Маск делает ставку на антиматерию: сможет ли она привести человечество к звёздам?

Интересно, что эту точку зрения публично поддержал Jared Isaacman, который сегодня возглавляет NASA и ранее участвовал в коммерческих космических миссиях.

Главное преимущество антиматерии заключается в невероятной плотности энергии. Когда частицы вещества встречаются со своими античастицами — например, электрон с позитроном или протон с антипротоном, — происходит аннигиляция, при которой практически вся масса превращается в энергию в соответствии с формулой Эйнштейна E=mc².

По энергетической плотности антиматерия недостижима для любых других известных источников энергии. Она примерно в миллиард раз превосходит химическое ракетное топливо и на порядки эффективнее ядерного деления или термоядерного синтеза. Именно поэтому концепции антиматериальных двигателей регулярно появляются в проектах межзвёздных аппаратов.

Теоретически такой двигатель мог бы обеспечить скорости в десятки процентов от скорости света. Это позволило бы достичь внешних планет Солнечной системы за недели или месяцы вместо многих лет, а путешествие к ближайшей звезде — Alpha Centauri — могло бы занять несколько десятилетий вместо десятков тысяч лет при использовании современных технологий.

Однако между теорией и практикой лежит огромная пропасть.

Сегодня антивещество действительно производится в лабораториях, прежде всего в CERN. Учёные научились создавать и удерживать антипротоны и атомы антиводорода с помощью сложных магнитных ловушек, предотвращающих контакт антиматерии со стенками установки.

Но масштабы производства остаются микроскопическими. За всё время существования ускорительной физики человечество создало лишь ничтожные количества антивещества — измеряемые нанограммами. Стоимость одного грамма антиматерии оценивается в триллионы долларов, что делает её самым дорогим веществом на Земле.

Не менее сложной задачей является хранение топлива. Антиматерия не может соприкасаться ни с одним обычным материалом, поэтому её необходимо удерживать в электромагнитных ловушках в условиях глубокого вакуума и сверхнизких температур. Создание надёжного резервуара, способного хранить значительные объёмы антивещества во время длительного космического полёта, пока остаётся нерешённой инженерной проблемой.

Сложности возникают и с самим двигателем. Необходимо не просто вызвать аннигиляцию, а научиться точно управлять выделением энергии и эффективно преобразовывать её в направленную тягу. Пока ни одна экспериментальная установка даже не приблизилась к решению этой задачи.

Тем не менее исследования продолжаются. Недавно учёные из CERN впервые смогли транспортировать десятки антипротонов в специальной криогенной магнитной ловушке между лабораториями, что рассматривается как важный шаг к созданию инфраструктуры для работы с антивеществом.

Интерес к технологии проявляют и частные компании. Например, стартап Positron Dynamics разрабатывает концепции двигателей, использующих позитроны для создания тяги и повышения эффективности электрических двигательных установок.

В ближайшие десятилетия антиматерия вряд ли станет основой космонавтики — сначала человечеству предстоит освоить многоразовые ракеты, ядерные тепловые двигатели и, возможно, термоядерные реакторы. Однако если когда-либо возникнет задача отправить пилотируемую экспедицию к другим звёздам, антиматериальные двигатели действительно остаются одним из немногих известных вариантов, которые не противоречат законам физики и способны сделать такое путешествие практически осуществимым.