A mérnökök és a tudósok évtizedek óta dolgoznak azon, hogy olyan hajtóművet fejlesszenek ki, amely egyetlen emberöltő alatt képes eljutni egy távoli csillaghoz. Persze akadnak alternatívák, ilyen a több generációt kiszolgáló, az űr végtelen magányában lassan haladó űrhajó, vagy a személyzet hibernálása.

A legelegánsabb megoldás, azonban a “végső hajtómű” lenne. A jelenlegi rakétatechnológia ugyanis bár elég erős ahhoz, hogy a segítségével elérjük a szökési sebességet, de rendkívül kevéssé hatékony. Az elektromos hajtóművek és a napvitorlák esetén pedig épp ellenkező a probléma: ezek ugyan energiatakarékosak, de túl gyenge tolóerőt biztosítanak. De akkor mi lehet a megoldás?

Itt jön képbe az antianyag.

Az Egyesült Arab Emírségek Egyetemének kutatói, Sawsan Ammar Omira és Abdel Hamid I. Mourad a nemrégiben megjelent tanulmányukban az antianyag-hajtómű mögötti elméletet, valamint az azt övező óriási nehézségeket járja körbe – miképp arról a Science Alert cikke is beszámol. Az antianyagot először 1932-ben észlelték, amikor Carl David Anderson pozitronokra – az elektron antirészecskéire – bukkant a kozmikus sugárzásban. Anderson a felfedezéséért mindössze négy évvel később el is nyerte a fizikai Nobel-díjat. Az antianyag laboratóriumi előállítására azonban további két évtizedet kellett várni.

Amikor az antianyag érintkezésbe kerül a normál anyaggal, akkor ezek megsemmisítik egymást, nagy energiájú gamma-sugárzást és rendkívül energikus, bár rövid életű részecskéket (például pionokat és kaonokat) hozva létre. Ezek relativisztikus sebességgel repülnek szét. Elméletben tehát egy űrhajó hasznosíthatná ezt a folyamatot: az anyag-antianyag reakciók irányított felhasználásával a felszabaduló energiát tolóerővé lehetne alakítani, miközben a gamma-sugarak az űrhajó fedélzeti rendszereinek energiaellátását biztosíthatnák. A folyamat elméleti alapja, hogy az antianyag-megsemmisülés energiasűrűsége egészen kivételes. Egy gramm antiproton megsemmisítése mintegy 1,8 × 10 a 14-en joule energiát szolgáltat, ami jelentősen felülmúlja a kémiai vagy akár a nukleáris reakciók energiasűrűségét. Ez a hatalmas energiamennyiség akár több személyzettel végrehajtott kilövéshez is elegendő lehet.

Mindez sci-finek hangzik? Az is – szóval nézzük a problémákat! A legnagyobb probléma az antianyag előállítása és tárolása. Az antianyagot elektromágneses csapdákban lehet csak tárolni, mivel amint bármilyen közönséges anyaggal érintkezik, értelemszerűen és a fentebb leírtaknak megfelelően azonnal megsemmisül. Eddig a leghosszabb stabil befogás körülbelül 16 percig tartott, és akkor is csak néhány atomról volt szó.

További nehézséget jelent, hogy az antianyag létrehozása rendkívül energiaigényes és költséges folyamat. A jelenlegi technológiával csupán a gramm töredékét tudják előállítani, és azt is csillagászati összegekért. Egy gramm antianyag előállítása ugyanis annyi energiát igényel, hogy az több millió dolláros kiadást jelent. A hatalmas költségek és az óriási infrastruktúraigény magasodik tehát a leginkább akadályként az antianyag-hajtóműhöz vezető úton.

Mindez azért nem feltétlen jelenti, hogy az antianyag-hajtómű a fantázia birodalmában reked örökre: a jövő energiatermelési módszereinek fejlődése – például a kereskedelmi fúziós reaktorok – idővel csökkentheti a költségeket és segíthet megoldani a most még kibogozhatatlanul komplexnek tűnő technológiai problémákat. Vagyis, mint a tudomány és a technológia világában általában, inkább van ok optimistának lenni, mint lemondóan legyinteni erre a találmányra – tűnjön is jelenleg bármennyire távolinak.

(Kép: NASA/MFSC)