Umjetnička ilustracija elektromagnetskog štita koji bi mogao zaštititi astronaute. Kreditna slika: Hubble. Klikni za veću sliku
Suprotni naboji privlače. Kao što se optužbe odbijaju. To je prva lekcija elektromagnetizma i jednog dana bi mogao spasiti živote astronauta.
NASA-ina vizija za istraživanje svemira zahtijeva povratak na Mjesec kao pripremu za još duža putovanja na Mars i šire. Ali postoji potencijalni spektakl: zračenje.
Prostor izvan orbite niske Zemlje prepun je intenzivnog zračenja Sunca i dubokih galaktičkih izvora poput supernova. Astronauti na putu do Mjeseca i Marsa bit će izloženi ovom zračenju, povećavajući rizik od raka i drugih bolesti. Važno je pronaći dobar štit.
Najčešći način suočavanja sa zračenjem je jednostavno fizičko blokiranje, kao što to čini debeli beton oko nuklearnog reaktora. Ali pravljenje svemirskih brodova od betona nije opcija. (Zanimljivo je da je možda moguće izraditi mjesečinu od betonske mješavine mondusa i vode, ako se na Mjesecu može naći voda, ali to je druga priča.) NASA-ini znanstvenici istražuju mnoge materijale koji blokiraju zračenje poput aluminija, napredne plastike i tekući vodik. Svaka ima svoje prednosti i mane.
Sve su to fizička rješenja. Postoji još jedna mogućnost, ona bez fizičke supstancije, ali s velikom zaštitnom snagom: polje sile.
Većina opasnog zračenja u svemiru sastoji se od električno nabijenih čestica: elektrona velike brzine i protona sa Sunca i masivnih, pozitivno nabijenih atomskih jezgara iz dalekih supernova.
Kao što se optužbe odbijaju. Pa zašto ne zaštititi astronaute okružujući ih snažnim električnim poljem koje ima isti naboj kao i dolazeće zračenje, odbijajući tako zračenje?
Mnogi su stručnjaci sumnjičavi kako se električna polja mogu napraviti za zaštitu astronauta. Ali Charles Buhler i John Lane, obojica znanstvenici iz ASRC Aerospace Corporation iz NASA-inog svemirskog centra Kennedy, vjeruju da se to može učiniti. Oni su dobili podršku od NASA-inog instituta za napredne koncepte, čiji je posao financiranje studija dalekih ideja, kako bi se istražila mogućnost električnog oklopa za lunarne baze.
"Upotreba električnih polja za odbijanje zračenja bila je jedna od prvih ideja 1950-ih, kada su znanstvenici počeli sagledavati problem zaštite astronauta od zračenja", kaže Buhler. "Ipak, brzo su odustali od ideje jer su se činili da bi visoki naponi potrebni i neugodni dizajni za koje su mislili da će biti potrebni (na primjer, postavljanje astronauta unutar dvije koncentrične metalne sfere) učinili takav električni štit nepraktičnim."
Buhlerov i Laneov pristup su različiti. U njihovoj koncepciji, lunarna baza imala bi otprilike desetak ili napuhanih, vodljivih sfera oko 5 metara postavljenih iznad baze. Kugle bi se zatim napunile do vrlo visokog statičkog-električnog potencijala: 100 megavolta ili više. Taj je napon vrlo velik, ali s obzirom na to da bi struja vrlo malo strujala (naboj bi statično stajao na sferama), neće biti potrebno mnogo snage za održavanje naboja.
Kugle bi bile izrađene od tanke, jake tkanine (poput Vectrana, koja se koristila za slijetanje balona koji su ublažili udar Marsovih istraživačkih rovera) i bili obloženi vrlo tankim slojem vodiča poput zlata. Kuglice od tkanine mogu se presaviti za transport i zatim naduvati jednostavnim punjenjem električnim nabojem; slični naboji elektrona u zlatnom sloju međusobno se odbijaju i prisiljavaju sferu da se širi prema van.
Postavljanje sfera daleko iznad njih smanjilo bi opasnost da ih astronauti dotaknu. Pažljivim odabirom rasporeda sfera, znanstvenici mogu povećati njihovu učinkovitost u odbijanju zračenja, istovremeno minimizirajući njihov utjecaj na astronaute i opremu na zemlji. U nekim je dizajnima neto električno polje na razini zemlje nula, čime se ublažavaju potencijalni zdravstveni rizici iz ovih jakih električnih polja.
Buhler i Lane još uvijek tragaju za najboljim rasporedom: dio izazova je da zračenje dolazi i kao čestice pozitivno i negativno nabijene. Kuglice moraju biti raspoređene tako da je električno polje, recimo, negativno daleko iznad baze (za odbijanje negativnih čestica) i pozitivno bliže tlu (da odbije pozitivne čestice). "Već smo simulirali tri geometrije koje bi mogle funkcionirati", kaže Buhler.
Prijenosni dizajni mogu biti postavljeni čak i na lunarne brodove kako bi osigurali zaštitu astronautima dok istražuju površinu, zamisli Buhler.
Zvuči predivno, ali postoje mnogi znanstveni i inženjerski problemi koji tek trebaju biti riješeni. Na primjer, skeptici primjećuju da je elektrostatički štit na Mjesecu osjetljiv na kratki spoj plutajućim moondustom, koji je sam nabijen sunčevim ultraljubičastim zračenjem. Sunčev vjetar koji puše preko štita može također stvoriti probleme. Elektroni i protoni na vjetru bi mogli biti zarobljeni labirintom sila koje čine štit, što bi dovelo do snažne i nenamjerne električne struje točno iznad glava astronauta.
Istraživanje je i dalje preliminarno, naglašava Buhler. Moondust, solarni vjetar i drugi problemi još se istražuju. Može biti da bi drugačija vrsta štita bolje radila, na primjer, supravodljivo magnetsko polje. Ove divlje ideje još se nisu morale riješiti.
Ali, tko zna, možda će jednog dana astronauti na Mjesecu i Marsu sigurno raditi, zaštićeni jednostavnim principom elektromagnetizma koje čak i dijete može razumjeti.
Izvorni izvor: [zaštićeno e-poštom]
