Pesquisa sobre antimatéria avança e pode impulsionar propulsão espacial

A busca por métodos de propulsão espacial mais eficientes tem motivado pesquisadores ao redor do mundo. Enquanto foguetes fornecem grande força, mas com baixa eficiência, e propulsão elétrica e velas solares são eficientes, mas oferecem força limitada, a antimatéria surge como uma alternativa promissora. Um estudo recente da Universidade dos Emirados Árabes Unidos explora o potencial da antimatéria para propulsão espacial, abordando também os desafios para sua criação.

A antimatéria foi descoberta em 1932 pelo físico Carl David Anderson, ao observar pósitrons (antimatéria do elétron) em raios cósmicos, o que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física em 1936. Desde então, cientistas estudam suas propriedades, especialmente sua característica mais notável: a autoaniquilação. Quando antimatéria e matéria se encontram, ocorre uma aniquilação mútua, liberando grande quantidade de energia, principalmente na forma de raios gama e partículas de alta velocidade como pions e kaons.

Essa propriedade de aniquilação poderia ser utilizada para criar um sistema de propulsão eficiente. A energia liberada pela aniquilação de um grama de antiprotons equivale a 1,8 × 1014 joules, um valor 11 vezes maior que o combustível de foguetes e 100 vezes superior à densidade energética de reatores nucleares de fissão ou fusão. Segundo o estudo, um grama de anti-hidrogênio poderia teoricamente fornecer energia para 23 ônibus espaciais.

No entanto, a utilização prática da antimatéria enfrenta desafios significativos. Um dos maiores obstáculos é a necessidade de manter a antimatéria isolada da matéria comum, utilizando campos eletromagnéticos avançados para evitar a aniquilação. O maior tempo que cientistas conseguiram manter antimatéria em laboratório foi de apenas 16 minutos no CERN, em 2016, e com uma quantidade muito pequena de átomos, muito longe dos gramas ou quilos necessários para uma propulsão interestelar.

Outro grande desafio é a produção de antimatéria, que exige uma quantidade enorme de energia e, consequentemente, custos elevados. O Acelerador de Antiprótons do CERN, por exemplo, produz cerca de dez nanogramas de antiprotons por ano, a um custo de vários milhões de dólares. Estima-se que a produção de um grama de antimatéria demandaria 25 milhões de kWh de energia, o suficiente para abastecer uma pequena cidade durante um ano, e custaria mais de 4 milhões de dólares nas tarifas de eletricidade.

Devido aos altos custos e à complexidade da pesquisa, a área ainda é pouco explorada. A quantidade de artigos científicos sobre antimatéria aumentou de cerca de 25 em 2000 para entre 100 e 125 por ano, mas ainda é muito menor do que em outros campos de pesquisa como inteligência artificial, que gera cerca de mil artigos por ano. Essa disparidade se deve às limitações de financiamento devido aos altos custos e ao longo prazo para obter resultados práticos.

Apesar dos desafios, a possibilidade de alcançar velocidades próximas à da luz, que permitiriam o envio de humanos para outros sistemas estelares dentro de uma vida útil, continua motivando pesquisadores a buscar avanços na área. Tecnologias preliminares, como a fusão nuclear, podem diminuir o custo de energia e impulsionar as pesquisas que eventualmente levarão à criação de sistemas de propulsão baseados em antimatéria. A busca por novas fontes de energia, como a explorada em estudos sobre matéria escura, também pode ser crucial para viabilizar o desenvolvimento dessa tecnologia.

O estudo, publicado na ScienceDirect, detalha as dificuldades técnicas e o potencial da antimatéria na propulsão espacial.