Es el sistema con rendimiento energético mas alto con diferencia, 10^10 mas que la combustión de hidrógeno y 100 veces mas que la fusión o la fisión.
La aniquilación de un gramo de antimateria proporciona tanta energía como 23 tanques de combustible del Shuttle.
La antimateria se produce en los aceleradores como los de FNAL y el CERN, desgraciadamente solo se producen unos pocos nanogramos al año de antiprotones en estos aceleradores.
Considerando los valores de coste de energía producir un solo gramo costaría 62.5 billones de dólares.
Esto ha llevado a muchos a cuestionar el uso de antimateria como sistema viable de propulsión interplanetaria o interestelar.
Pero su afirmación se basa en dos grandes asunciones erróneas, que el costo de producir antimateria seguirá siendo igual de caro siempre(recordemos que la producción de uranio-235 era extremadamente cara al principio) y que se utilizara únicamente la antimateria como método de propulsión, que aunque es el sistema con mayor isp
, ignoran que existen métodos que aunque tengan menor isp, requieren cantidades de tan solo unos pocos microgramos.
Aumentar la producción a esa capacidades seria posible con algunas mejoras que aumentasen esa capacidad de crear y almacenar antimateria, esas mejoran requerirían una inversión de entre 3 10 mil millones de dolares.
Con esas mejoras el costo de producir de 1 a 100 microgramos de antimateria seria de 0.6 a 60 mil millones respectivamente.
Analicemos los 6 diferentes sistemas de propulsión que utilizan la antimateria.
Núcleo sólido: los antiprotones calientan un sólido compuesto de un metal refractario de alto numero atómico. El propelente se bombea al núcleo caliente y se expande por la tobera generando empuje.
Núcleo gaseoso: se sustituye el núcleo sólido por un gas, permitiendo mayores temperaturas y rendimientos.
Núcleo de plasma: el gas se permite que alcance temperaturas altísimas y que se ionice.
Núcleo radiado: se eliminan los problemas de calentar un fluido secundario, expulsando los productos de la aniquilación directamente desde el vehículo a velocidades cercanas a la de la luz(se refiere a los productos).
El sistema mas eficaz con diferencia.
Métodos catalizados por antimateria:
ACMF(micro fisión/fusion catalizada por antimateria): una pastilla de deuterio-titrio y uranio 238 se comprime con hazes de partículas y se irradia con hazes de baja intensidad de antiprotones, estos se absorben por los antiprotones e inician una reacción de fisión hiperneutronica que enciende el núcleo de D-T que se expande produciendo un empuje pulsado.
AIM(microfusion iniciada por antimateria): un plasma de antiprotones se comprime mediante campos magnéticos mientras que se inyectan gotas de D-T en el plasma. Los productos se redirigen por una tobera magnética para producir empuje.
En la grafica se descartan los de núcleo sólido y gaseoso, la cantidad de combustible en forma de antimateria es cercano al de plasma, pero su isp es cercano a los sistemas catalizados, vamos que tiene lo peor de los dos.
A bajas velocidades de misión el los sistemas ACMF y AIM son los mejores a la hora de reducir los gastos de antimateria.
Solo el sistema de núcleo radiado(beamed core) da velocidades cercanas a la de la luz(0.4c) pero requiere toneladas de antimateria, en cambio una nave de 10-100 toneladas llegaría en un año a Júpiter con el ACMF necesitando tan solo 1-10 microgramos, el AIM llegaría a la nube de Ort en tan solo 50 años con una carga de 100 kilos.
En los cálculos de combustible se tienen en cuenta la fracción de masa relativista y el factor de contracción de Lorentz-Fitzgerald.
En definitiva con un rendimiento de producción tres o cuatro ordenes de magnitud superiores a los actuales se podría crear las cimientos necesarios para poder realizar un sistema de transporte rápido por todo nuestro sistema solar.
Además pequeñas cantidades de antimateria se requieren para tomografías de diagnostico, nuevas terapias contra el cáncer y muchos avances que se están dando en medicina.
Quien dijo que investigar con aceleradores de partículas es un gasto inútil?
Mas información en el paper “Antimatter Production for Near-term Propulsión Applications” http://www.engr.psu.edu/antimatter/Papers/NASA_anti.pdf
Volvere a hablar de la antimateria en proximas entradas, en concreto de formas de producir o recolectar antimateria en fuentes naturales.
En la proxima entrada hablare de domos hinchables en la Luna, asteroides y planetas.
Saludos
