Positron Dynamics y su promesa de motores de antimateria para vuelos interplanetarios

Por Francisco R. Villatoro, el 24 abril, 2019. Categoría(s): Ciencia • Noticias • Personajes • Recomendación • Science ✎ 11

¿Se puede usar la antimateria para fabricar un motor para vuelos interplanetarios? La empresa Positron Dynamics creada por el físico Ryan Weed en 2016 así lo pretende; más aún, enviar una sonda a Marte propulsada por un motor de positrones en la década de 2030. La aniquilación de materia y antimateria es el proceso más eficiente para generar energía. Por desgracia, fabricar antimateria requiere mucha energía y su almacenamiento mucho volumen. Lo evita un motor a reacción cuya fuente sea un radioisótopo, como el kriptón-79, que emite positrones de forma continua. Pero viajar a Marte requiere generar una enorme cantidad de positrones, unos mil billones por segundo para acelerar a unos 10 m/s² (1 g) hacia Marte. ¿Se podrá lograr algún día?

Los positrones del kriptón-79 tienen demasiada energía. Positron Dynamics propone reducir su energía con un moderador (que ya ha sido patentado, pero que no funciona demasiado bien, así que se está investigando en un nuevo diseño). Tras el moderador los positrones colisionan contra un bloque de deuterio, emitiendo neutrones y partículas cargadas que abandonan el motor; por el principio de acción y reacción, el motor se mueve en dirección opuesta. Los neutrones colisionan contra kriptón-78, generando nuevo kriptón-79, que en parte sería recogido para incrementar la fuente de positrones. La idea sobre el papel es muy simple, pero el diablo está en los detalles. No he hecho cálculos, pero las promesas de Weed y sus colegas en 2015 siguen siendo las mismas en 2019, sin que haya habido avances reseñables.

El motivo de esta pieza es que uno de los lectores de este blog me pidió, hace ya meses, que hablara de Positron Dynamics. No había mucho que contar, más allá de lo que él ya sabía. Aprovecho que ahora Ryan Weed ha presentado sus últimos avances en el congreso Space Access 2019, 18-21 Apr 2019 [web]. No está en vídeo, pero Brian Wang, autor del blog Next Big Future, ha publicado una pieza sobre esta nueva charla (con fotografías de la presentación obtenidas con su propio teléfono móvil). Comparándolas con las mostradas en el vídeo de la charla de hace un año (abril de 2018), no hay diferencias reseñables. Luego parece que no hay avances. Solo sabemos que la empresa necesita financiación para seguir avanzando. Y que pretende probar un prototipo del motor en un cubesat en órbita a la Tierra, lo que requiere financiación adicional. ¿Logrará dicha financiación? Quizás, no lo sé, no soy economista. Pero si no la logra se quedará estancada.

¿Con financiación suficiente cumplirá sus promesas? Que no haya habido avances en cuatro años con casi dos millones de dólares en financiación me hace dudar. El diseño ideal del motor, con mis conocimientos de física, es imposible que funcione, pero el diseño real del motor será muy diferente. Se requieren avances revolucionarios para lograr que funcione como promete Weed, pero no hay ninguna ley física que lo prohíbe; la humanidad ha logrado muchas veces hacer posible lo imposible; por ello, nunca diré nunca jamás. Así que, quien quiera tener fe en Positron Dynamics que la tenga; pero, lo siento, yo no la tengo. Más información en Brian Wang, “Antimatter Catalyzed Fusion Propulsion Update,” Next Big Future, 20 Abr 2019; Brian Wang, “Positron Dynamics Antimatter propulsion drive update April 2018,” Next Big Future, 18 May 2018; Joel Greenberg, “Positron Dynamics Paves the Road to the Final Frontier,” Medium, 09 Jan 2017; “Positron Dynamics Raising $1.5 Million of Growth Capital on Propel(x),” Business Wire, 09 Jan 2017. Por cierto, sobre los vuelos interestelares, recomiendo Oleg G. Semyonov, “Pros and Cons of relativistic interstellar flight,” Acta Astronautica 151: 736-742 (Oct 2018), doi: 10.1016/j.actaastro.2018.07.012arXiv:1807.08608 [physics.pop-ph].

Esta vídeo explica a nivel divulgativo la idea del nuevo motor de antimateria. Me gustaría destacar que la idea no es nueva. La propulsión basada en la aniquilación electron-positrón inducida por reacciones de fusión fue propuesta por S. Morioka, “Nuclear fusion triggered by positron annihilation at vacancies in deuterated metals,” Il Nuovo Cimento A (1965-1970) 107: 2755–2765 (Dec 1994), doi: 10.1007/BF02730953. Esta propuesta teórica no ha podido estudiada de forma experimental porque no se dispone de un sistema eficiente de enfriado de positrones; los sistemas actuales son muy ineficientes, con pérdidas de hasta el 99,9%. Weed y Machacek (fundadores junto a Ramamurthy de Positron Dynamics) han patentado un nuevo sistema que usa campos magnéticos y eléctricos en un material semiconductor (Ryan Weed, Joshua Machacek, “Array structures for field-assisted positron moderation and corresponding methods,” US Patent, US9093255B2 (28 Jul 2015), PDF). Su compañía nace para explotar dicha patente.

Este vídeo es de la charla de Weed en abril de 2018; no hay vídeo de la charla de abril de 2019, pero según las fotografías de Wang no hay grandes diferencias. Lo que me gustaría destacar es que el gran problema de una patente de la que no existe un prototipo funcional es que no se sabe si la innovación funciona o no; recuerda que se patenta lo novedoso, no hay garantía alguna de que funcione. Las patentes sirven para recabar financiación; los «ángeles» inversores de Propel(x) destinaron 1.5 millones de dólares a Positron Dynamics.

La NASA tiene un programa para financiar ideas salvajes y visionarias que podrían transformar su futuro. El programa NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) financió con 125 000 dólares a Positron Dynamics, como uno de los 25 ganadores de la primera fase de la competeción NIAC 2018 [web], en la que hubo 230 propuestas. Sin embargo, no logró superar la segunda fase, dotada con 500 000 dólares. Tampoco ha logrado financiación en NIAC 2019 [web]. Aún así, la empresa de Weed pretende usar su éxito en la fase I de NIAC 2018 para convencer a nuevos «ángeles» inversores.

Las ideas expuestas por Weed en su charla no me convencen. Lo que sí me queda claro es que ellos están al loro de lo que está de moda; y si está de moda el grafeno, pues ahora proponen usar grafeno. Pero el grafeno es un material delicado bajo un intenso flujo de positrones de alta energía. Dudo mucho que tengan un prototipo; necesitan recabar financiación. ¿Merece la pena invertir muchos millones de euros en una idea que casi seguro no funcionará? No sé si conoces la historia de la empresa Theranos, de Elizabeth Holmes. Te recomiendo el documental “The inventor: Out for Blood in Silicon Valley” (2019) [IMDb]. Positron Dynamics necesita mucha financiación de «ángeles» inversores, decenas o cientos de millones de euros, ¿la logrará?



11 Comentarios

  1. Buena entrada Francisco.La verdad que este tema de la antimateria como fuente de energía para propulsión me parece muy verde y con poco futuro a mediano plazo. Me fascinó mucho más el enlace a la Wiki de Theranos, que no, no la conocía. Esto me trajo a la mente otra falsa promesa tecnológica que me anda rondando y de la que no puedo encontrar información, principalmente porque no recuerdo el nombre de la empresa ni recuerdo el nombre del ideólogo del emprendimiento fallido.
    Los detalles que creo recordar bien es que se trató de una empresa que hace unas décadas construyó una planta de tratamiento de desechos urbanos (de basura, en otras palabras) que prometía obtener combustible y alguna otra materia elaborada a partir del reciclaje. No sé si se trató de un fraude propiamente dicho porque la planta se construyó y quizá quien presentó la propuesta creía en sus promesas imposibles, sin embargo el resultado final fueron millones de dólares gastados y una planta industrial que no daba utilidades que se convirtió en un tragadero de dinero.
    ¿Te acordás de qué te hablo? Si es así te pediría que me hagas el favor de recordarme porque Don Google no me ayuda mucho. Muchas gracias, saludos.

  2. …Por cierto, si estos señores tuvieran éxito, no sólo habrían conseguido un propulsor de fusión, sino un reactor de fusión: el chorro de partículas cargadas se puede usar para inducir corrientes eléctricas.

    Reconozco que es un prejuicio, pero me parece demasiado grande la cosa para ser cierta…

    Saludos.

    1. Enrique Moreno:

      El problema es que aún si este proyecto lograse construir un propulsor funcional y usar las cargas producidas por la colisión del haz moderado de positrones con el deuterio para inducir corrientes eléctricas, es difícil imaginar que pudiera ser una forma remotamente rentable de producir electricidad.

      p.d. Entiendo la intención del comentario (pensar si hay alguna forma de aprovechar el flujo de cargas producido por el motor), pero recuerde que aún este dispositivo funcionase, este no lo haría como un reactor de fusión.

  3. Off-topic:

    Al leer el post me pregunté: ¿por qué kriptón-79 y no cualquier otra cosa?, comencé entonces a buscar algo de información y descubrí que es muy interesante la física de los isótopos del kriptón. Mirad las tablas de propiedades pues hay muchas cosas interesantes: https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Is%C3%B3topos_de_kript%C3%B3n

    Nótese lo extraordinariamente largas que son las vidas medias del 78Kr y del 81Kr por ejemplo (y como en el caso del 78Kr esto se debe a que el único canal de decaimiento es la doble captura electrónica https://en.wikipedia.org/wiki/Double_electron_capture).

    Comentario fuera de lugar pero quería compartir el asombro.

    1. La doble captura electrónica como mecanismo de desintegración también es la responsable de que la vida media del Xenon-127 sea de 1.8E+22 años (1.3 billones españoles de veces el tiempo de vida hasta ahora de nuestro universo), según publicación de Nature de hoy mismo: Observation of two-neutrino double electron capture in 124Xe with XENON1T
      https://www.nature.com/articles/s41586-019-1124-4
      (Si se desea, el pre-print se puede consultar en arxiv)
      Saludos.

  4. Si es verdad, de emplearlo para naves tripuladas y de una vez salir en serio de LEO, no sólo ir y volver varias veces de la Luna, no hay mucho.

    Lástima que suene a ciencia ficción y que dudo que vayan a tenerlo tan pronto.

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