Taiteilijaesitys sähkömagneettisesta kilvestä, joka voisi suojata astronauteja. Kuvahyvitys: Hubble. Klikkaa suurentaaksesi.
Vastakkaiset maksut houkuttelevat. Kuten syytteet hylkivät. Se on ensimmäinen elektromagnetiikan oppitunti, ja joskus se voisi pelastaa astronautien hengen.
NASA: n visio avaruustutkimuksesta vaatii paluuta Kuuhun, kun valmistellaan vielä pidempiä matkoja Marsiin ja sen ulkopuolelle. Mutta siellä on potentiaalinen näytteilleasettaja: säteily.
Avaruus maapallon kiertoradan ulkopuolella on uppoutunut voimakkaalla säteilyllä auringosta ja syvistä galaktisista lähteistä, kuten supernovoista. Kuun ja Marsin matkalla olevat astronautit altistuvat tälle säteilylle, mikä lisää heidän riskiä saada syöpää ja muita sairauksia. Hyvän suojan löytäminen on tärkeää.
Yleisin tapa käsitellä säteilyä on yksinkertaisesti estää se fysikaalisesti, kuten ydinreaktorin ympärillä oleva paksu betoni tekee. Mutta avaruusalusten valmistaminen betonista ei ole vaihtoehto. (Mielenkiintoista, että voi olla mahdollista rakentaa kuupohja konkreettisesta moondustin ja veden seoksesta, jos vettä löytyy kuuhun, mutta se on toinen tarina.) NASA: n tutkijat tutkivat monia säteilyä estäviä materiaaleja, kuten alumiinia, edistyneitä muoveja. ja nestemäinen vety. Jokaisella on omat etunsa ja haittansa.
Ne ovat kaikki fyysisiä ratkaisuja. On myös toinen mahdollisuus, jossa ei ole fysikaalista ainetta, mutta runsaasti suojavoimaa: voimakenttä.
Suurin osa avaruuden vaarallisesta säteilystä koostuu sähköisesti varautuneista hiukkasista: Auringon nopeista elektronista ja protoneista sekä kaukaisista supernovoista peräisin olevista massiivisista, positiivisesti varautuneista atomiytimistä.
Kuten syytteet hylkivät. Joten miksi ei suojella astronauteja ympäröimällä niitä voimakkaalla sähkökentällä, jolla on sama varaus kuin saapuvalla säteilyllä, ohjaten siten säteilyä pois?
Monet asiantuntijat suhtautuvat skeptisesti siihen, että sähkökenttiä voidaan tehdä astronauttien suojelemiseksi. Mutta Charles Buhler ja John Lane, molemmat tutkijat, joilla on ASRC Aerospace Corporation NASA: n Kennedyn avaruuskeskuksessa, uskovat, että se voidaan tehdä. He ovat saaneet tukea NASA: n edistyneiden konseptien instituutista, jonka tehtävänä on rahoittaa kaukaisten ideoiden tutkimusta, jotta tutkitaan sähkökuorten mahdollisuutta kuun perustalle.
"Sähkökenttien käyttäminen säteilyn torjumiseksi oli yksi ensimmäisistä ideoista jo 1950-luvulla, kun tutkijat alkoivat tarkastella astronautien suojelemisen ongelmaa säteilyltä", Buhler sanoo. "He kuitenkin hylkäsivät idean nopeasti, koska se näytti siltä, että tarvittavat suuret jännitteet ja hankalat mallit, joita he pitivät tarpeellisina (esimerkiksi astronauttien asettaminen kahteen samankeskiseen metallipallon sisään), tekisivät tällaisen sähkökilven epäkäytännölliseksi."
Buhlerin ja Lanen lähestymistapa on erilainen. Heidän konseptinsa mukaan kuun pohjalla olisi noin puoli tusinaa puhallettavat, johtavat pallot, noin 5 metriä poikki, asennettuna pohjan yläpuolelle. Pallojen varaus tällöin on erittäin korkea staattis-sähköinen potentiaali: 100 megavolttia tai enemmän. Tämä jännite on erittäin suuri, mutta koska virtaa virtaa hyvin vähän (varaus istuisi staattisesti palloilla), varauksen ylläpitämiseen ei tarvita paljon virtaa.
Pallot valmistettaisiin ohuesta, vahvasta kankaasta (kuten Vectran, jota käytettiin laskeutumispalloissa, jotka pehmustettiin iskua Mars Exploration Roversiin) ja päällystetty erittäin ohuella kerroksella johtimella, kuten kullalla. Kangaspallot voidaan taittaa ylös kuljetusta varten ja sitten paisuttaa lataamalla ne yksinkertaisesti sähkövarauksella; kultakerroksessa olevien elektronien samanlaiset varaukset hylkivät toisiaan ja pakottavat pallon laajentumaan ulospäin.
Pallojen sijoittaminen kaukana yläpuolella vähentäisi astronautien kosketusvaaraa. Valitsemalla huolellisesti pallojen järjestelyt, tutkijat voivat maksimoida niiden tehokkuuden säteilyn hylkimisessä ja minimoida niiden vaikutukset astronautteihin ja maan varusteisiin. Joissakin malleissa netto-sähkökenttä maanpinnalla on itse asiassa nolla, mikä vähentää näiden voimakkaiden sähkökenttien mahdollisia terveysriskejä.
Buhler ja Lane etsivät edelleen parasta järjestelyä: Osa haasteesta on, että säteily tulee sekä positiivisesti että negatiivisesti varautuneina hiukkasina. Pallot on järjestettävä siten, että sähkökenttä on esimerkiksi negatiivinen kaukana pohjan yläpuolella (torjumaan negatiiviset hiukkaset) ja positiivinen lähempänä maata (hylätä positiiviset hiukkaset). "Olemme jo simuloineet kolme geometriaa, jotka saattavat toimia", Buhler sanoo.
Kannettavat mallit saattavat jopa olla asennettuna ”moon buggy” -kuuniohjaimiin, jotta astronautit tarjoavat suojan tutkiessaan pintaa, Buhler kuvittelee.
Se kuulostaa upealta, mutta monia tieteellisiä ja teknisiä ongelmia on vielä ratkaisematta. Esimerkiksi skeptikot huomauttavat, että Kuun sähköstaattisen suojan on alttiina oikosulkemaan kelluvalla moondustilla, jota itse lataa aurinko-ultravioletti säteily. Auringon tuuli, joka puhaltaa suojan läpi, voi myös aiheuttaa ongelmia. Tuulen elektronit ja protonit saattavat jäädä kiinni kilven muodostavien voimien sokkeloon, mikä johtaa voimakkaisiin ja tahattomiin sähkövirtoihin heti astronautien pään yläpuolella.
Tutkimus on vielä alustava, Buhler painottaa. Moondustia, aurinkotuulia ja muita ongelmia tutkitaan edelleen. Voi olla, että erityyppinen suoja toimisi paremmin, esimerkiksi suprajohtava magneettikenttä. Nämä villit ideat eivät ole vielä selvittäneet itseään.
Mutta kuka tietää, ehkä jonain päivänä Kuun ja Marsin astronautit toimivat turvallisesti, suojataan yksinkertaisella sähkömagneettisella periaatteella, joka jopa lapsi voi ymmärtää.
Alkuperäinen lähde: [sähköposti suojattu]
