Αστρονομία - Κινητήρεs αντιύληs

«Ξεκινήσαμε σαν περιπλανητές, και ακόμα είμαστε περιπλανητές. Έχουμε παραμείνει για πολύ μεγάλο διάστημα στην ακτή του Κοσμικού Ωκεανού. Είμαστε έτοιμοι να σαλπάρουμε για τα άστρα…»
 
Αν θελήσουμε να ψάξουμε τις αιτίες που οδήγησαν ένα σχετικά απροστάτευτο πρωτεύον θηλαστικό όπως είναι ο Άνθρωπος στο να έχει καταφέρει όλα όσα έχει καταφέρει, πολύ ψηλά στην λίστα θα εμφανιζόταν και η λαχτάρα της ανακάλυψης. Η διεύρυνση των οριζόντων και η ακόρεστη δίψα για μάθηση, για κατάκτηση νέων γνωστικών πεδίων, ωθούμενοι πάντοτε από την ακόρεστη και έμφυτη περιέργεια μας. Κάτι που συνοψίζει και η εισαγωγική φράση που ανήκει στον μεγάλο Carl Sagan. Η φράση αν θελήσουμε να κάνουμε μια αναγωγή σχεδόν κυριολεκτεί. Μια νησίδα, και μάλιστα ασήμαντη σε σχέση με το μεγαλείο του Διαστήματος αποτελεί η Γη. Ένας μικρός  απομονωμένος βράχος. Γύρω του, σε όποια κατεύθυνση και αν επιλέξει το μάτι, απλώνεται ένας αχανής και μάλλον αχαρτογράφητος ωκεανός. Μπορεί ακόμα να στεκόμαστε πολύ διστακτικά στην ακτή, και το κοντινό «κολύμπι» που κάναμε μέχρι την Σελήνη να μην είχε την ανάλογη συνέχεια, το τραγούδι των Σειρήνων όμως ηχεί πολύ δυνατά στα αυτιά πολλών από εμάς. Σε αντίθεση με τον μυθολογικό Οδυσσέα, δεν θέλουμε και δεν πρέπει να κλείσουμε τα αυτιά μας. Θέλουμε να πάμε κοντά στις Σειρήνες, να τις αγγίξουμε, να ακούσουμε το τραγούδι τους περισσότερο δυνατά από ποτέ. Στην συνωμοσία αυτή συμμετέχουν τα τεχνητά ανθρώπινα δημιουργήματα που μας μεταφέρουν εκπληκτικά δεδομένα και εικόνες, από κόσμους που έχουν ξεπεράσει πολλές φορές και την πλέον γόνιμη φαντασία μας.
                                            Μια δύσκολη υπόθεση

Ένα διαστρικό ταξίδι φυσικά δεν είναι καθόλου εύκολη υπόθεση. Μια πληθώρα παραγόντων το καθιστούν για την ώρα κάτι μακρινό, άλλα σίγουρα όχι ανέφικτο. Παράμετροι που ξεκινούν από την θωράκιση του πληρώματος απέναντι στις κοσμικές ακτινοβολίες, και τις τεράστιες ποσότητες που θα δεχθούν τα σώματα τους στην διάρκεια του ταξιδιού, και καταλήγουν μέχρι και τον κινητήρα που θα δώσει την απαιτούμενη ώθηση για να γίνει εφικτό αυτό το ταξίδι σε χρονική κλίμακα που θα είναι εντός του ανθρώπινου προσδόκιμου ζωής.  Κάτι περισσότερο αποδοτικό, και παράλληλα πολύ περισσότερο ισχυρό από πλευράς απόδοσης οφείλει να εφευρεθεί. Μπορεί να μην έχουμε ακόμα ξεφύγει από την λογική των πανάκριβων και από πολλές απόψεις άβολων πυραύλων προώθησης με υγρό καύσιμο, άλλα δεκάδες τεχνολογικές καινοτομίες είτε βρίσκονται στο στάδιο του σχεδιασμού, είτε έχουν δοκιμαστεί και δοκιμάζονται πειραματικά. Όλες τους έχουν σαν γνώμονα την αφενός μεν ταχύτερη μεταφορά μας στο Διάστημα, άλλα και την αφετέρου μείωση του όγκου των καυσίμων που ένα σκάφος είναι αναγκασμένο να κουβαλά.
                                                 Ο κινητήρας αντιύλης
 
Ένα μεγάλο, ίσως το μεγαλύτερο ζητούμενο στην υπόθεση της διαστημικής προώθησης έχει να κάνει με την αναλογία καυσίμου και απόδοσης. Η βέλτιστη απόδοση, με τον λιγότερο δυνατό όγκο καυσίμου. Ένας τέτοιος κινητήρας θα θυμίζει πολύ τον κινητήρα στρέβλωσης ( warp drive ) των σκαφών της σειράς Επιστημονικής Φαντασίας Star Trek. Αυτά τα σκάφη είναι ικανά να καλύπτουν απίστευτες αποστάσεις, εκατοντάδων, ακόμα και χιλιάδων ετών φωτός σε χρονικό διάστημα μηνών ή ακόμα και εβδομάδων. Μια τέτοια ταχύτητα δημιουργεί και μια σειρά άλλων παραδόξων, τα οποία όμως δεν θα αναλύσουμε εδώ. Η αρχή όμως της προώθησης μέσω αντιύλης δείχνει εφικτή, και βασίζεται στα τρομακτικά ποσά ενέργειας που εκλύονται από την αλληλεξουδετέρωση των σωματιδίων της ύλης ( της ύλης μας είναι γνωστή δηλαδή, και που απαρτίζει το Σύμπαν ) με τα αντίστοιχα «αρνητικά» τους που απαρτίζουν την αντιύλη. Το θεμελιώδες πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας έχει να κάνει με το γεγονός του ότι, ο όγκος της καύσιμης ύλης που απαιτείται είναι … εξωτικά μικρός, της τάξεως των ελάχιστων γραμμαρίων. Άλλα ας δούμε λίγο λεπτομερέστερα πώς λειτουργεί η μαγική αυτή διαδικασία. Το ζήτημα της αντιύλης προβληματίζει με πολλούς τρόπους τους επιστήμονες εδώ και αρκετές δεκαετίες. Αρχικά προβλέφθηκε από την εξίσωση του Άγγλου φυσικού Paul Dirac το 1928,για να ακολουθήσει το 1933 η ανακάλυψη του πρώτο αντισωματίδιου. Ένα από τα αγκάθια που θέτει η αντιύλη έχει να κάνει με την φαινόμενη ένδεια της στο Σύμπαν. Η αναλογία ανάμεσα στην αντιύλη και την κανονική ύλη, δείχνει απειροελάχιστα μικρή. Για να εξηγήσουμε το γιατί παραμένει τόσο ακριβοθώρητη, μάλλον θα πρέπει να ανατρέξουμε λίγες στιγμές μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Η θεωρία θέλει την ύλη και την αντιύλη να σχηματίστηκαν ταυτόχρονα. Φαίνεται ότι κάποιος μηχανισμός επέτρεψε στα σωματίδια της κανονικής ύλης να αποκτήσουν μια απειροελάχιστη, άλλα σημαντική αριθμητική υπεροπλία. Ικανή όμως να οδηγήσει σε «νίκη» της κανονικής ύλης και την σταδιακή οικοδόμηση του Κόσμου που γνωρίζουμε σήμερα. Τα σωματίδια της αντιύλης μπορούν να βρεθούν φυσικά σε απειροελάχιστες ποσότητες. Φυσικά κανένας ( υποθέτουμε ) πολιτισμός που σέβεται τον εαυτό του δεν θα ξεχυθεί σε ένα σαφάρι αναζήτησης ελεύθερων σωματιδίων αντιύλης στο Σύμπαν για να αποκτήσει καύσιμο ικανό να επιτελέσει τον σκοπό του. Το καλό σε αυτή την υπόθεση όμως είναι το ότι τα πολυπόθητα αυτά σωματίδια μπορούν να δημιουργηθούν τεχνητά.
                                                           
                                                              Πώς ;

Αυτό αφορά μια από τις εργασίες που επιτελούν οι μεγάλοι επιταχυντές σωματιδίων. Το γνωστό μας CERN, άλλα και το αμερικάνικο αντίστοιχο του Fermilab. Ναι, δημιουργούμε αντιύλη, άλλα σε ποσότητα που δεν μπορεί καν να επιστρατευθεί για διαστημική προώθηση. Εκτός όλων των άλλων τα αντισωματίδια είναι εξαιρετικά ασταθή καθώς συνηθίζουν να εξαφανίζονται σχεδόν ακαριαία. Επίσης αποτελεί μια εξαιρετικά δαπανηρή και ενεργοβόρα δραστηριότητα με τα μέσα που έχουμε σήμερα στην διάθεση μας. Δισεκατομμύρια watt ενέργειας, και δισεκατομμύρια δολάρια  ή όποια άλλη νομισματική μονάδα θελήσουμε να επιλέξουμε. Ακόμα και αν αυτό γίνει σήμερα εφικτό, τότε πρέπει να λυθεί ένα άλλο σοβαρό πρόβλημα. Αυτό της αποθήκευσης της για χρήση στον κινητήρα του σκάφους. Η επαφή ενός και μόνο σωματιδίου αντιύλης με την κανονική υλη όπως είπαμε μπορεί να απελευθερώσει τρομακτικά ποσά ενέργειας. Το να προσπαθήσει κανείς να τιθασεύσει τόση ενέργεια χρειάζεται εξαιρετικό ισχυρό μαγνητικό πεδίο, τόσο για να παραμείνει η αντίδραση ελεγχόμενη, όσο και για να αξιοποιηθεί αυτή στο έπακρο. . Αυτό φυσικά με δεδομένο το ότι έχει εξασφαλιστεί η τεχνική παραγωγής των αντισωματιδίων στο ίδιο το σκάφος, ιδίως όταν έχουμε να κάνουμε με διαστρικό ταξίδι, όπου η επάρκεια σε καύσιμα είναι μεγάλο ζητούμενο.
Όλες αυτές οι παράμετροι καθιστούν αυτή την εκπληκτική τεχνολογία, ως κάτι μακρινό και πέρα από τις σημερινές μας δυνατότητες. Αυτό φυσικά δεν σημαίνει ότι είναι και κάτι το οποίο θα παραμείνει δια παντός έξω από αυτές. Διάθεση πειραματισμού υπάρχει. Το πρόβλημα παραμένει η χρηματοδότηση, που θα οδηγήσει σε εκείνες ακριβώς τις τεχνολογικές καινοτομίες που θα επιτρέψουν την υλοποίηση της ιδέας. Άλλα ίσως πολύ περισσότερο να αποτελεί θέμα κατάλληλης βούλησης. Το είδος μας έχει να επιδείξει ουκ ολίγα ανάλογα «θάυματα» στην ιστορία του. Αναλογιστείτε απλά την κατάσταση των αρχών του περασμένου αιώνα. Η πρώτη σύντομη πτήση τεχνητού από τον Άνθρωπο δημιουργήματος έλαβε χώρα μόλις το 1903. 54 χρόνια αργότερα ο Σπούτνικ γινόταν ο πρώτος πρεσβευτής μας στο Διάστημα. Λίγα μόλις χρόνια αργότερα, ακολούθησε ο Γιούρι Γκαγκάριν, για να κλείσει η δεκαετία του ’60 με την θριαμβευτική προσελήνωση το 1969. «Καμία μηχανή βαρύτερη του αέρα δεν μπορεί να πετάξει», είχε δηλώσει μάλλον με στόμφο ο Λόρδος Κέλβιν το 1895. Μέσα σε τρείς γενιές η δήλωση του αυτή κατάντησε απόλυτα  απαρχαιωμένη, όσο και άστοχη. Κάποιοι είχαν την βούληση να προχωρήσουν τις εξελίξεις με έναν πρωτόγνωρο ρυθμό. Και έχει αποδειχθεί ικανή για πολλά και κάθε είδους άλματα.