Kunstniku illustratsioon elektromagnetilisest kilbist, mis võiks kaitsta astronaute. Pildikrediit: Hubble. Pilt suuremalt.
Vastupidised laengud meelitavad. Nagu süüdistused tõrjuvad. See on esimene elektromagnetismi õppetund ja kunagi võiks see päästa astronautide elu.
NASA visioon kosmoseuuringuteks kutsub üles naasma Kuule, kui teha ettevalmistusi veelgi pikemateks marsruutideks Marsi ja kaugemalgi. Kuid seal on potentsiaalne showstopper: kiirgus.
Kosmos, mis asub maapinnalähedasest orbiidist kaugemal, on päikesest ja sügavatest galaktilistest allikatest, nagu supernoovad, pärit intensiivse kiirgusega. Kuule ja Marsile teel olevad astronaudid puutuvad selle kiirgusega kokku, suurendades nende riski haigestuda vähki ja muid haigusi. Hea kilbi leidmine on oluline.
Kõige tavalisem viis kiirgusega toimetulemiseks on selle lihtsalt füüsiline blokeerimine, nagu seda teeb tuumareaktori ümbritsev paks betoon. Kuid betoonist kosmoselaevade tegemine pole valik. (Huvitav, et kui Kuule võib leida vett, võib olla võimalik kuubaasi ehitada moondusti ja vee betoonisegust, kuid see on juba teine lugu.) NASA teadlased uurivad paljusid kiirgust blokeerivaid materjale, näiteks alumiiniumi, täiustatud plasti. ja vedel vesinik. Igal neist on oma eelised ja puudused.
Need kõik on füüsilised lahendused. On veel üks võimalus, millel pole füüsikalist ainet, kuid palju kaitsevõimet: jõuväli.
Suurem osa kosmoses leiduvast ohtlikust kiirgusest koosneb elektrilaenguga osakestest: Päikese kiiretest elektronidest ja prootonitest ning kaugetest supernoovadest pärit massiivsetest, positiivselt laetud aatomituumadest.
Nagu süüdistused tõrjuvad. Miks mitte kaitsta astronaute ümbritsedes neid võimsa elektriväljaga, millel on sama laeng kui sissetuleval kiirgusel, suunates seega kiirguse eemale?
Paljud eksperdid on skeptilised, et astronautide kaitseks saab teha elektrivälju. Kuid NASA Kennedy kosmosekeskuse ASRC Aerospace Corporationi teadlased Charles Buhler ja John Lane usuvad, et seda saab teha. Nad on saanud tuge NASA täiustatud kontseptsioonide instituudilt, mille ülesanne on rahastada kaugeleulatuvate ideede uurimist, et uurida kuuvarraste elektrikilpide võimalust.
"Elektriväljade kasutamine kiirguse tõrjumiseks oli üks esimesi ideid juba 1950ndatel, kui teadlased hakkasid uurima astronautide kaitsmise kiirguse eest probleemi," räägib Buhler. "Nad jätsid idee kiiresti maha, kuna tundus, et vajalikud kõrged pinged ja ebamugavad kujundused, mida nende arvates oleks vaja (näiteks astronautide paigutamine kahe kontsentrilise metallkera sisse) muudaksid sellise elektrikilbi ebapraktiliseks."
Buhleri ja Lane'i lähenemine on erinev. Nende kontseptsioonis oleks Kuu alusel umbes kümmekond täispuhutavat juhtivsfääri, mis on aluse kohal paigaldatud umbes 5 meetrit. Sfäärid laetakse siis väga suure staatilise elektrilise potentsiaalini: 100 megavolti või rohkem. See pinge on väga suur, kuid kuna voolu voolab väga vähe (laeng istub staatiliselt keradel), pole laetuse säilitamiseks vaja palju energiat.
Sfäärid oleksid valmistatud õhukesest tugevast kangast (näiteks Vectran, mida kasutati maandumisballoonide jaoks, mis pehmendasid Marsi avastusretke jaoks mõeldud lööke) ja kaetud väga õhukese kihi dirigendiga, näiteks kuld. Kangasfääre saab transportimiseks kokku voltida ja seejärel täis laadida, laadides need lihtsalt elektrilaenguga; kuldkihis olevate elektronide sarnased laengud tõrjuvad üksteist ja sunnivad kera laienema väljapoole.
Sfääride kaugele pea kohale asetamine vähendaks ohtu, et astronaudid neid puudutavad. Valides sfääride paigutuse hoolikalt, saavad teadlased maksimeerida nende efektiivsust kiirguse tõrjumisel, minimeerides samal ajal nende mõju astronautidele ja maapealsetele seadmetele. Mõnede konstruktsioonide korral on neto elektrivälja maapinnal tegelikult null, leevendades seega nende tugevate elektriväljade võimalikke terviseriske.
Buhler ja Lane otsivad endiselt parimat paigutust: väljakutse üks osa on see, et kiirgus tuleb nii positiivse kui ka negatiivse laenguga osakestena. Sfäärid peavad olema paigutatud nii, et elektriväli oleks näiteks negatiivne kaugel alusest kõrgemal (negatiivsete osakeste tõrjumiseks) ja positiivne maapinnale lähemal (positiivsete osakeste tõrjumiseks). "Oleme juba simuleerinud kolme geomeetriat, mis võivad töötada," ütleb Buhler.
Kaasaskantavad disainilahendused võib paigaldada isegi kuuseugulistele kuukärudele, et pakkuda astronautidele kaitset, kui nad pinda uurivad, arvab Buhler.
See kõlab suurepäraselt, kuid lahendamiseks on veel palju teaduslikke ja tehnilisi probleeme. Näiteks skeptikud märgivad, et Kuu elektrostaatiline kilp on vastuvõtlik moondusti lühisele, mida ise laeb päikese ultraviolettkiirgus. Ka kilbi kohal puhuv päikesetuul võib põhjustada probleeme. Tuule elektronid ja prootonid võivad lõksu jääda kilpi moodustavate jõudude labürindis, mis põhjustab tugevaid ja tahtmatuid elektrivoolusid otse astronautide peade kohal.
Uuringud on endiselt esialgsed, rõhutab Buhler. Moondust, päikesetuult ja muid probleeme uuritakse endiselt. Võib juhtuda, et teistsugune kilp toimiks paremini, näiteks ülijuhtiv magnetväli. Need metsikud ideed peavad veel välja selgitama.
Kuid kes teab, võivad ühel päeval astuda Kuu ja Marsi astronaudid ohutult, kaitstud lihtsa elektromagnetilisuse põhimõttega, millest isegi laps aru saab.
Algne allikas: [e-posti aadress on kaitstud]
