Godina je 2027. i NASA-ina vizija za istraživanje svemira napreduje točno po rasporedu. Međutim, na pola puta, divovski solarni bljesak izbija, ispuštajući smrtonosno zračenje izravno u svemirsku letjelicu. Zbog istraživanja koje su napravili bivši astronaut Jeffrey Hoffman i skupina kolega s MIT-a 2004. godine, ovo vozilo posjeduje vrhunski magnetski štitnik superprevodnog sustava koji štiti ljude od bilo kakvih smrtonosnih solarnih emisija.
Nedavno je započelo novo istraživanje koje će ispitati upotrebu tehnologije superprevodnih magneta za zaštitu astronauta od zračenja tijekom dugotrajnih svemirskih letova, poput interplanetarnih letova prema Marsu koji su predloženi u NASA-inoj trenutnoj Visiji za istraživanje svemira.
Glavni istraživač ovog koncepta je bivši astronaut dr. Jeffrey Hoffman, koji je sada profesor na Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Hoffmanov koncept jedan je od 12 prijedloga koji su prošlog mjeseca počeli primati sredstva od NASA-inog instituta za napredne koncepte (NIAC). Svaka osoba dobiva 75.000 dolara za šestomjesečno istraživanje kako bi napravili početne studije i identificirali izazove u razvoju. Projekti koji prođu kroz tu fazu ispunjavaju uvjete za čak 400.000 dolara više tijekom dvije godine.
Koncept magnetskog oklopa nije nov. Kao što Hoffman kaže, "Zemlja to radi već milijardama godina!"
Zemljino magnetsko polje odbije kozmičke zrake, a dodatna mjera zaštite dolazi iz naše atmosfere koja apsorbira sve kozmičko zračenje koje prođe kroz magnetsko polje. Korištenje magnetskog oklopa za svemirske letjelice prvi je put predloženo krajem 1960-ih i ranih 70-ih, ali nije aktivno nastavljeno kada su planovi za dugotrajne svemirske letove oboreni.
Međutim, tek je nedavno razvijena tehnologija za stvaranje superprevodnih magneta koji mogu stvarati snažna polja za zaštitu svemirskog broda od kozmičkog zračenja. Nadprovodni magnetni sustavi su poželjni jer mogu stvarati intenzivna magnetska polja s malo ili nimalo uloženog električnog napajanja, a s pravilnim temperaturama mogu dugotrajno održavati stabilno magnetsko polje. Međutim, jedan je izazov razvoj sustava koji može stvoriti dovoljno veliko magnetsko polje da zaštiti zaštitne svemirske letjelice veličine busa. Drugi izazov je održavanje sustava na temperaturama blizu apsolutne nule (0 Kelvin, -273 C, -460 F), što daje materijalima superprovodljiva svojstva. Nedavni napredak u superprevodnoj tehnologiji i materijalima pružio je supravodljiva svojstva veća od 120 K (-153 C, -243 F).
Postoje dvije vrste zračenja na koje je potrebno riješiti dugovječni svemirski let, kaže William S. Higgins, inženjerski fizičar koji radi na radijacijskoj sigurnosti u Fermilabu, akceleratoru čestica u blizini Chicaga, IL. Prvi su protoni baklji solarne energije koji bi dolazili u rafalima nakon sunčevog događaja. Druga su galaktičke kozmičke zrake, koje bi bile, iako ne tako smrtonosne kao sunčeve bljeskalice, neprekidno pozadinsko zračenje kojem bi bila izložena posada. U nezaštićenom svemirskom brodu, obje vrste zračenja dovele bi do značajnih zdravstvenih problema ili smrti posade.
Najlakši način izbjegavanja zračenja je apsorbirati ga, poput nošenja olovne pregače kada dobijete rentgen kod stomatologa. Problem je u tome što ova vrsta oklopa često može biti vrlo teška, a masa je pri vrhu s našim trenutnim svemirskim vozilima jer ih treba lansirati sa Zemljine površine. Također, prema Hoffmanu, ako upotrijebite samo malo zaštite, zapravo možete pogoršati, jer kozmičke zrake međusobno djeluju u oklopu i mogu stvoriti sekundarno nabijene čestice, povećavajući ukupnu dozu zračenja.
Hoffman predviđa korištenje hibridnog sustava koji koristi i magnetsko polje i pasivno apsorbiranje. "Tako to radi i Zemlja", objasnio je Hoffman, "i nema razloga da to ne bismo mogli učiniti u svemiru."
Jedan od najvažnijih zaključaka druge faze ovog istraživanja bit će utvrđivanje je li uporaba superprevodnih magneta tehnologija masovno učinkovita. "Ne sumnjam da će ga, ako ga izgradimo dovoljno velik i jak, pružiti zaštitu", rekao je Hoffman. "Ali ako je masa ovog magnetskog sustava vodeća od mase samo za upotrebu pasivnog (apsorbirajućeg) oklopa, zašto biste se onda upustili u sve te probleme?"
Ali to je izazov i razlog ove studije. "Ovo je istraživanje", rekao je Hoffman. "Nisam ni jedan ni drugi dio stranke; Samo želim otkriti koji je najbolji način. "
Ako pretpostavimo da Hoffman i njegov tim mogu pokazati da je provođenje magnetskog oklopa masovno učinkovito, sljedeći bi korak bio stvarni inženjering stvaranja dovoljno velikog (iako laganog) sustava, uz fino podešavanje održavanja magneta pri ultra-hladnom superprovodu temperature u prostoru. Konačni korak bio bi integriranje takvog sustava u svemirski brod vezan uz Mars. Nijedan od ovih zadataka nije trivijalan.
Ispitivanja održavanja jačine magnetskog polja i skoro apsolutne nulte temperature ovog sustava u svemiru već se odvijaju u pokusu koji bi trebao biti lansiran na Međunarodnu svemirsku stanicu na trogodišnji boravak. Alfa magnetski spektrometar (AMS) bit će pričvršćen s vanjske strane stanice i tražiće različite vrste kozmičkih zraka. Upotrijebit će supravodljivi magnet za mjerenje zamaha svake čestice i znak njegovog naboja. Peter Fisher, profesor fizike također s MIT-a radi na AMS eksperimentu, a surađuje s Hoffmanom na njegovom istraživanju superprevodnih magneta. Diplomirani student i znanstvenik također rade s Hoffmanom.
NIAC je stvoren 1998. godine da bi prikupljao revolucionarne koncepte od ljudi i organizacija izvan svemirske agencije koji bi mogli unaprijediti NASA-ine misije. Pobjednički koncepti biraju se zato što "guraju granice poznate znanosti i tehnologije" i "pokazuju relevantnost za NASA-ino misiju", navodi NASA. Očekuje se da će razviti ove koncepte najmanje desetljeće.
Hoffman je letio u svemir pet puta i postao prvi astronaut koji je u svemirskom šatlu zabilježio više od 1000 sati. Na svom četvrtom svemirskom letu 1993. Hoffman je sudjelovao u prvoj misiji Hubble svemirskog teleskopa, ambicioznoj i povijesnoj misiji koja je ispravila problem sferne aberacije u primarnom zrcalu teleskopa. Hoffman je napustio program astronauta 1997. godine kako bi postao NASA-in europski predstavnik u američkoj ambasadi u Parizu, a zatim je otišao na MIT 2001. godine.
Hoffman zna da, kako bi omogućili svemirsku misiju, postoji puno razvoja ideja i teškog inženjeringa koji joj prethodi. "Kad se radi o stvarima u svemiru, ako ste astronaut, idite i to vlastitim rukama", rekao je Hoffman. "Ali ne letiš u svemir zauvijek, a ja bih i dalje želio dati svoj doprinos."
Smatra li njegovo trenutno istraživanje važnim kao popravljanje svemirskog teleskopa Hubble?
"Pa, ne u neposrednom smislu", rekao je. "Ali s druge strane, ako ćemo ikad postojati ljudsko prisustvo u Sunčevom sustavu, moramo moći živjeti i raditi u regijama u kojima je okruženje nabijenih čestica prilično ozbiljno. Ako ne možemo pronaći način da se zaštitimo od toga, to će biti vrlo ograničavajući faktor za budućnost ljudskog istraživanja. "
