Por qué los propulsores de antimateria son el futuro de la exploración espacial

No hay nave estelar que aguante. Los propulsores de antimateria son la esperanza y el futuro de la exploración espacial. Como explica Casey Handmer, CEO de Terraform Industries, en su blog, la tecnología actual de cohetes no basta para llevarnos a otros mundos (y menos de vuelta a casa). Claro que aún quedan algunos pequeños problemas, pero nada que un nuevo «Proyecto Manhattan» no pueda resolver.

Más allá de los límites de los propulsores químicos

Hoy en día, lo que impulsa nuestros vehículos al espacio es principalmente la propulsión química. Un sistema que genera un enorme empuje, pero consume todo el combustible en cuestión de segundos y no es eficaz para viajes largos. Otro modo es la propulsión iónica, utilizada por algunos satélites, muy eficaz pero con un empuje tan débil que se tardarían siglos en mover grandes naves. Lo que hace falta para convertirse en una especie interplanetaria es una tecnología que ofrezca a la vez un gran empuje y una gran eficacia.

Aquí es donde entra en juego la antimateria.

La antimateria, cuando se encuentra con la materia ordinaria, se aniquila por completo, convirtiendo la masa en energía según la famosa ecuación de Einstein, E=mc². Y como c² es un número extremadamente grande (aproximadamente10¹⁷), una ínfima cantidad de masa puede convertirse en una enorme cantidad de energía. Producida en la Tierra, en definitiva, sería una forma de energía extremadamente condensada en potencia, fácil de transportar al espacio. Baste decir», escribe Handmer, «que la capacidad de 1.3 TW de la red eléctrica estadounidense, si se utilizara durante todo un año y se condensara en antimateria, solo pesaría 227 kg».

Lo que Handmer propone es un plan audaz: un verdadero programa de desarrollo acelerado de propulsores de antimateria, algo parecido al «Proyecto Manhattan» que condujo a la era atómica. ¿El objetivo? Hacer posible el viaje rápido a Marte, Júpiter, Saturno e incluso a estrellas cercanas. En la práctica, sin embargo, hay que resolver tres grandes retos: la producción, el almacenamiento y la utilización.

Cómo producir antimateria

Ya somos capaces de producir antimateria, pero el proceso es increíblemente ineficiente (la eficiencia es de aproximadamente 0.000001%) y caro, ya que requiere grandes aceleradores de partículas y anillos de almacenamiento en el vacío. Además, solo somos capaces de crear unos pocos miles de átomos al día. El margen de mejora, sin embargo, es enorme, como se ha demostrado recientemente en el CERN, donde un experimento multiplicó por ocho la eficiencia del proceso.

Cómo almacenar la antimateria

¿Cómo almacenar algo que explota en cuanto entra en contacto con cualquier otra cosa? Los contenedores electromagnéticos actuales son enormes, pesados y complejos, no aptos para aplicaciones en cohetes. Una solución conceptualmente sencilla podría ser el confinamiento electrostático en dispositivos similares a los utilizados para las computadoras cuánticas: pequeñas cámaras frías de vacío donde el antihidrógeno se almacena en forma de cristales de hielo o gotitas líquidas, atrapadas en suspensión por campos eléctricos. Un sistema así, según el experto, podría probarse ya con hidrógeno normal, simplemente invirtiendo la carga del sistema de contención, y costaría menos de un millón de dólares.

Cómo utilizar la antimateria en un propulsor

No basta con hacer explotar la antimateria. Otro gran problema es la transducción, es decir, convertir esa energía generada (principalmente rayos gamma) en empuje. Habría varias maneras, pero una idea prometedora, la que permitiría salir del sistema solar, es utilizar la antimateria para desencadenar la fisión del uranio. En este escenario, de acuerdo con el técnico, «un pequeño cañón de electrones de rayos catódicos modula la carga superficial de una gota almacenada de antihidrógeno refrigerado criogénicamente, fisionando antiprotones. Éstos pasan a través de un inyector y se encuentran con pequeñas gotas de U-238 fundido (la forma natural del uranio inerte) […]. Los nucleo productos de la fisión se expanden rápidamente hacia el exterior, chocando con millones de moléculas de vapor parcialmente disociadas en una zona compacta, sobrecalentando los gases de escape. Los gases de escape se expanden, generando un gran empuje a gran velocidad […]».

Con este sistema, con apenas 45 gramos de antimateria y 10 kg de uranio (para un espacio ocupado total de solo 500 centímetros cúbicos), se podría propulsar una nave espacial del tamaño de la Starship hasta Plutón y volver en menos de veinte años. Si el U-238 se enriqueciera con cerca de un 20% de U-235, podría crearse un efecto de amplificación que reduciría la necesidad de antimateria a solamente 0.5 g.

Artículo originalmente publicado en WIRED Italia. Adaptado por Mauricio Serfatty Godoy.