과학자들이 내행성 탐사를 이끌 수 있는 미래의 기술을 찾고 있다.
우주비행사들이 달에는 갔지만 더 많은 추진력과 시간을 필요로하는 그런 여행 때문에 거시적으로 다른 행성들에는 갈 수 없다.
나사의 연구자들은 이를 해결하기 위해 추진 위치에너지를 위해 반물질을 연구하고 있다. 이것의 폭발적인 에너지는 언젠가 먼 우주로의 여행을 가능하게 할 수 있다. 작은 양으로 우주 비행선의 주 엔진에 연료를 공급할 것이다.
"우리는 오직 1그램 혹은 빗방울 만큼에 해당하는 반물질의 에너지에 동등한 양의 에너지를 가지고 있지요." 라고 나사의 MSFC에 있는 과학자 죠지 슈미트는 말했다.
사용되고 있는 화학 추진계와 비교되는 반물질 에너지는 화성을 다녀오는데 거의 2년이 걸리는 것을 몇 주라는 단위로 여행 시간을 절감할 것이다.
공간을 차지하고 있는 물질들은 양성자, 중성자와 전자와 같은 원자와 원자구성요소로 이루어져 있다. 자연에 있는 각각의 기본 입자에 대해서는 반입자들이 존재하고 있다. 그들은 거의 동일한 비율을 이루고 있지만, 일부 중요한 특징은 상반된다. 일례로, 양성자와 반양성자는 같은 질량을 가졌으나, 전하들은 반대이다.
물질입자가 반물질 입자와 접촉하게 되면, 그들은 소멸되면서 운동에너지를 생성한다.
"반입자와 입자가 소멸되면서 얻는 에너지는 화학 연소보다 약 100억배에 해당합니다" 슈미트는 말했다.
그러나 그 어떤 누구도 어디서 반물질이 생성되는지 모르기 때문에 만들어야만 한다. 과학자들은 니켈로 만들어진 타겟에 양성자를 광속에 가깝게 가속시켜 충돌시키므로써 반물질은 만든다. 마사는 반물질을 저장하기 위한 유동적인 트랩을 만들었다. 언젠가 로켓의 발사장소로 그 폭발적인 물질을 운송하는 장치로 사용되기를 희망한다.
개발 단계동안 우주국의 목표는 1조개의 입자를 트랩에 모으는 것이다. 그러나 그 양은 60W의 전구를 단지 5초간 밝힐 수 있기에만 충분한 양이다. 그 생성 과정은 어렵고 비싸다. 세계에서 가장 거대한 반물질 제작장소인 FNAL(일리노이주의 Batavia에 있는)은 8천만달러를 들여 1년에 단지 10억분의 1그램을 만든다. 그런 비율로 따지면, 1그램을 만드는데 백만년의 시간과 8경원이 소요된다. 불행하게도, 우주왕복선은 가까운 별로 여행하기 위해서는 그램 단위가 아닌 몇 파운드 단위가 필요하다. 1파운드는 454그램에 해당한다.
"이것은 현재 초기단계입니다. 어떻게 물체들이 동작을 하느냐에 대한 개념인거죠. 차후 20년 혹은 30년 안에 여행을 실현시키려는 기술이 아닙니다. 이것은 매우 미래의 기술이지요." 페르미 연구소의 associate director인 Stephen Holmes가 말했다.
오늘날 반물질은 진단을 위한 의학 영상 시스템에 쓰이고 있다. 그러나 질병을 대처하는데 더 큰 희망을 줄 수 있다. 반물질은 화성을 여행하는데 쓰이기 전에 의학용으로 처음 쓰일 것이다. 과학자들은 암의 종양을 죽이는데 X선보다 훨씬 효과적일 것이라 생각한다.의학 연구자들에 따르면 이 응용은 10년에서 15년 이내에 이루어질 수 있다고 한다.
"반물질은 이 분야에서 틀림없이 가능성을 가지고 있습니다."뉴욕에 있는 Memorial Sloan-Kettering 암 센터에서 핵 의학 물리분야의 티모시 박사는 말했다.
양성자가 반양성자를 만났을 때, 일어날 소멸 때문에 지역 조직에 더 많은 에너지를 전달할 것이다. 의문이라면 어떻게 잘 맞추어서(필요한 부분에) 우리가 원하는 대로 사용할 수 있는지 없는가이다."
천체에 관해서는, 과학자들은 과학적 상상으로부터 50년에서 100년 이내로 반물질을 추진력으로 변형하기를 희망한다.