Tarina: Lucifer-projekti on väitetysti suurin salaliiton teoria, johon NASA voisi mahdollisesti osallistua. Kun koetin putosi ilmakehästä huolimatta, NASA toivoi ilmakehän paineiden aiheuttavan räjähdyksen, aiheuttaen ydinräjähdyksen, jolloin potku käynnistettiin ketjureaktio, kääntämällä kaasujätti toinen aurinko. He epäonnistuivat. Joten toisella yrityksellä he pudottavat Cassini-anturin (jälleen täynnä plutoniumia) syvälle Saturnuksen ilmakehään kahden vuoden kuluttua, joten tämä pienempi kaasujättiläinen voi onnistua siellä, missä Jupiter epäonnistui ...
Todellisuus: Kuten lyhyesti tutkittiin Projekti Lucifer: Muuttuuko Cassini Saturnusta toiseksi aurinkoksi? (Osa 1), tarkastelimme eräitä teknisiä ongelmia, jotka johtuvat Galileon ja Cassinin käytöstä hätäsiirtoajuna. Ne eivät voi aiheuttaa räjähdystä monista syistä, mutta pääkohdat ovat: 1) Pienet plutoniumpelletit, joita käytetään koettimien lämmittämiseen ja virran nostamiseen, ovat erillisissä vaurionkestävissä sylintereissä. 2) Plutonium on ei aseiluokka, eli 238Pu tekee erittäin tehottomasta fissioituvasta polttoaineesta. 3) Koettimet palaa ja hajota, mikä estää mikä tahansa mahdollisuus plutoniumin pala, joka muodostaa ”kriittisen massan” (ei ole myöskään mahdollista, että plutonium voisi mahdollisesti muodostaa kokoonpanon luomaan implosion laukaiseman laitteen).
OK, joten Galileo ja Cassini ei voi voidaan käyttää raa'ina ydinaseina. Mutta sano jos Saturnuksen sisällä tapahtui ydinräjähdys? Voisiko se aiheuttaa ketjureaktion ytimessä, luotaen toisen aurinkoa?
- Projekti Lucifer: Muuttuuko Cassini Saturnusta toiseksi aurinkoksi? (Osa 1)
- Projekti Lucifer: Muuttuuko Cassini Saturnusta toiseksi aurinkoksi? (Osa 2)
Lämpöpommit
Ellei ydinfuusioita voida ylläpitää tähtikappaleessa, reaktio haihtuu erittäin nopeasti. Joten Lucifer-projekti ehdottaa, että Cassini syöksyy useita satoja mailia Saturnuksen ilmakehään ja räjähtää raakaksi plutoniumipolttoaineena tapahtuvaan fissio-räjähdykseen. Tämä räjähdys aiheuttaa ketjureaktion, luomalla tarpeeksi energiaa ydinfuusion käynnistämiseksi kaasujätteen sisällä.
Näen mistä tämä ajatus on peräisin, vaikka se on epätarkka. Fuusiopommi (tai ”lämpöydinase”) käyttää halkeamisliipaisinta käynnistääkseen hallitsemattoman fuusioreaktion. Fissiolaukaisin on rakennettu räjähtämään kuin normaali fissiopommi, aivan kuten tämän sarjan osassa 1 kuvattu räjähdyslaite. Räjähtäessä syntyy valtavia määriä energisiä röntgensäteitä, jotka kuumentavat fuusiopolttoainetta ympäröivää materiaalia (kuten litiumdeuteridi), aiheuttaen vaiheen siirtymisen plasmaan. Koska litiumdeuteridi (tuumaa) ympäröi erittäin kuuma plasma erittäin suljettu ja paineistettu ympäristö) polttoaine tuottaa tritiumia, raskasta vetyisotooppia. Sitten tritium suorittaa ydinfuusion, vapauttaen valtavia määriä energiaa, kun tritiumydin pakotetaan yhdessä, ylittäen ytimien väliset sähköstaattiset voimat ja sulautuen. Fuusio vapauttaa suuria määriä sitovaa energiaa, enemmän kuin fissio.
Kuinka tähti toimii?
Tärkeää asiaa, jota tässä on korostettava, on se, että lämpöydinlaitteessa fuusio voidaan saavuttaa vain, kun saavutetaan valtavat lämpötilat hyvin suljetussa ja paineistetussa ympäristössä. Lisäksi fuusiopommin tapauksessa tämä reaktio on hallitsematon.
Joten miten ydinfuusioreaktiot jatkuvat tähdellä (kuten aurinkoomme)? Yllä olevassa lämpöydinpommi-esimerkissä tritium-fuusio saavutetaan inertiaalinen sulkeutuminen (ts. nopea, kuuma ja energinen paine polttoaineeseen fuusion aiheuttamiseksi), mutta tähden tapauksessa vaaditaan jatkuvaa synnytystä. Painovoimainen sulkeminen tarvitaan ydinfuusioreaktioiden tapahtumiseen ytimessä. Merkittävän painovoiman rajoittamiseksi tähti vaatii minimimassan.
Aurinkomme (ja useimpien muiden aurinkoomme pienempien tähtien) ytimessä ydinfuusio saavutetaan protoni-protoniketju (kuvassa alla). Tämä on vetypolttomekanismi, jossa syntyy heliumia. Kaksi protonia (vetytuumat) yhdistyvät erittäin hyökänneen sähköstaattisen voiman voittamisen jälkeen. Tämä voidaan saavuttaa vain, jos tähtikappaleella on tarpeeksi suuri massa, mikä lisää sydämessä painovoimaista eristystä. Kun protonit yhdistyvät, ne muodostavat deuteriumia (2D) tuottaen positronin (tuhoaa nopeasti elektronilla) ja neutrinoonin. Deuteriumydin voi sitten yhdistyä toisen protonin kanssa, jolloin syntyy kevyt heliumin isotooppi (3Hän). Tämän reaktion lopputulos tuottaa gammasäteitä, jotka ylläpitävät tähden ytimen vakautta ja korkeaa lämpötilaa (auringon tapauksessa ytimen lämpötila on 15 miljoonaa kelviniä).
Kuten aiemmassa Space Magazine -artikkelissa käsiteltiin, on olemassa joukko planeettakappaleita, jotka ovat kynnyksen alla, jotta niistä tulee "tähti" (eivätkä kykene ylläpitämään protonien ja protonien fuusiota). Silta suurimpien planeettojen (ts. Kaasujätteiden, kuten Jupiter ja Saturnus) ja pienimpien tähtien välillä tunnetaan nimellä ruskeat kääpiöt. Ruskeita kääpiöitä on vähemmän kuin 0,08 aurinkomassoa, ja ydinfuusioreaktiot eivät ole koskaan käyneet kiinni (vaikka isoilla ruskeilla kääpiöillä voi olla ollut lyhyt vetyfuusio sydämessään). Niiden ytimen paine on 105 miljoonaa ilmakehän lämpötilaa alle 3 miljoonaa kelviniä. Muista, että pienimmätkin ruskeat kääpiöt ovat noin 10 kertaa massiivisempia kuin Jupiter (suurimmat ruskeat kääpiöt ovat noin 80 kertaa Jupiterin massa). Joten jopa pienen mahdollisuuden saavuttamiseksi protoni-protoniketju tapahtuu, tarvitsisimme suuren ruskean kääpiön, joka on vähintään 80 kertaa suurempi kuin Jupiter (yli 240 Saturnuksen massaa), jotta edes kestäisimme toivoa ylläpitää painovoimaista rajoitusta.
Ei ole mahdollista, että Saturnus pystyisi ylläpitämään ydinfuusion?
Anteeksi ei. Saturnus on yksinkertaisesti liian pieni.
Se, että Saturnuksen sisällä räjähtävä ydinpiste (fissio) voi luoda olosuhteet ydinfuusioketjureaktiolle (kuten protoni-protoniketju), on taas tieteiskirjallisuuden alueilla. Jopa suurempi kaasujättiläinen Jupiter on aivan liian tylsä ylläpitämään fuusiota.
Olen nähnyt myös argumentteja, joiden mukaan Saturnus koostuu samoista kaasuista kuin aurinko (ts. Vety ja helium), joten karkaistut ketjureaktiot On mahdollista, kaikki mitä tarvitaan on nopea energian injektio. Vety, jota löytyy Saturnin ilmakehästä, on kuitenkin diatominen molekyylivety (H2), ei vapaita vetyydimiä (korkean energian protoneja), kuten löytyy Auringon ytimestä. Ja kyllä, H2 on erittäin tulenarkaa (olihan syynä surullisen Hindenburgin ilmalaivakatastrofiin vuonna 1937), mutta vain sekoitettuna suureen määrään happea, klooria tai fluoria. Alas Saturnus ei sisällä merkittäviä määriä mitään näistä kaasuista.
johtopäätös
Vaikka hauska, ”Lucifer-projekti” on jonkun elävän mielikuvituksen tuote. 1. osa projektista “Lucifer: muuttuuko Cassini Saturnusta toiseksi aurinkoksi?” esitteli salaliiton ja keskittyi joihinkin yleisiin näkökohtiin, miksi Galileo-koetin vuonna 2003 vain palasi Jupiterin ilmakehässä hajottaen plutonium-238: n pienet pelletit samalla tavalla. Seuraavan kuukauden aikana löydetty "musta piste" oli yksinkertaisesti yksi monista dynaamisista ja lyhytaikaisista myrskyistä, joita usein nähdään kehittyvän planeetalla.
Tämä artikkeli on mennyt askeleen pidemmälle ja sivuuttanut tosiasian, että Cassinista oli mahdotonta tulla planeettojenväliseksi atomiaseeksi. Entä jos siellä oli ydinräjähdys Saturnin ilmakehässä? No, näyttää siltä, että se olisi aika tylsä asia. Uskallan sanoa, että muutamia vilkkaita sähkömyrskyjä saattaa syntyä, mutta emme näe paljon maapallolta. Mitä tahansa kauhistuttavampaan tapahtuu, on erittäin epätodennäköistä, että planeetalle aiheutuisi pysyviä vaurioita. Fuusioreaktiota ei todellakaan olisi, koska Saturnus on liian pieni ja se sisältää kaikki väärät kaasut.
No, Saturnuksen on vain pysyttävä sellaisena kuin se on, soi ja kaikki. Kun Cassini suorittaa tehtävänsä kahden vuoden kuluttua, voimme odottaa tiedettä, jonka keräämme sellaisesta uskomatonta ja historiallisesta yrityksestä, sen sijaan että pelkäämme mahdotonta ...
Päivitys (7. elokuuta): Kuten jotkut lukijat huomauttivat alla, molekyylivety ei ollut oikeasti syy Hindenburgin ilmalaivakatastrofin seurauksena räjähdys, vety ja happi saattoivat aiheuttaa alumiinipohjaisen maalin polttoaineena tuli.
