Povestea: Proiectul Lucifer este, probabil, cea mai mare teorie a conspirației în care s-ar putea implica NASA. Deoarece sonda a căzut deși atmosfera, NASA speră că presiunile atmosferice vor crea o implozie, generând o explozie nucleară, prin care va începe o reacție în lanț, transformând gigantul de gaz în un al doilea Soare. Au eșuat. Așadar, într-o a doua încercare, vor arunca sonda Cassini (din nou, încărcată cu plutoniu) adânc în atmosfera lui Saturn în doi ani, astfel încât acest gigant mai mic de gaz să poată avea succes acolo unde Jupiter a eșuat ...
Realitatea: După cum a fost investigat pe scurt în Proiect Lucifer: Va Cassini transforma Saturn într-un al doilea soare? (Partea 1), am analizat unele dintre problemele tehnice din spatele Galileo și Cassini fiind utilizate ca arme nucleare improvizate. Acestea nu pot genera o explozie din mai multe motive, dar punctele principale sunt: 1) Pelete minuscule de plutoniu utilizate pentru încălzirea și alimentarea sondelor se află în butelii separate, rezistente la deteriorare. 2) Plutoniu este nu grad de armă, adică 238Pu face un combustibil fisionabil foarte ineficient. 3) Sondele se vor arde și se vor despărți, deci nu se va opri orice șansă de bucăți de plutoniu care formează „masă critică” (în afară de aceasta, nu există nicio șansă ca plutoniul să poată forma o configurație pentru a crea un dispozitiv declanșat prin implozie).
OK, deci Galileo și Cassini nu poti să fie utilizate ca arme nucleare brute. Dar spune dacă a existat o explozie nucleară în Saturn? Ar putea provoca o reacție în lanț în miez, creând un al doilea Soare?
- Proiect Lucifer: Va Cassini transforma Saturn într-un al doilea soare? (Partea 1)
- Proiect Lucifer: Va Cassini transforma Saturn într-un al doilea soare? (Partea 2)
Bombele termonucleare
Dacă nu se poate menține fuziunea nucleară în interiorul unui corp stelar, reacția se va stinge foarte repede. Așadar, Proiectul Lucifer propune ca Cassini să plonjeze multe sute de kilometri în atmosfera lui Saturn și să explodeze ca o explozie brută de fisiune alimentată cu plutoniu. Această explozie va provoca o reacție în lanț, creând suficientă energie pentru a declanșa fuziunea nucleară în interiorul gigantului de gaz.
Pot vedea de unde a venit această idee, chiar dacă este inexactă. Bomba de fuziune (sau „arma termonucleară”) folosește un declanșator de fisiune pentru a lansa o reacție de fuziune necontrolată. Declanșatorul fisiunii este construit pentru a exploda ca o bombă de fisiune normală, la fel ca dispozitivul de implozie descris în partea 1 a acestei serii. Când sunt detonate, se produc cantități uriașe de raze X energetice, încălzind materialul care înconjoară combustibilul de fuziune (cum ar fi deuteridul de litiu), determinând tranziția de fază la o plasmă. Deoarece plasma foarte fierbinte înconjoară deuteridul de litiu (într-un an mediu foarte limitat și presat) combustibilul va produce tritiu, un izotop greu de hidrogen. Tritiul este apoi supus fuziunii nucleare, eliberând cantități uriașe de energie pe măsură ce nucleele de tritiu sunt forțate împreună, depășind forțele electrostatice dintre nuclee și fuziune. Fuziunea eliberează cantități mari de energie de legare, mai mult decât fisiunea.
Cum funcționează o stea?
Punctul care trebuie subliniat aici este faptul că într-un dispozitiv termonuclear, fuziunea poate fi atinsă numai atunci când se ating temperaturi imense într-un mediu foarte limitat și sub presiune. Mai mult, în cazul unei bombe de fuziune, această reacție este necontrolată.
Deci, cum se susțin reacțiile de fuziune nucleară într-o stea (ca Soarele nostru)? În exemplul bombei termonucleare de mai sus, fuziunea de tritiu se realizează prin închis inerțial (adică presiune rapidă, caldă și energică asupra combustibilului pentru a provoca fuziunea), dar în cazul unei stele, este necesar un mod susținut de închidere. Încercuirea gravitațională este necesar pentru ca reacțiile de fuziune nucleară să apară în miez. Pentru o îngrădire gravitațională semnificativă, steaua necesită o masă minimă.
În miezul Soarelui nostru (și al majorității altor stele mai mici decât Soarele nostru), fuziunea nucleară se realizează prin intermediul lanț proton-proton (ilustrat mai jos). Acesta este un mecanism de ardere a hidrogenului unde este generat heliu. Doi protoni (nuclei de hidrogen) se combină după depășirea forței electrostatice extrem de repulsive. Acest lucru poate fi obținut numai dacă corpul stelar are o masă suficient de mare, crescând retenția gravitațională în miez. Odată ce protonii se combină, formează deuteriu (2D), producând un pozitron (anihilând rapid cu un electron) și un neutrin. Nucleul de deuteriu se poate combina apoi cu un alt proton, creând astfel un izotop ușor de heliu (3El). Rezultatul acestei reacții generează raze gamma care mențin stabilitatea și temperatura ridicată a miezului stelei (în cazul Soarelui, miezul atinge o temperatură de 15 milioane de Kelvin).
Așa cum am discutat într-un articol anterior al Space Magazine, există o serie de corpuri planetare sub pragul de a deveni „stea” (și nu sunt capabile să susțină fuziunea proton-proton). Podul dintre cele mai mari planete (adică uriașii de gaz, precum Jupiter și Saturn) și cele mai mici stele sunt cunoscute ca pitici maro. Piticele brune sunt mai mici de 0,08 mase solare, iar reacțiile de fuziune nucleară nu s-au prins niciodată (deși piticii maro mai mari ar fi putut avea o perioadă scurtă de fuziune de hidrogen în miezurile lor). Miezul lor are o presiune de 105 milioane de atmosfere cu temperaturi sub 3 milioane de Kelvin. Rețineți, chiar și cei mai mici pitici maro sunt de aproximativ 10 ori mai masivi decât Jupiter (cei mai mari pitici maronii sunt de aproximativ 80 de ori față de masa lui Jupiter). Așadar, pentru o șansă mică de apariție a lanțului proton-proton, am avea nevoie de un pitic maroniu mare, de cel puțin 80 de ori mai mare decât Jupiter (peste 240 de mase de Saturn) pentru a rezista chiar și la speranța de a susține îngrădirea gravitațională.
Nu există nicio șansă că Saturn ar putea susține fuziunea nucleară?
Scuze nu. Saturn este pur și simplu prea mic.
Impunerea faptului că o bombă nucleară (fisiune) detonantă în Saturn ar putea crea condițiile pentru o reacție în lanț de fuziune nucleară (cum ar fi lanțul proton-proton) se află, din nou, pe tărâmul science fiction. Chiar și cel mai mare gigant al gazului Jupiter este mult prea îndepărtat pentru a susține fuziunea.
Am văzut, de asemenea, argumente care susțin că Saturn este format din aceleași gaze ca Soarele nostru (adică hidrogen și heliu), deci o reacție în lanț fugit este posibil, tot ce este necesar este o injecție rapidă de energie. Cu toate acestea, hidrogenul care poate fi găsit în atmosfera lui Saturn este hidrogen molecular diatomic (H2), nu nucleii liberi de hidrogen (protoni cu energie mare), așa cum se găsesc în nucleul Soarelui. Și da, H2 este extrem de inflamabil (până la urmă a fost responsabil pentru infamul dezastru aeronaut Hindenburg din 1937), dar numai atunci când este amestecat cu o cantitate mare de oxigen, clor sau fluor. Alas Saturn nu conține cantități semnificative din niciunul dintre aceste gaze.
Concluzie
Deși distractiv, „Proiectul Lucifer” este produsul imaginației pline de viață a cuiva. Partea 1 din „Proiect Lucifer: Va Cassini transforma Saturn într-un al doilea Soare?” a introdus conspirația și s-a concentrat pe unele aspecte generale de ce sonda Galileo în 2003 pur și simplu a ars în atmosfera lui Jupiter, împrăștind peletele mici de plutoniu-238, așa cum a făcut acest lucru. „Punctul negru”, descoperit luna următoare, a fost pur și simplu una dintre numeroasele furtuni dinamice și de scurtă durată văzute adesea să se dezvolte pe planetă.
Acest articol a făcut un pas mai departe și a ignorat faptul că era imposibil pentru Cassini să devină o armă atomică interplanetară. Dar dacă există a fost o explozie nucleară în atmosfera lui Saturn? Se pare că ar fi o aventură destul de plictisitoare. Îndrăznesc să spun că s-ar putea genera câteva furtuni electrice vii, dar nu am vedea multe de pe Pământ. În ceea ce privește orice ceva mai sinistru, este foarte puțin probabil să existe vreo deteriorare durabilă a planetei. Cu siguranță nu ar exista nicio reacție de fuziune, deoarece Saturn este prea mic și conține toate gazele greșite.
Oh, bine, Saturn va trebui doar să rămână așa cum este, inele și toate. Când Cassini își va finaliza misiunea în doi ani, putem aștepta cu nerăbdare știința pe care o vom acumula dintr-o strădanie atât de incredibilă și istorică, decât să ne temem de imposibil ...
Actualizare (7 august): După cum au subliniat unii cititori de mai jos, hidrogenul molecular nu a fost cu adevărat cauză a dezastrului aerian Hindenburg, vopseaua pe bază de aluminiu a fost cea care a stârnit explozia, hidrogenul și oxigenul alimentat focul.
