Priča: Projekt Lucifer navodno je najveća teorija zavjere u koju bi NASA eventualno mogla biti uključena. Kako je sonda padala kroz atmosferu, NASA se nadala da će atmosferski pritisci stvoriti imploziju, generirajući nuklearnu eksploziju, te tako pokrenuo lančanu reakciju, pretvarajući plinskog diva u drugo Sunce. Nisu uspjeli. Dakle, u drugom pokušaju, oni će za dvije godine baciti Cassinijevu sondu (opet, napunjenu plutonijem) duboko u Saturnovu atmosferu, tako da će ovaj manji plinski div uspjeti tamo gdje Jupiter nije uspio ...
Stvarnost: Kao što je ukratko istraženo u Projekt Lucifer: Hoće li Cassini pretvoriti Saturn u drugo sunce? (1. dio), razmotrili smo neke od tehničkih problema koji se stoje iza Galilea i Cassinija koji se koriste kao brzo oružje. Ne mogu stvoriti eksploziju iz više razloga, ali glavne su točke: 1) Sitni kuglice plutonija koji se koriste za zagrijavanje i napajanje sondi nalaze se u odvojenim cilindrima otpornim na oštećenja. 2) Pluton je ne naoružanje, što znači da 238Pu čini vrlo neučinkovito fisibilno gorivo. 3) Sonde će izgorjeti i raspasti se, dakle onemogućujući bilo koja šansa gnojnih čestica plutonija koji tvore "kritičnu masu" (osim toga, ne postoji šansa da bi plutonij mogao formirati konfiguraciju za stvaranje uređaja koji pokreće imploziju).
OK, pa Galileo i Cassini ne mogu koristi se kao sirovo nuklearno oružje. Ali reci ako došlo je do nuklearne eksplozije unutar Saturna? Je li mogao izazvati lančanu reakciju u jezgri, stvarajući drugo Sunce?
- Projekt Lucifer: Hoće li Cassini pretvoriti Saturn u drugo sunce? (1. dio)
- Projekt Lucifer: Hoće li Cassini pretvoriti Saturn u drugo sunce? (2. dio)
Termonuklearne bombe
Ako se nuklearna fuzija ne može održavati u zvjezdanom tijelu, reakcija će se brzo raspasti. Stoga projekt Lucifer predlaže da će Cassini zaroniti stotine kilometara u atmosferu Saturna i eksplodirati kao sirova eksplozija fisijskog plina. Ova eksplozija izazvat će lančanu reakciju, stvorit će dovoljno energije da pokrene nuklearnu fuziju unutar plinskog diva.
Vidim odakle dolazi ova ideja, iako je netočna. Fuzijska bomba (ili "termonuklearno oružje") koristi okidač fisije za pokretanje nekontrolirane fuzijske reakcije. Okidač fisije konstruiran je tako da eksplodira poput normalne bombe za dijeljenje slično kao uređaj za imploziju opisan u dijelu 1 ove serije. Kada se detoniraju, nastaju ogromne količine energetskih rendgenskih zraka, zagrijavajući materijal koji okružuje fuzijsko gorivo (poput litijevog deuterida), uzrokujući fazni prijelaz u plazmu. Kako vrlo vruća plazma okružuje litijev deuterid (u a vrlo zatvoreno i pod pritiskom okruženje) gorivo će proizvesti tritij, teški izotop vodika. Zatim se tricijum podvrgava nuklearnoj fuziji, oslobađajući ogromne količine energije dok se tritijeve jezgre forsiraju zajedno, prevladavajući elektrostatičke sile između jezgara i spajanje. Fuzija oslobađa velike količine vežuće energije, štoviše od fisije.
Kako djeluje zvijezda?
Ovdje je potrebno naglasiti da se u termonuklearnom uređaju fuzija može postići tek kada se dosegnu ogromne temperature u vrlo ograničenom i pod tlakom. Štoviše, u slučaju fuzijske bombe ta je reakcija nekontrolirana.
Kako se reakcije nuklearne fuzije održavaju u zvijezdi (poput našeg Sunca)? U gornjem primjeru termonuklearne bombe, fuzija tritija se postiže kroz inercijalno zatvaranje (tj. brz, vruć i energetski pritisak na gorivo da uzrokuje spajanje), ali u slučaju zvijezde potreban je kontinuirani način zatočenja. Gravitacijsko zatvaranje potreban je za reakcije nuklearne fuzije u jezgri. Za značajno gravitacijsko zatvaranje zvijezdi je potrebna minimalna masa.
U jezgri našeg Sunca (i većine ostalih zvijezda manjih od našeg Sunca) nuklearna fuzija se postiže kroz protonski-protonski lanac (na slici ispod). Ovo je mehanizam sagorijevanja vodika gdje nastaje helij. Dva protona (vodikova jezgra) kombiniraju se nakon prevladavanja vrlo odbojne elektrostatičke sile. To se može postići samo ako zvjezdano tijelo ima dovoljno veliku masu, povećavajući gravitacijsko zadržavanje u jezgri. Jednom kada se protoni kombiniraju, tvore deuterij (2D), stvaranje pozitrona (brzo se uništava s elektronom) i neutrino. Jezgro deuterija može se tada kombinirati s drugim protonom, stvarajući lagani izotop helija (3On). Ishod ove reakcije stvara gama zrake koje održavaju stabilnost i visoku temperaturu jezgre zvijezde (u slučaju Sunca jezgra doseže temperaturu od 15 milijuna Kelvina).
Kao što je rečeno u prethodnom članku Space Magazina, postoji niz planetarnih tijela ispod praga postajanja "zvijezda" (i nisu u mogućnosti održati protonsku-protonsku fuziju). Most između najvećih planeta (tj. Plinskih divova, poput Jupitera i Saturna) i najmanjih zvijezda poznat je pod nazivom smeđi patuljci, Smeđi patuljci su manje od 0,08 solarnih masa, a reakcije nuklearne fuzije nikada se nisu obuzele (iako su veći smeđi patuljci imali kratkotrajnu fuziju vodika u svojim jezgrama). Njihove jezgre imaju pritisak 105 milijuna atmosfera s temperaturama ispod 3 milijuna Kelvina. Imajte na umu da su čak i najmanji smeđi patuljci približno 10 puta masivniji od Jupitera (najveći smeđi patuljci su oko 80 puta veći od mase Jupitera). Dakle, za čak i malu šansu da se pojavi protonski-protonski lanac, potreban nam je veliki smeđi patuljak, barem 80 puta veći od Jupitera (preko 240 mase Saturna) da bismo čak stavili nadu u održavanje gravitacijskog zatvora.
Nema šanse da Saturn može održati nuklearnu fuziju?
Oprosti, ne. Saturn je jednostavno premalen.
Pretpostavljajući da bi nuklearna (fisijska) bomba koja je detonirala unutar Saturna mogla stvoriti uvjete za lančanu reakciju nuklearne fuzije (poput protonsko-protonskog lanca), opet je u carstvu znanstvene fantastike. Čak je i veći plinski gigant Jupiter previše globazan za održavanje fuzije.
Vidio sam i argumente koji tvrde da se Saturn sastoji od istih plinova kao i naše Sunce (tj. Vodik i helij), tako da bježi lančana reakcija je moguće, sve što je potrebno je brza injekcija energije. Međutim, vodik koji se može naći u Saturnovoj atmosferi je diatomski molekulski vodik (H2), a ne slobodne jezgre vodika (visokoenergetski protoni) kao u Sunčevoj jezgri. I da, H2 vrlo je zapaljiv (uostalom, bio je odgovoran za zloglasnu katastrofu zrakoplova Hindenburg 1937.), ali samo kad je pomiješan s velikom količinom kisika, klora ili fluora. Jao Saturn ne sadrži značajne količine bilo kojeg od tih plinova.
Zaključak
Iako je zabavno, „Projekt Lucifer“ proizvod je nečije bujne mašte. Prvi dio "Projekta Lucifer: Hoće li Cassini pretvoriti Saturn u drugo sunce?" uveo zavjeru i usredotočio se na neke od općih aspekata zašto je sonda Galileo 2003. godine jednostavno izgorjela u atmosferi Jupitera, raspršivši malene kuglice plutonija-238 dok je to činio. „Crna mrlja“ otkrivena sljedećeg mjeseca bila je jednostavno jedna od mnogih dinamičnih i kratkotrajnih oluja za koje se često može vidjeti da se razvijaju na planeti.
Ovaj je članak otišao korak dalje i zanemario je činjenicu da je Cassiniju bilo nemoguće postati interplanetarno atomsko oružje. Što ako postoji je bio nuklearne eksplozije u atmosferi Saturna? Pa, izgleda da bi to bila prilično dosadna stvar. Usudim se reći da bi moglo nastati nekoliko živahnih električnih oluja, ali sa Zemlje ne bismo vidjeli puno. Što se tiče bilo čega zlobnijeg događaja, vrlo je malo vjerovatno da bi bilo kakva trajna šteta na planeti. Sigurno ne bi bilo fuzijske reakcije jer je Saturn premalen i sadrži sve pogrešne plinove.
Oh dobro, Saturn će jednostavno morati ostati onakav kakav jest, zvoniti i sve ostalo. Kad Cassini za dvije godine završi svoju misiju, možemo se veseliti znanosti koju ćemo prikupiti iz tako nevjerojatnog i povijesnog nastojanja, a ne bojati se nemogućeg ...
Ažuriranje (7. kolovoza): Kao što neki čitatelji navode u nastavku, molekularni vodik zapravo nije bio uzrok katastrofe zrakoplova u Hindenburgu, eksplozija, vodik i kisik možda su potaknule boje na bazi aluminija gorivo vatra.
