Umělec ilustrace elektromagnetického štítu, který by mohl chránit astronauty. Obrazový kredit: Hubble. Klikni pro zvětšení.
Opačné poplatky přitahují. Jako poplatky se odrazí. Je to první lekce elektromagnetismu a jednou může zachránit životy astronautů.
Vize NASA pro výzkum vesmíru vyžaduje návrat na Měsíc jako přípravu na ještě delší cesty na Mars a dále. Existuje však potenciální showstopper: záření.
Vesmír za nízkou oběžnou dráhou Země je zaplaven intenzivním zářením ze Slunce az hlubokých galaktických zdrojů, jako jsou supernovy. Astronauti na cestě na Měsíc a Mars budou vystaveni tomuto záření, čímž zvyšují riziko vzniku rakoviny a jiných chorob. Nalezení dobrého štítu je důležité.
Nejběžnějším způsobem, jak se vypořádat s radiací, je jednoduše fyzicky zablokovat, jak to činí tlustý beton kolem jaderného reaktoru. Výroba kosmických lodí z betonu však není možnost. (Je zajímavé, že by bylo možné postavit Měsíční základnu z konkrétní směsi moondustu a vody, pokud se voda najde na Měsíci, ale to je jiný příběh.) Vědci NASA zkoumají mnoho materiálů blokujících záření, jako je hliník, moderní plasty a kapalný vodík. Každý má své výhody a nevýhody.
To vše jsou fyzická řešení. Existuje další možnost, jedna bez fyzické podstaty, ale se spoustou stínící síly: silové pole.
Většinu nebezpečného záření v prostoru tvoří elektricky nabité částice: vysokorychlostní elektrony a protony ze Slunce a masivní pozitivně nabitá atomová jádra ze vzdálených supernov.
Jako poplatky se odrazí. Tak proč neochránit astronauty tím, že je obklopíte silným elektrickým polem, které má stejný náboj jako přicházející záření, a odvádí tak záření pryč?
Mnoho odborníků je skeptických k tomu, že k ochraně astronautů lze vytvořit elektrická pole. Charles Buhler a John Lane, oba vědci z ASRC Aerospace Corporation v Kennedyho vesmírném středisku NASA, věří, že se to dá. Získali podporu od institutu NASA pro pokročilé koncepty, jehož úkolem je financovat studie vzdálených nápadů, aby prozkoumali možnost elektrických štítů pro lunární základny.
"Použití elektrického pole k odrazení záření bylo jedním z prvních nápadů v 50. letech, kdy se vědci začali zabývat problémem ochrany astronautů před zářením," říká Buhler. "Rychle však tuto myšlenku upustili, protože to vypadalo jako potřeba vysokého napětí a nepříjemné návrhy, které považovali za nezbytné (například umístění astronautů do dvou soustředných kovových koulí) by takový elektrický štít nepraktikovalo."
Přístup Buhler a Lane je jiný. Podle jejich koncepce by měsíční základna měla půl tuctu nafukovacích vodivých koulí asi 5 metrů napříč namontovaných nad základnou. Sféry by pak byly nabity až do velmi vysokého staticko-elektrického potenciálu: 100 megavoltů nebo více. Toto napětí je velmi velké, ale protože by proud proudil jen velmi málo (náboj by staticky seděl na koulích), nebylo by pro udržení náboje potřeba moc energie.
Sféry by byly vyrobeny z tenké, silné tkaniny (jako je Vectran, která byla použita pro přistávací balóny, které tlumily náraz pro Mars Exploration Rovers) a potažené velmi tenkou vrstvou vodiče, jako je zlato. Sféry textilie by se mohly pro přepravu složit a poté nafouknout pouhým naplněním elektrickým nábojem; podobné náboje elektronů ve zlaté vrstvě se navzájem odpuzují a nutí kouli expandovat směrem ven.
Umístění koulí daleko nad hlavu by snížilo nebezpečí, že se jich astronauti dotknou. Pečlivým výběrem uspořádání sfér mohou vědci maximalizovat svou účinnost při odpuzování záření při minimalizaci jejich dopadu na astronauty a vybavení na zemi. V některých provedeních je ve skutečnosti čisté elektrické pole na úrovni země nulové, a tak zmírňuje veškerá potenciální zdravotní rizika z těchto silných elektrických polí.
Buhler a Lane stále hledají nejlepší uspořádání: Součástí výzvy je, že záření přichází jak pozitivně, tak negativně nabité částice. Koule musí být uspořádány tak, aby elektrické pole bylo, řekněme, záporné daleko nad základnou (odpuzující negativní částice) a pozitivní blíže k zemi (odpuzující pozitivní částice). "Už jsme simulovali tři geometrie, které by mohly fungovat," říká Buhler.
Přenosné konstrukce mohou být dokonce namontovány na „měsíční buggy“ lunární rovery, aby poskytovaly ochranu astronautům při průzkumu povrchu, představí si Buhler.
Zní to skvěle, ale stále existuje mnoho vědeckých a technických problémů, které je třeba vyřešit. Například, skeptici poznamenají, že elektrostatický štít na Měsíci je náchylný k tomu, aby byl zkratován plovoucím moondustem, který je sám nabíjen slunečním ultrafialovým zářením. Problémy způsobují také sluneční vítr foukající přes štít. Elektrony a protony ve větru se mohly zachytit bludištěm sil, které tvoří štít, což vede k silným a nezamýšleným elektrickým proudům přímo nad hlavami astronautů.
Výzkum je stále předběžný, zdůrazňuje Buhler. Moondust, sluneční vítr a další problémy jsou stále vyšetřovány. Je možné, že jiný druh štítu by fungoval lépe, například supravodivé magnetické pole. Tyto divoké myšlenky se ještě musí vyřešit.
Ale kdo ví, možná jednoho dne astronauti na Měsíci a na Marsu budou pracovat bezpečně, chráněni jednoduchým principem elektromagnetismu, kterému dokáže porozumět i dítě.
Původní zdroj: [chráněn e-mailem]
