Εικονογράφηση καλλιτέχνη μιας ηλεκτρομαγνητικής ασπίδας που θα μπορούσε να προστατεύσει τους αστροναύτες. Πίστωση εικόνας: Hubble. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν. Όπως οι κατηγορίες αποκρούουν. Είναι το πρώτο μάθημα ηλεκτρομαγνητισμού και, κάποια μέρα, θα μπορούσε να σώσει τις ζωές των αστροναυτών.
Το Vision for Space Exploration της NASA απαιτεί επιστροφή στη Σελήνη ως προετοιμασία για ακόμη μεγαλύτερα ταξίδια στον Άρη και πέρα από αυτήν. Αλλά υπάρχει ένας πιθανός κορυφαίος: η ακτινοβολία.
Το διάστημα πέρα από τη χαμηλή τροχιά της Γης είναι γεμάτο με έντονη ακτινοβολία από τον Ήλιο και από βαθιές γαλαξιακές πηγές όπως οι σουπερνόβα. Οι αστροναύτες καθ' οδόν προς τη Σελήνη και τον Άρη πρόκειται να εκτεθούν σε αυτήν την ακτινοβολία, αυξάνοντας τον κίνδυνο να νοσήσουν από καρκίνο και άλλες ασθένειες. Η εύρεση μιας καλής ασπίδας είναι σημαντική.
Ο πιο συνηθισμένος τρόπος αντιμετώπισης της ακτινοβολίας είναι απλώς να την εμποδίζετε φυσικά, όπως κάνει το παχύ σκυρόδεμα γύρω από έναν πυρηνικό αντιδραστήρα. Αλλά η κατασκευή διαστημόπλοιων από σκυρόδεμα δεν αποτελεί επιλογή. (Είναι ενδιαφέρον ότι μπορεί να είναι δυνατή η κατασκευή μιας σεληνιακής βάσης από ένα τσιμεντένιο μείγμα σεληνόσκονης και νερού, εάν μπορεί να βρεθεί νερό στη Σελήνη, αλλά αυτό είναι μια άλλη ιστορία.) Οι επιστήμονες της NASA ερευνούν πολλά υλικά που εμποδίζουν την ακτινοβολία, όπως το αλουμίνιο, τα προηγμένα πλαστικά και υγρό υδρογόνο. Το καθένα έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Όλες αυτές είναι φυσικές λύσεις. Υπάρχει μια άλλη πιθανότητα, μια χωρίς φυσική ουσία αλλά άφθονη δύναμη θωράκισης: ένα πεδίο δύναμης.
Το μεγαλύτερο μέρος της επικίνδυνης ακτινοβολίας στο διάστημα αποτελείται από ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια: ηλεκτρόνια και πρωτόνια υψηλής ταχύτητας από τον Ήλιο και τεράστιους, θετικά φορτισμένους ατομικούς πυρήνες από μακρινούς σουπερνόβα.
Όπως οι κατηγορίες αποκρούουν. Γιατί λοιπόν να μην προστατεύσουμε τους αστροναύτες περιβάλλοντάς τους με ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο που έχει το ίδιο φορτίο με την εισερχόμενη ακτινοβολία, εκτρέποντας έτσι την ακτινοβολία μακριά;
Πολλοί ειδικοί είναι δύσπιστοι ότι μπορούν να δημιουργηθούν ηλεκτρικά πεδία για την προστασία των αστροναυτών. Αλλά ο Charles Buhler και ο John Lane, και οι δύο επιστήμονες της ASRC Aerospace Corporation στο Διαστημικό Κέντρο Kennedy της NASA, πιστεύουν ότι μπορεί να γίνει. Έχουν λάβει υποστήριξη από το Ινστιτούτο Προηγμένων Εννοιών της NASA, η δουλειά του οποίου είναι να χρηματοδοτεί μελέτες μακρινών ιδεών, να διερευνά την πιθανότητα ηλεκτρικών ασπίδων για σεληνιακές βάσεις.
«Η χρήση ηλεκτρικών πεδίων για την απώθηση της ακτινοβολίας ήταν μια από τις πρώτες ιδέες στη δεκαετία του 1950, όταν οι επιστήμονες άρχισαν να εξετάζουν το πρόβλημα της προστασίας των αστροναυτών από την ακτινοβολία», λέει ο Buhler. «Γρήγορα απέρριψαν την ιδέα, ωστόσο, επειδή φαινόταν ότι οι υψηλές τάσεις που χρειάζονταν και τα άβολα σχέδια που πίστευαν ότι θα ήταν απαραίτητα (για παράδειγμα, η τοποθέτηση των αστροναυτών μέσα σε δύο ομόκεντρες μεταλλικές σφαίρες) θα καθιστούσαν μια τέτοια ηλεκτρική ασπίδα μη πρακτική».
Η προσέγγιση των Buhler και Lane είναι διαφορετική. Στην ιδέα τους, μια σεληνιακή βάση θα είχε περίπου μισή ντουζίνα διογκώσιμες, αγώγιμες σφαίρες περίπου 5 μέτρων τοποθετημένες πάνω από τη βάση. Στη συνέχεια, οι σφαίρες θα φορτίζονται μέχρι ένα πολύ υψηλό στατικό-ηλεκτρικό δυναμικό: 100 megavolt ή περισσότερο. Αυτή η τάση είναι πολύ μεγάλη, αλλά επειδή θα ρέει πολύ λίγο ρεύμα (το φορτίο θα καθόταν στατικά στις σφαίρες), δεν θα χρειαζόταν πολλή ισχύς για να διατηρηθεί το φορτίο.
Οι σφαίρες θα ήταν κατασκευασμένες από ένα λεπτό, ισχυρό ύφασμα (όπως το Vectran, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τα μπαλόνια προσγείωσης που αμβλύνουν την πρόσκρουση για τα Mars Exploration Rovers) και θα επικαλύπτονται με ένα πολύ λεπτό στρώμα αγωγού όπως ο χρυσός. Οι σφαίρες του υφάσματος θα μπορούσαν να διπλωθούν για μεταφορά και στη συνέχεια να φουσκώσουν απλά φορτώνοντάς τις με ηλεκτρικό φορτίο. τα παρόμοια φορτία των ηλεκτρονίων στη στιβάδα του χρυσού απωθούν το ένα το άλλο και αναγκάζουν τη σφαίρα να επεκταθεί προς τα έξω.
Η τοποθέτηση των σφαιρών πολύ ψηλά θα μείωνε τον κίνδυνο να τις αγγίξουν οι αστροναύτες. Επιλέγοντας προσεκτικά τη διάταξη των σφαιρών, οι επιστήμονες μπορούν να μεγιστοποιήσουν την αποτελεσματικότητά τους στην απώθηση της ακτινοβολίας, ενώ ελαχιστοποιούν την επίδρασή τους στους αστροναύτες και τον εξοπλισμό στο έδαφος. Σε ορισμένα σχέδια, στην πραγματικότητα, το καθαρό ηλεκτρικό πεδίο στο επίπεδο του εδάφους είναι μηδενικό, μειώνοντας έτσι τυχόν κινδύνους για την υγεία από αυτά τα ισχυρά ηλεκτρικά πεδία.
Ο Buhler και ο Lane εξακολουθούν να αναζητούν την καλύτερη διάταξη: Μέρος της πρόκλησης είναι ότι η ακτινοβολία έρχεται τόσο ως θετικά όσο και ως αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Οι σφαίρες πρέπει να είναι διατεταγμένες έτσι ώστε το ηλεκτρικό πεδίο να είναι, ας πούμε, αρνητικό πολύ πάνω από τη βάση (για να απωθεί αρνητικά σωματίδια) και θετικό πιο κοντά στο έδαφος (για να απωθεί τα θετικά σωματίδια). «Έχουμε ήδη προσομοιώσει τρεις γεωμετρίες που μπορεί να λειτουργήσουν», λέει ο Buhler.
Φορητά σχέδια θα μπορούσαν ακόμη και να τοποθετηθούν σε σεληνιακά ρομπότ 'moon buggy' για να προσφέρουν προστασία στους αστροναύτες καθώς εξερευνούν την επιφάνεια, φαντάζεται ο Buhler.
Ακούγεται υπέροχο, αλλά υπάρχουν πολλά επιστημονικά και μηχανικά προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν ακόμη. Για παράδειγμα, οι σκεπτικιστές σημειώνουν ότι μια ηλεκτροστατική ασπίδα στη Σελήνη είναι επιρρεπής στο βραχυκύκλωμα από την αιωρούμενη σεληνόσκονη, η οποία φορτίζεται από την ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία. Ο ηλιακός άνεμος που πνέει στην ασπίδα μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα. Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια στον άνεμο θα μπορούσαν να παγιδευτούν από τον λαβύρινθο των δυνάμεων που συνθέτουν την ασπίδα, οδηγώντας σε ισχυρά και ακούσια ηλεκτρικά ρεύματα ακριβώς πάνω από τα κεφάλια των αστροναυτών.
Η έρευνα είναι ακόμη προκαταρκτική, τονίζει ο Buhler. Η σεληνόσκονη, ο ηλιακός άνεμος και άλλα προβλήματα εξακολουθούν να διερευνώνται. Μπορεί ένα διαφορετικό είδος ασπίδας να λειτουργεί καλύτερα, για παράδειγμα, ένα υπεραγώγιμο μαγνητικό πεδίο. Αυτές οι άγριες ιδέες δεν έχουν ακόμη ξεκαθαριστεί.
Αλλά, ποιος ξέρει, ίσως μια μέρα οι αστροναύτες στη Σελήνη και στον Άρη να εργαστούν με ασφάλεια, προστατευμένοι από μια απλή αρχή ηλεκτρομαγνητισμού που μπορεί να καταλάβει ακόμα και ένα παιδί.
Αρχική πηγή: [email προστατεύεται]