Menininko elektromagnetinio skydo, galinčio apsaugoti astronautus, iliustracija. Vaizdo kreditas: Hablas. Spustelėkite norėdami padidinti.
Priešingi krūviai traukia. Kaip kaltinimai atstumia. Tai pirmoji elektromagnetizmo pamoka ir kada nors tai galėtų išgelbėti astronautų gyvybes.
NASA vizija apie kosmoso tyrinėjimą ragina sugrįžti į Mėnulį, kaip pasiruošimą dar ilgesnėms kelionėms į Marsą ir už jo ribų. Bet yra potencialus parodų užsakovas: radiacija.
Erdvė, esanti už žemos Žemės orbitos, yra plaunama intensyvia Saulės ir giliųjų galaktikos šaltinių, tokių kaip supernovos, radiacija. Keliaujantys į Mėnulį ir Marsą astronautai bus veikiami šios radiacijos, padidindami riziką susirgti vėžiu ir kitomis negalavimais. Svarbu rasti gerą skydą.
Dažniausias būdas kovoti su radiacija yra tiesiog fiziškai ją blokuoti, kaip tai daro storas betonas aplink branduolinį reaktorių. Bet kosminių laivų gamyba iš betono nėra išeitis. (Įdomu tai, kad gali būti įmanoma sukurti mėnulio bazę iš konkretaus drėgnumo ir vandens mišinio, jei Mėnulyje galima rasti vandens, bet tai jau kita istorija.) NASA mokslininkai tiria daugybę spinduliuotę blokuojančių medžiagų, tokių kaip aliuminis, pažangiausias plastikas. ir skystas vandenilis. Kiekvienas iš jų turi savo privalumų ir trūkumų.
Tai visi yra fiziniai sprendimai. Yra dar viena galimybė, neturinti fizinės medžiagos, tačiau turinti daug ekrano galios: jėgos laukas.
Didžiąją dalį pavojingos radiacijos kosmose sudaro elektra įkrautos dalelės: greitaeigiai elektronai ir protonai iš saulės ir masyvūs, teigiamai įkrauti atominiai branduoliai iš tolimų supernovų.
Kaip kaltinimai atstumia. Taigi kodėl neapsaugojus astronautų, juos supančius galingu elektriniu lauku, kurio įkrova yra tokia pati kaip gaunamosios spinduliuotės, tokiu būdu nukreipiant spinduliuotę toliau?
Daugelis ekspertų skeptiškai vertina tai, kad siekiant apsaugoti astronautus, gali būti sukurti elektriniai laukai. Tačiau Charlesas Buhleris ir Johnas Lane'as, abu mokslininkai, dirbantys kartu su ASRC Aerospace Corporation NASA Kennedy kosmoso centre, mano, kad tai galima padaryti. Jie sulaukė palaikymo iš NASA pažangiųjų koncepcijų instituto, kurio užduotis yra finansuoti tolimų idėjų tyrimus, kad būtų galima ištirti mėnulio bazių elektrinius skydus.
„Elektrinių laukų naudojimas radiacijai atstumti buvo viena iš pirmųjų idėjų dar šeštajame dešimtmetyje, kai mokslininkai pradėjo nagrinėti astronautų apsaugos nuo radiacijos problemą“, - sako Buhleris. „Tačiau jie greitai atsisakė idėjos, nes atrodė, kad reikalinga aukšta įtampa ir nepatogūs dizainai, kurie, jų manymu, bus reikalingi (pavyzdžiui, astronautų įdėjimas į dvi koncentrines metalines sferas) tokį elektrinį skydą pavers nepraktišku“.
Buhlerio ir Lane'o požiūris skiriasi. Jų sumanyme, Mėnulio pagrindas turėtų maždaug pusšimtį pripučiamų, laidžių sferų, maždaug 5 metrų skersmens, sumontuotų virš pagrindo. Tuomet sferos būtų įkrautos iki labai aukšto statinio-elektrinio potencialo: 100 megavoltų ar daugiau. Ši įtampa yra labai didelė, tačiau todėl, kad teka labai mažai srovės (krūvis statiškai sėdės ant rutulių), krūviui palaikyti nereikės daug energijos.
Sferos būtų pagamintos iš plono, stipraus audinio (pvz., „Vectran“, kuris buvo naudojamas tūpimo balionams, kurie sušvelnino smūgį „Mars Exploration Rovers“) ir padengtos labai plonu laidininko sluoksniu, pavyzdžiui, auksu. Audinio sferos galėtų būti sulankstytos gabenimui ir išpūstos, tiesiog jas pakrovus elektros krūviu; panašūs aukso sluoksnyje esančių elektronų krūviai atstumia vienas kitą ir verčia sferą plėstis į išorę.
Sferų išdėstymas virš galvos sumažintų astronautų palietimo pavojų. Atidžiai pasirinkdami sferų išdėstymą, mokslininkai gali padidinti jų efektyvumą atstumdami radiaciją, tuo pačiu sumažindami jų poveikį astronautams ir įrangai žemėje. Iš tikrųjų kai kuriose konstrukcijose grynasis elektrinis laukas žemės lygyje yra lygus nuliui, tokiu būdu sumažinant bet kokį galimą šių stiprių elektrinių laukų pavojų sveikatai.
Buhleris ir Lane'as vis dar ieško geriausio išdėstymo: Dalis iššūkių yra ta, kad radiacija yra tiek teigiamai, tiek neigiamai įkrauta dalelė. Sferos turi būti išdėstytos taip, kad, pavyzdžiui, elektrinis laukas būtų neigiamas toli virš pagrindo (atstumtų neigiamas daleles) ir teigiamas arčiau žemės (atstumtų teigiamas daleles). „Mes jau modeliavome tris geometrijas, kurios galėtų veikti“, - sako Buhleris.
Nešiojamieji dizainai gali būti montuojami net ant „mėnulio buggy“ mėnulio keltuvų, kad apsaugotų astronautus, nes jie tyrinėja paviršių, įsivaizduoja Buhleris.
Tai skamba nuostabiai, tačiau dar reikia išspręsti daugybę mokslinių ir inžinerinių problemų. Pavyzdžiui, skeptikai pažymi, kad elektrostatinis skydas Mėnulyje yra linkęs trumpai jungti plūduriuojantį mondustą, kurį pati įkrauna saulės ultravioletinė spinduliuotė. Saulės vėjas, pučiantis per skydą, taip pat gali sukelti problemų. Vėjo elektronai ir protonai gali būti įstrigę skydelį sudarančių jėgų labirintuose, sukeldami stiprią ir nenumatytą elektros srovę tiesiai virš kosmonautų galvų.
Tyrimai vis dar yra preliminarūs, pabrėžia Buhleris. Moondustas, saulės vėjas ir kitos problemos vis dar tiriamos. Gali būti, kad geriau veiktų kitokio tipo skydas, pavyzdžiui, superlaidus magnetinis laukas. Šios laukinės idėjos dar turi išsispręsti.
Bet, kas žino, galbūt vieną dieną astronautai Mėnulyje ir Marse veiks saugiai, apsaugoti paprastu elektromagnetizmo principu, kurį gali suprasti net vaikas.
Originalus šaltinis: [apsaugotas el. Paštas]
