Ilustrația artistului unui scut electromagnetic care ar putea proteja astronauții. Credit imagine: Hubble. Faceți clic pentru a mări.
Taxele opuse atrag. La fel ca acuzațiile se resping. Este prima lecție de electromagnetism și, într-o zi, ar putea salva viața astronauților.
Viziunea NASA pentru explorarea spațială solicită întoarcerea pe Lună ca pregătire pentru călătorii chiar mai lungi către Marte și nu numai. Dar există un potențial showstopper: radiațiile.
Spațiul dincolo de orbita Pământului scăzut este plin de radiații intense de la Soare și de la surse galactice profunde, cum ar fi supernovele. Astronauții care se îndreaptă către Lună și Marte vor fi expuși la această radiație, crescându-le riscul de a face cancer și alte maladii. Găsirea unui scut bun este importantă.
Cel mai obișnuit mod de a face față radiațiilor este pur și simplu să îl blocați fizic, așa cum face betonul gros din jurul unui reactor nuclear. Dar realizarea navelor spațiale din beton nu este o opțiune. (Interesant este că ar putea fi posibilă construirea unei baze de lună dintr-un amestec de beton de apă și apă, dacă apa poate fi găsită pe Lună, dar aceasta este o altă poveste.) Oamenii de știință ai NASA cercetează multe materiale care blochează radiațiile, cum ar fi aluminiu, materiale plastice avansate și hidrogen lichid. Fiecare are propriile sale avantaje și dezavantaje.
Acestea sunt soluții fizice. Există o altă posibilitate, una fără substanță fizică, dar cu multă putere de ecranare: un câmp de forță.
Cea mai mare parte a radiațiilor periculoase din spațiu constă din particule încărcate electric: electroni de mare viteză și protoni de la Soare și nuclee atomice masive, încărcate pozitiv, din supernovele îndepărtate.
La fel ca acuzațiile se resping. Deci de ce să nu protejăm astronauții înconjurându-i cu un câmp electric puternic, care are aceeași încărcare cu radiațiile de intrare, îndepărtând astfel radiația departe?
Mulți experți sunt sceptici că pot fi făcute câmpuri electrice pentru a proteja astronauții. Dar Charles Buhler și John Lane, ambii oameni de știință ai ASRC Aerospace Corporation de la Kennedy Space Center de la NASA, cred că se poate face acest lucru. Aceștia au primit sprijin din partea Institutului NASA pentru concepte avansate, a cărui misiune este să finanțeze studii de idei îndelungate, să investigheze posibilitatea scuturilor electrice pentru baze lunare.
„Folosirea câmpurilor electrice pentru a respinge radiațiile a fost una dintre primele idei din anii 1950, când oamenii de știință au început să privească problema protejării astronauților de radiații”, spune Buhler. „Cu toate acestea, au renunțat rapid la ideea, pentru că părea că tensiunile mari necesare și desenele incomode care credeau că ar fi necesare (de exemplu, punerea astronauților în două sfere metalice concentrice) ar face un astfel de scut electric nepractic.”
Abordarea lui Buhler și Lane este diferită. În concepția lor, o bază lunară ar avea o jumătate de duzină sau atât de multe sfere conductoare gonflabile la aproximativ 5 metri deasupra montate deasupra bazei. Apoi, sferele vor fi încărcate până la un potențial static-electric foarte ridicat: 100 megavoliți sau mai mult. Această tensiune este foarte mare, dar pentru că ar curge foarte puțin curent (încărcarea ar sta static pe sfere), nu ar fi nevoie de multă putere pentru menținerea încărcăturii.
Sferele ar fi confecționate dintr-o țesătură subțire, puternică (cum ar fi Vectran, care a fost folosită pentru baloanele de aterizare care au amortizat impactul pentru Row Exploration Mars) și acoperite cu un strat foarte subțire de conductor precum aurul. Sferele din țesătură pot fi pliate pentru transport și apoi umflate prin simpla încărcare a acestora cu o sarcină electrică; sarcinile similare ale electronilor din stratul de aur se resping reciproc și forțează sfera să se extindă spre exterior.
Așezarea sferelor mult deasupra capului ar reduce pericolul ca astronauții să-i atingă. Alegând cu atenție amenajarea sferelor, oamenii de știință își pot maximiza eficiența la respingerea radiațiilor, reducând în același timp impactul lor asupra astronauților și echipamentelor de la sol. În unele proiecte, de fapt, câmpul electric net la nivelul solului este zero, atenuând astfel orice riscuri potențiale pentru sănătate din aceste câmpuri electrice puternice.
Buhler și Lane sunt în continuare în căutarea celui mai bun aranjament: o parte a provocării este că radiațiile provin atât ca particule încărcate pozitiv cât și negativ. Sferele trebuie dispuse astfel încât câmpul electric să fie, să zicem, negativ cu mult peste bază (pentru a respinge particulele negative) și pozitiv mai aproape de sol (pentru a respinge particulele pozitive). „Am simulat deja trei geometrii care ar putea funcționa”, spune Buhler.
Modelele portabile ar putea fi chiar montate pe rover-uri lunare „buggy moon” pentru a oferi protecție pentru astronauți în timp ce explorează suprafața, își imaginează Buhler.
Suna minunat, dar există încă multe probleme științifice și de inginerie de rezolvat. De exemplu, scepticii notează că un scut electrostatic pe Lună este susceptibil de a fi scurtcircuitat de moondustul plutitor, care este el însuși încărcat de radiațiile solare ultraviolete. Vântul solar care suflă pe scut poate cauza și probleme. Electronii și protonii din vânt ar putea fi prinși de labirintul de forțe care alcătuiesc scutul, ceea ce duce la curenți electrici puternici și neintenționate chiar deasupra capetelor astronauților.
Cercetarea este încă preliminară, subliniază Buhler. Moondust, vânt solar și alte probleme sunt încă cercetate. S-ar putea ca un fel de scut să funcționeze mai bine, de exemplu, un câmp magnetic supraconductor. Aceste idei sălbatice încă nu trebuie să le rezolve.
Dar, cine știe, poate că într-o zi astronauții de pe Lună și Marte vor funcționa în siguranță, protejați de un simplu principiu de electromagnetism chiar un copil poate înțelege.
Sursa originală: [email protected]
