Inimkond vaatab kosmosesse kui lõputusse avarusse, kus peituvad meie tuleviku lootused ja väljakutsed, kuid tegelikkus tuletab valusalt meelde, et oleme oma tehnoloogiliste võimaluste piiridesse aheldatud. Rakett, mis viis inimesed Kuu juurde, näib täna kui muistne purjelaev, mis suudab vaevu jõuda lähimate „kosmiliste kallasteni“. Kui soovime veel selle põlvkonna eluajal lennata Marsile, Jupiterile või veel kaugemale, on vaja tõelist tehnoloogilist murrangut. Julgemate visonääride sõnul võib hüpe galaktilisse ajastusse alata antimaterjast. Nii usub ka Terraform Industries juht Casey Handmer, kes on välja käinud ambitsioonika antimaterjal põhineva programmi visiooni, mida ta nimetab uueks „Manhattani projektiks“. Tema idee on koordineeritud, tohutu mastaabiga teadusprogramm, mis võiks sütitada võimsaima jõuallika, mida inimkond seni tunneb.
Miks peetakse antimaterjat universumi puhtaimaks ja võimsaimaks energiaallikaks?
Antimaterja on justkui meie maailma peegelpilt. Igal tavalise aine osakesel on antimaterja „kaksik“, vastupidise laenguga, kuid sama massiga. Kui need kaks maailma kohtuvad, lõpeb kõik hetkega – kogu mass kaob ning muutub puhtaks energia sähvatuseks. See protsess, mida kirjeldab Einsteini valem E=mc², vabastab ligikaudu tuhat korda rohkem energiat kui tavaline tuumareaktsioon.
Sellest hiiglaslikust võimsusest sünnib ahvatlev lubadus: vaid mõned grammid sellist kütust võiksid avada tee kaugetele planeetidele, ilma hiiglaslike kütusepaakide või aastakümneid kestvate lendudeta.
Koos selle lubadusega tulevad aga ka hiiglaslikud raskused. Praegu on antimaterja tootmine hämmastavalt ebaefektiivne – nii ebaefektiivne, et selle võrdlemine kosmoselendudega oleks nagu püüda täispuhutavat õhupalli täita läbi väikese auguga kohvikoti. Maailma suurimad osakeste kiirendid, näiteks CERN, on võimelised tootma vaid tuhandeid antihüdrogeeni aatomeid päevas ning kogu protsessi kasutegur jääb mikroskoopilise 0,000001% kanti.
Ometi on ka selles keerulises valdkonnas näha esimesi läbimurdeid: CERN on hiljuti suutnud tootmise efektiivsust ühe ainsa protseduurimuudatusega suurendada kaheksa korda. Kui lähiaastatel õnnestuks saavutada veel mitu sarnast hüpet, võiks mängureeglid hakata muutuma väga kiiresti.
Suurim väljakutse – kuidas hoida seda, mis hävitab kõik, mida puudutab?
Antimaterjat ei saa hoida tavalises anumas. See hävitaks end hetkega, kui puutuks kokku millegi tavalisest ainest koosnevaga. Seetõttu arendavad teadlased nn elektrostaatilisi lõkse – sügavas vaakumis ja madalatel temperatuuridel töötavaid kambreid, kus väikesed antihüdrogeeni hulgad hoitakse sõna otseses mõttes õhus rippumas, neid paigal hoidvate täpselt häälestatud elektriväljade abil.
See on nagu püüdlus hoida välgunoolt sõrmede vahel – äärmiselt keeruline, kuid teoreetiliselt võimalik.
Antimaterja rakettmootor – kuidas muuta häving tõukejõuks?
Kolmandaks võtmeküsimuseks muutub mootor ise: kuidas muuta antimaterja vabastatud energia tõhusaks tõukejõuks? Üks lihtsam mudel näeb ette, et hävinemisest vabanev energia kuumutab ülitugevat plokki, mille kaudu suunatakse läbi töökeskkond (näiteks gaas), mis seejärel suure kiirusega väljub ja tekitab tõukejõu.
Veel põnevamad ideed seonduvad antiprotonite kasutamisega omamoodi „süütenöörina“. Need võiksid käivitada uraan-238 tuumade lagunemist ning saadud energiat saaks rakendada tõukejõu loomiseks, mis oleks korduvalt efektiivsem kui ükski tänane tehnoloogia. Nii kasutataks antimaterjat mitte raiskavalt, vaid äärmiselt säästlikult.
Kui palju antimaterjat on vaja lennuks Pluutole? Üllatavalt vähe
Handmer toob välja arvutused, mis võivad esmapilgul kõlada nagu ulme, kuid tuginevad päris füüsikaseadustele. Reisi jaoks Pluutole ja tagasi – missiooniks, mis kestaks vähem kui kakskümmend aastat – oleks vaja vaid umbes 45 grammi antimaterjat ja ligi 10 kilogrammi uraan-238. Kõik see mahuks ligikaudu pooleliitrisesse anumasse.
See number on muljetavaldav, sest praegu peavad mis tahes kaugete planeetide suunas saadetavad kosmosesondid kaasa võtma tonne kütust. Antimaterja lubab missioone, kus mootor on ühtaegu väike, kerge ja enneolematu võimsusega.
Uus „Manhattani projekt“ – visioon, mis lõhestab teadlaskonda
Handmeri sõnul võiks koordineeritud programm, mis meenutaks 20. sajandi keskpaiga aatomipommi arendusprojekti, viia kosmosevallutuse täieliku murranguni. Kui antimaterja tootmise kasutegur kasvaks vähemalt 0,01% tasemele, muutuksid lennud Marsile, Jupiterile või Saturnile realistlikeks, mitte pelgalt ulmekirjanduse teemaks. Veel enam, selliste missioonide eelarved võiksid Handmeri hinnangul jääda tänaste kosmoseagentuuride rahaliste võimaluste piiridesse.
Kriitikud on aga ettevaatlikud ja sageli otse välja öeldes skeptilised. Antimaterja tootmine on praegu äärmiselt energiamahukas. Et toota energiakogus, mis oleks võrdne ühe Starshipi raketi kütusepaagi (71,5 teradžouli) energiaga, kuluks olemasoleva tehnoloogia juures kogu USA elektritoodangut ligikaudu 153 tunni jooksul ning maksumus küüniks hoomamatute triljonite dollariteni. Sellised kulud näivad praeguste standardite järgi täiesti ebarealistlikud.
Samal ajal tuletab ajalugu meelde, et tehnoloogilised läbimurded saavad sageli alguse esmapilgul pöörasest ideest, millele järgnevad ootamatud meetodite ja lahenduste avastused. Kui antimaterja tootmine muutuks kas või tuhat korda efektiivsemaks, võib juhtuda, et just 21. sajandil saadame esimesed sondid teiste tähtedeni jõudvatesse süsteemidesse veel enne, kui nende missioonide planeerijad on Maalt lahkunud.
Fotod on illustreerivad © Canva.
