Umetniška ilustracija elektromagnetnega ščita, ki bi lahko zaščitil astronavte. Kreditna slika: Hubble. Kliknite za povečavo.
Nasproti naboji pritegnejo. Kot dajatve zavračajo. To je prva lekcija o elektromagnetizmu in nekoč bi lahko rešili življenje astronavtov.
Nasina vizija za raziskovanje vesolja zahteva vrnitev na Luno kot pripravo na še daljša potovanja na Mars in naprej. Ampak obstaja potencialni showstopper: sevanje.
Vesolje izven zemeljske orbite preplavi intenzivno sevanje Sonca in globokih galaktičnih virov, kot so supernove. Astronavti na poti na Luno in Mars bodo izpostavljeni temu sevanju, kar bo povečalo tveganje, da bodo zboleli za rakom in drugimi boleznimi. Najti dober ščit je pomembno.
Najpogostejši način, kako se spoprijeti z sevanjem, je preprosto fizično blokiranje, kot to stori debel beton okoli jedrskega reaktorja. Toda izdelava vesoljskih ladij iz betona ni možnost. (Zanimivo je, da bi bilo mogoče zgraditi luno iz betonske mešanice moondustja in vode, če na Luni najdemo vode, vendar je to že druga zgodba.) NASA-in znanstveniki preiskujejo številne materiale, ki preprečujejo sevanje, kot so aluminij, napredna plastika in tekoči vodik. Vsak ima svoje prednosti in slabosti.
Vse to so fizične rešitve. Obstaja še ena možnost, ki nima fizične snovi, vendar ima veliko zaščitne moči: sila.
Večino nevarnih sevanj v vesolju sestavljajo električno nabiti delci: hitri elektroni in protoni s Sonca ter masivna, pozitivno nabiti atomska jedra iz oddaljenih supernov.
Kot dajatve zavračajo. Zakaj torej ne zaščitite astronavtov tako, da jih obkrožajo z močnim električnim poljem, ki ima enak naboj kot prihajajoče sevanje in tako odseva sevanje?
Številni strokovnjaki so skeptični, da lahko za zaščito astronavtov izdelamo električna polja. Toda Charles Buhler in John Lane, oba znanstvenika z ASRC Aerospace Corporation v Nasinem vesoljskem centru Kennedy, verjameta, da je to mogoče storiti. Prejeli so podporo Nasinega inštituta za napredne koncepte, katerega naloga je financiranje študij daljnih idej, da bi raziskali možnost električnih ščitov za lunarne baze.
"Uporaba električnih polj za odganjanje sevanja je bila ena prvih idej v petdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so znanstveniki začeli gledati na problem zaščite astronavtov pred sevanjem," pravi Buhler. "Kljub temu so idejo hitro opustili, ker se je zdelo, da so potrebne visoke napetosti in nerodne zasnove, za katere so mislile, da bodo potrebne (na primer postavljanje astronavtov znotraj dveh koncentričnih kovinskih kroglic), takšen električni ščit naredil nepraktično."
Pristop Buhlerja in Lana je različen. V svojem konceptu bi lunarna osnova imela pol ducata ali tako napihljive prevodne krogle, približno 5 metrov, nameščene nad podnožjem. Krogle bi nato napolnile do zelo visokega statično-električnega potenciala: 100 megavoltov ali več. Ta napetost je zelo velika, ker pa bi tekel zelo malo (naboj bi statično stal na kroglah), ne bi bilo potrebno veliko moči za vzdrževanje naboja.
Krogle bi bile narejene iz tanke, močne tkanine (na primer Vectran, ki je bila uporabljena za pristajalne balone, ki so obremenile udarce za Mars Exploration Rovers) in prevlečene z zelo tanko plastjo prevodnika, kot je zlato. Krogle tkanine je mogoče zložiti za prevoz in nato napihniti, tako da jih preprosto napolnite z električnim nabojem; podobni naboji elektronov v zlati plasti se odbijajo in silijo kroglo, da se razširi navzven.
Postavitev kroglic daleč na glavo bi zmanjšala nevarnost, da se jih astronavti dotaknejo. S skrbno izbiro razporeditve krogel lahko znanstveniki povečajo svojo učinkovitost pri odvračanju sevanja, hkrati pa zmanjšajo njihov vpliv na astronavte in opremo na tleh. V nekaterih izvedbah je dejansko električno polje na tleh nič, kar zmanjšuje morebitna tveganja za zdravje teh močnih električnih polj.
Buhler in Lane še vedno iščeta najboljšo ureditev: del izziva je, da sevanje prihaja kot pozitivno in negativno nabiti delci. Krogle morajo biti razporejene tako, da je električno polje, recimo, negativno daleč nad bazo (za odganjanje negativnih delcev) in pozitivno bližje tlom (za odganjanje pozitivnih delcev). "Že smo simulirali tri geometrije, ki bi lahko delovale," pravi Buhler.
Buhlerjeva si lahko zamisli, da bodo prenosni modeli celo nameščeni na lunarne vrtače, ki nudijo zaščito astronavtom, ko raziskujejo površje.
Sliši se čudovito, vendar je veliko znanstvenih in inženirskih težav še treba rešiti. Skeptiki na primer ugotavljajo, da je elektrostatični ščit na Luni dovzetni za kratek stik s plavajočim moondustom, ki ga sam polni s sončnim ultravijoličnim sevanjem. Sončni veter, ki piha čez ščit, lahko povzroči tudi težave. Elektroni in protoni v vetru bi se lahko ujeli zaradi labirinta sil, ki sestavljajo ščit, kar bi vodilo do močnih in nenamernih električnih tokov tik nad glavami astronavtov.
Raziskava je še vedno preliminarna, poudarja Buhlerjeva. Moondust, sončni veter in druge težave še vedno preiskujejo. Mogoče je, da bi drugačna zaščita bolje delovala, na primer superprevodno magnetno polje. Te divje ideje se morajo še rešiti.
Toda, kdo ve, morda bodo astronavti nekega dne na Luni in Marsu delovali varno, zaščiteni s preprostim principom elektromagnetizma, ki ga lahko razume celo otrok.
Izvirni vir: [zaščiten e-poštni naslov]
