulement de petites quantités d'antimatière pour l'alimenter. La quantité d'antimatière nécessaire pour alimenter le moteur pour un voyage d'un an vers Mars pourrait être aussi faible qu'un millionième de gramme, selon un article paru dans le numéro de ce mois-ci du Journal of Propulsion and Power.
La propulsion matière-antimatière sera la propulsion la plus efficace jamais développée, parce que 100 pour cent de la masse de la matière et de l'antimatière sont convertis en énergie. Quand la matière et l'antimatière se heurtent, l'énergie dégagée par leur annihilation libère environ 10 milliards de fois l'énergie que l'énergie chimique telle que la combustion de l'hydrogène et de l'oxygène, le genre utilisé par la navette spatiale, libère. Les réactions matière-antimatière sont 1, 000 fois plus puissante que la fission nucléaire produite dans les centrales nucléaires et 300 fois plus puissante que l'énergie de fusion nucléaire. Donc, les moteurs matière-antimatière ont le potentiel de nous emmener plus loin avec moins de carburant. Le problème est de créer et de stocker l'antimatière. Un moteur matière-antimatière comporte trois composants principaux :
Les anneaux de stockage sur le vaisseau spatial contiendront l'antimatière. Photo avec l'aimable autorisation du Laboratoire de science des particules énergétiques de la Penn State University Environ 10 grammes d'antiprotons suffiraient à envoyer un vaisseau spatial habité sur Mars en un mois. Aujourd'hui, il faut près d'un an pour qu'un vaisseau spatial sans pilote atteigne Mars. En 1996, les Arpenteur mondial de Mars a mis 11 mois pour arriver sur Mars. Les scientifiques pensent que la vitesse d'un vaisseau spatial propulsé par la matière-antimatière permettrait à l'homme d'aller là où aucun homme n'est allé auparavant dans l'espace. Il serait possible de faire des voyages à Jupiter et même au-delà de l'héliopause, le point auquel le rayonnement du soleil se termine. Mais il faudra encore longtemps avant que les astronautes demandent au barreur de leur vaisseau spatial de les emmener à la vitesse de distorsion.
