Leto je 2027 in Nasina vizija za raziskovanje vesolja napreduje pravočasno po urniku. Vendar na polovici potovanja izbruhne velikanski sončni žar, ki neposredno na vesoljsko plovilo izstreli smrtonosno sevanje. Zaradi raziskav, ki so jih leta 2004 opravili nekdanji astronavt Jeffrey Hoffman in skupina sodelavcev MIT-a, ima to vozilo najsodobnejši superprevodni magnetni zaščitni sistem, ki varuje potnike pred kakršnimi koli smrtonosnimi sončnimi emisijami.
Nedavno so začele nove raziskave, ki preučujejo uporabo superprevodne magnetne tehnologije za zaščito astronavtov pred sevanjem med dolgotrajnimi vesoljskimi leti, kot so medplanetarni leti na Mars, ki jih predlaga NASA-jeva trenutna vizija za vesoljsko raziskovanje.
Glavni preiskovalec tega koncepta je nekdanji astronavt dr. Jeffrey Hoffman, ki je zdaj profesor na Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Hoffmanov koncept je eden od 12 predlogov, ki so prejšnji mesec začeli prejemati sredstva od Nasinega inštituta za napredne koncepte (NIAC). Vsak dobi 75.000 dolarjev za šestmesečno raziskovanje za začetne študije in prepoznavanje izzivov pri razvoju. Projekti, ki bodo uspeli skozi to fazo, so v dveh letih upravičeni do kar 400.000 USD.
Koncept magnetne zaščite ni nov. Kot pravi Hoffman, "Zemlja to počne že milijarde let!"
Zemljino magnetno polje odbije kozmične žarke, dodatna mera zaščite pa prihaja iz našega ozračja, ki absorbira vsako kozmično sevanje, ki se prebije skozi magnetno polje. Uporaba magnetnega oklopa za vesoljska plovila je bila prvič predlagana v poznih šestdesetih in zgodnjih 70-ih letih, vendar je niso izvajali aktivno, ko so načrti za dolgotrajne vesoljske polete padli ob strani.
Vendar je bila tehnologija za ustvarjanje superprevodnih magnetov, ki lahko ustvarijo močna polja, ki ščitijo vesoljska plovila pred kozmičnimi sevanji šele pred kratkim. Superprevodni magnetni sistemi so zaželeni, saj lahko ustvarijo intenzivna magnetna polja z malo ali brez vložka električne energije, ob primernih temperaturah pa lahko vzdržujejo stabilno magnetno polje za daljša časovna obdobja. Vendar pa je eden od izzivov razvoj sistema, ki lahko ustvari magnetno polje, dovolj veliko, da zaščiti vesoljsko plovilo velikosti avtobusa. Drugi izziv je vzdrževanje sistema pri temperaturah blizu absolutne ničle (0 Kelvin, -273 C, -460 F), kar daje materialom superprevodne lastnosti. Nedavni napredek superprevodne tehnologije in materialov je dal superprevodne lastnosti pri višjih od 120 K (-153 C, -243 F).
Obstajata dve vrsti sevanja, ki ju je treba obravnavati pri človeških vesoljskih poletih, pravi William S. Higgins, inženirski fizik, ki deluje na področju sevalne varnosti v Fermilabu, pospeševalcu delcev v bližini Chicaga, IL. Prvi so protoni sončnih žarkov, ki bi se pojavili po sunkih. Drugi so galaktični kozmični žarki, ki bi bili, čeprav ne tako smrtonosni kot sončni žarki, nenehno sevanje ozadja, ki bi mu bila izpostavljena posadka. V nezaščitenem vesoljskem plovilu bi obe vrsti sevanja povzročili znatne zdravstvene težave ali smrt posadki.
Najlažji način, da se izognete sevanju, je absorbiranje, kot če nosite svinčen predpasnik, ko dobite rentgen pri zobozdravniku. Težava je v tem, da je ta vrsta zaščite pogosto lahko zelo težka, pri današnjih vesoljskih vozilih pa je masa vrhunska, saj jih je treba izstreliti s Zemljinega površja. Tudi po Hoffmanovih besedah lahko, če uporabite le malo zaščite, dejansko poslabšate, saj kozmični žarki medsebojno delujejo z zaščito in lahko ustvarijo sekundarno nabito delce, s čimer se poveča skupni odmerek sevanja.
Hoffman predvideva uporabo hibridnega sistema, ki uporablja tako magnetno polje kot pasivno absorpcijo. "Tako to počne Zemlja," je pojasnil Hoffman, "in ni razloga, da tega ne bi mogli početi v vesolju."
Eden najpomembnejših zaključkov druge faze te raziskave bo ugotoviti, ali je uporaba superprevodne magnetne tehnologije množično učinkovita. "Ne dvomim, da če ga zgradimo dovolj velik in močan, bo zagotovil zaščito," je dejal Hoffman. "Če pa je masa tega prevodnega magnetnega sistema večja od mase samo za uporabo pasivnega (absorpcijskega) zaščite, zakaj se potem lotiti vseh teh težav?"
Toda to je izziv in razlog za to študijo. "To je raziskava," je dejal Hoffman. "Tako ali drugače nisem partizan; Hočem samo ugotoviti, kaj je najboljši način. "
Če predpostavimo, da Hoffman in njegova ekipa lahko dokažejo, da je superprevodni magnetni ščit množično učinkovit, bi naslednji korak naredili dejanski inženiring ustvarjanja dovolj velikega (čeprav lahkega) sistema, poleg natančne nastavitve vzdrževanja magnetov pri ultra hladnem superprevodu temperature v prostoru. Končni korak bi bil vključiti tak sistem v vesoljsko plovilo, ki je vezano na Mars. Nobena od teh nalog ni nepomembna.
Preizkusi vzdrževanja jakosti magnetnega polja in skoraj absolutne ničelne temperature tega sistema v vesolju se že izvajajo v poskusu, ki naj bi ga v Mednarodno vesoljsko postajo izstrelil za triletno bivanje. Alfa magnetni spektrometer (AMS) bo pritrjen na zunanjo stran postaje in iskal različne vrste kozmičnih žarkov. Uporabil bo superprevodni magnet, ki bo meril zagon vsakega delca in znak naboja. Peter Fisher, profesor fizike tudi z MIT, dela na poskusu AMS in sodeluje s Hoffmanom pri njegovih raziskavah superprevodnih magnetov. S Hoffmanom sodelujeta tudi podiplomski študent in znanstvenik.
NIAC je bil ustanovljen leta 1998 za nagovarjanje revolucionarnih konceptov ljudi in organizacij zunaj vesoljske agencije, ki bi lahko napredovale pri Nasini misiji. Zmagovalni koncepti so izbrani zato, ker "potiskajo meje znane znanosti in tehnologije" in "pokažejo pomembnost za NASA-ino misijo", poroča NASA. Pričakuje se, da bodo ti koncepti potrebovali vsaj desetletje.
Hoffman je petkrat poletel v vesolje in postal prvi astronavt, ki je na vesoljski ladji zabeležil več kot 1000 ur. Pri svojem četrtem vesoljskem letu leta 1993 je Hoffman sodeloval pri prvi misiji servisiranja vesoljskega teleskopa Hubble, ambiciozni in zgodovinski misiji, ki je odpravila težavo sferične aberacije v primarnem zrcalu teleskopa. Hoffman je leta 1997 zapustil program astronavtov, da bi postal ameriški predstavnik NASA v ameriškem veleposlaništvu v Parizu, nato pa je leta 2001 odšel na MIT.
Hoffman ve, da je za razvoj vesoljske misije potreben veliko razvoja idej in trdega inženiringa. "Ko gre za početje v vesolju, če ste astronavt, pojdite in to storite s svojimi rokami," je dejal Hoffman. "Ampak ne letiš v vesolje za vedno, in še vedno bi rad prispeval."
Se mu zdijo njegove trenutne raziskave tako pomembne kot pritrjevanje Hubble vesoljskega teleskopa?
"No, ne v neposrednem smislu," je rekel. "Toda po drugi strani, če bomo kdaj imeli človeško prisotnost v celotnem osončju, bomo morali živeti in delati v regijah, kjer je okolje nabitih delcev precej hudo. Če ne bomo mogli najti načina, da bi se zaščitili pred tem, bo to zelo omejujoč dejavnik za prihodnost raziskovanja ljudi. "
