Příběh: Luciferův projekt je údajně největší konspirační teorií, do které by se NASA mohla zapojit. Jak sonda klesala, i když atmosféra, NASA doufala, že atmosférické tlaky vytvoří implozi, vytvoří jadernou explozi, čímž nastartuje řetězovou reakci a změní plynový gigant na druhé slunce. Selhaly. Při druhém pokusu tedy za dva roky hodí sondu Cassini (opět naloženou plutoniem) hluboko do Saturnovy atmosféry, takže tento menší plynový gigant může uspět tam, kde selhal Jupiter…
Skutečnost: Jak bylo vyšetřováno krátce v roce 2006 Projekt Lucifer: Z Cassini změní Saturn na druhé slunce? (Část 1), podívali jsme se na některé technické problémy, za nimiž se Galileo a Cassini používají jako provizorní jaderné zbraně. Nemohou vyvolat výbuch z mnoha důvodů, ale hlavní body jsou: 1) Drobné pelety plutonia, které se používají k zahřívání a napájení sond, jsou v samostatných válcích odolných proti poškození. 2) Plutonium je ne zbraň třídy, což znamená, 238Pu je velmi neúčinné štěpné palivo. 3) Sondy vyhoří a rozpadnou se, proto zakazují jakákoli šance hrudek plutonia vytvářejícího „kritickou hmotu“ (kromě toho není žádná šance, že by plutonium mohlo vytvořit konfiguraci pro vytvoření zařízení spouštěného implozí).
Dobře, takže Galileo a Cassini nemůže být používán jako surové jaderné zbraně. Ale řekni -li uvnitř Saturn došlo k jadernému výbuchu? Mohlo by to způsobit řetězovou reakci v jádru a vytvořit druhé slunce?
- Projekt Lucifer: Z Cassini změní Saturn na druhé slunce? (Část 1)
- Projekt Lucifer: Z Cassini změní Saturn na druhé slunce? (Část 2)
Termonukleární bomby
Pokud nelze jadernou fúzi udržet uvnitř hvězdného těla, reakce velmi rychle vyprchá. Projekt Lucifer navrhuje, aby Cassini vrhl mnoho stovek mil do atmosféry Saturn a explodoval jako hrubý štěpný výbuch na bázi plutonia. Tato exploze způsobí řetězovou reakci a vytvoří dostatek energie k vyvolání jaderné fúze uvnitř plynového obra.
Vidím, odkud tento nápad vzešel, i když je nepřesný. Fúzní bomba (nebo „termonukleární zbraň“) používá štěpnou spoušť k nastartování nekontrolované fúzní reakce. Spouštěč štěpení je konstruován tak, aby explodoval jako normální štěpná bomba podobně jako implozní zařízení popsané v části 1 této řady. Při výbuchu vzniká obrovské množství energetických rentgenových paprsků, které zahřívají materiál obklopující fúzní palivo (jako je deuterid lithia), což způsobuje fázový přechod na plazmu. Jako velmi horká plazma obklopuje lithium deuterid (v a velmi omezené a tlakové prostředí) palivo vytvoří tritium, těžký izotop vodíku. Tritium poté podstoupí jadernou fúzi a uvolní obrovské množství energie, protože jádra tritia jsou přinucena k sobě, překonají elektrostatické síly mezi jádry a fúzují. Fúze uvolňuje velká množství vazebné energie, více než štěpení.
Jak funguje hvězda?
Zde je třeba zdůraznit, že v termonukleárním zařízení lze fúzi dosáhnout pouze tehdy, když se ve velmi omezeném a natlakovaném prostředí dosáhne obrovské teploty. V případě fúzní bomby je tato reakce nekontrolovaná.
Jak tedy probíhají reakce jaderné fúze u hvězdy (jako je naše Slunce)? Ve výše uvedeném příkladu termonukleární bomby se dosahuje fúzí tritia inerciální vězení (tj. rychlý, horký a energetický tlak na palivo způsobující fúzi), ale v případě hvězdy je vyžadován trvalý režim uvěznění. Gravitační vězení je nezbytný pro reakce jaderné fúze v jádru. Pro významné gravitační uvěznění vyžaduje hvězda minimální hmotnost.
V jádru našeho Slunce (a většina ostatních hvězd menších než naše Slunce) je jaderná fúze dosažena skrze proton-protonový řetězec (na obrázku níže). Jedná se o mechanismus spalování vodíku, kde se vytváří hélium. Dva protony (atom vodíku) se spojí po překonání vysoce odpudivé elektrostatické síly. Toho lze dosáhnout pouze v případě, že hvězdné těleso má dostatečně velkou hmotu, což zvyšuje gravitační zadržení v jádru. Jakmile se protony spojí, vytvoří deuterium (2D), výroba pozitronu (rychle zničeného elektronem) a neutrina. Jádro deuteria se pak může kombinovat s jiným protonem, čímž se vytvoří lehký izotop helia (3On). Výsledkem této reakce jsou gama paprsky, které udržují stabilitu a vysokou teplotu jádra hvězdy (v případě Slunce jádro dosahuje teploty 15 milionů Kelvinů).
Jak je diskutováno v předchozím článku časopisu Space Magazine, existuje řada planetárních těl pod prahem stát se „hvězdou“ (a není schopen udržet proton-protonovou fúzi). Most mezi největšími planetami (tj. Plynovými obry, jako Jupiter a Saturn) a nejmenšími hvězdami, se označuje jako hnědé trpaslíci. Hnědí trpaslíci jsou méně než 0,08 slunečních hmot a reakce jaderné fúze se nikdy neujaly (i když větší hnědí trpaslíci mohli mít ve svých jádrech krátkou dobu vodíkové fúze). Jejich jádra mají tlak 105 miliony atmosfér s teplotami pod 3 miliony Kelvinů. Mějte na paměti, že i nejmenší hnědí trpaslíci jsou přibližně 10krát hmotnější než Jupiter (největší hnědí trpaslíci jsou přibližně 80krát větší než Jupiter). Takže i pro malou šanci na vznik proton-protonového řetězce bychom potřebovali velkého hnědého trpaslíka, nejméně 80krát většího než Jupiter (více než 240 saturnských hmot), abychom dokonce obstáli v naději na udržení gravitačního uvěznění.
Není šance, že by Saturn mohl udržet jadernou fúzi?
Promiň ne. Saturn je prostě příliš malý.
Znamená to, že jaderná (štěpná) bomba explodující uvnitř Saturn by mohla vytvořit podmínky pro jadernou fúzní řetězovou reakci (jako proton-protonový řetězec) je opět v říši science fiction. Dokonce i větší plynový gigant Jupiter je příliš malý na to, aby udržel fúzi.
Také jsem viděl argumenty tvrdící, že Saturn sestává ze stejných plynů jako naše Slunce (tj. Vodík a helium), takže uteklá řetězová reakce je je možné pouze rychlé vstřikování energie. Avšak vodík, který se nachází v atmosféře Saturn, je diatomický molekulární vodík (H2), nikoli jádra volného vodíku (vysokoenergetické protony), jaké se nacházejí v jádru Slunce. A ano, H2 je vysoce hořlavý (koneckonců to bylo zodpovědné za nechvalně známou katastrofu Hindenburgu v roce 1937), ale pouze ve směsi s velkým množstvím kyslíku, chloru nebo fluoru. Bohužel Saturn neobsahuje významné množství žádného z těchto plynů.
Závěr
Projekt Lucifer je zábavný, ale je produktem něčí živé fantazie. Část 1 „Projekt Lucifer: Z Cassini změní Saturn na druhé slunce?“ představil spiknutí a zaměřil se na některé obecné aspekty, proč sonda Galileo v roce 2003 jednoduše shořela v Jupiterově atmosféře a rozptýlila malé pelety plutonia 238, jak to udělala. „Černá skvrna“, která byla objevena příští měsíc, byla jednoduše jednou z mnoha dynamických a krátkodobých bouří, které se na planetě často vyvíjely.
Tento článek zašel o krok dále a ignoroval skutečnost, že se Cassini nemohlo stát meziplanetární atomovou zbraní. Co když tam? byl jaderná exploze uvnitř Saturnovy atmosféry? Vypadá to, že by to byla docela nudná záležitost. Troufám si říci, že by mohlo být vytvořeno několik živých elektrických bouří, ale příliš mnoho bychom ze Země neviděli. Pokud jde o cokoli zlověstnějšího děje, je velmi nepravděpodobné, že by na planetě došlo k trvalému poškození. Určitě by nedošlo k fúzní reakci, protože Saturn je příliš malý a obsahuje všechny špatné plyny.
Ach, Saturn bude prostě muset zůstat tak, jak to je, prsteny a všechno. Když Cassini dokončí své poslání za dva roky, můžeme se těšit na vědu, kterou budeme shromažďovat z tak neuvěřitelného a historického úsilí, než abychom se báli nemožného…
Aktualizace (7. srpna): Jak zdůraznili někteří čtenáři níže, molekulární vodík nebyl ve skutečnosti způsobit Při havárii v Hindenburgu došlo k výbuchu, vodíku a kyslíku právě na bázi hliníku poháněné oheň.
