Stāsts: Tiek uzskatīts, ka Lucifera projekts ir vislielākā sazvērestības teorija, kurā varētu iesaistīties NASA. Tā kā zonde nokrita atmosfērā, NASA cerēja, ka atmosfēras spiediens radīs sabrukumu, izraisot kodolsprādzienu, tādējādi iedarbinot ķēdes reakciju, pārvēršot gāzes gigantu par otra saule. Viņiem neizdevās. Tātad otrajā mēģinājumā viņi divu gadu laikā dziļi Saturna atmosfērā nometīs Cassini zondi (atkal piepildītu ar plutoniju), tāpēc šis mazākais gāzes gigants var gūt panākumus tur, kur Jupiteram neizdevās…
Realitāte: Kā īsumā izpētīts Projekts Lucifers: vai Cassini pārvērtīs Saturnu par otro sauli? (1. daļa), mēs apskatījām dažas tehniskās problēmas, kas saistītas ar Galileo un Cassini izmantošanu kā kodolieročus, kas novirza uz priekšu. Daudzu iemeslu dēļ tie nevar izraisīt eksploziju, bet galvenie punkti ir šādi: 1) Sīkās plutonija granulas, ko izmanto zondu sildīšanai un darbināšanai, atrodas atsevišķos, pret bojājumiem izturīgos cilindros. 2) plutonijs ir nē ieroča pakāpe, kas nozīmē, ka 238Pu padara ļoti neefektīvu skaldāmo degvielu. 3) Zondes sadegs un sadalīsies, tāpēc neļauj jebkura iespēja plutonija gabalu, kas veido “kritisko masu” (turklāt nav iespējas, ka plutonijs varētu izveidot konfigurāciju, lai izveidotu sabrukšanas izraisītu ierīci).
Labi, tāpēc Galileo un Cassini nevar izmantot kā neapstrādātus kodolieročus. Bet sakiet ja Saturna iekšienē notika kodolsprādziens? Vai tas var izraisīt ķēdes reakciju kodolā, radot otru Sauli?
- Projekts Lucifers: vai Cassini pārvērtīs Saturnu par otro sauli? (1. daļa)
- Projekts Lucifers: vai Cassini pārvērtīs Saturnu par otro sauli? (2. daļa)
Termiskās kodolbumbas
Ja kodolsintēzi nevar uzturēt zvaigžņu ķermenī, reakcija ļoti ātri izzudīs. Tātad Lucifera projekts ierosina, ka Cassini ienāks daudzu simtu jūdžu Saturna atmosfērā un eksplodēs kā neapstrādāts plutonija darbināms skaldīšanas sprādziens. Šis sprādziens izraisīs ķēdes reakciju, radot pietiekami daudz enerģijas, lai izraisītu kodolsintēzi gāzes giganta iekšienē.
Es redzu, no kurienes šī ideja nākusi, kaut arī tā ir neprecīza. Kodolsintēzes bumba (vai “kodolieroču ierocis”) izmanto skaldīšanas sprūdu, lai sāktu nekontrolētu kodolsintēzes reakciju. Sadalīšanas sprūda ir veidota tā, lai eksplodētu tāpat kā parasta sabrukšanas bumba, līdzīgi kā šīs sērijas 1. daļā aprakstītā sabrukšanas ierīce. Detonējot, tiek iegūts milzīgs daudzums enerģētisko rentgenstaru, kas silda saplūšanas degvielu saturošo materiālu (piemēram, litija deuterīdu), izraisot fāzes pāreju uz plazmu. Tā kā litija deuterīds (collas a) apņem ļoti karstu plazmu vide ir ļoti norobežota un pakļauta spiedienam) degviela ražos tritiju, smago ūdeņraža izotopu. Pēc tam tritijā notiek kodolsintēze, atbrīvojot milzīgus enerģijas daudzumus, tritija kodoliem spiežoties kopā, pārvarot elektrostatiskos spēkus starp kodoliem un saplūstot. Kodolsintēze izdala lielus saistošās enerģijas daudzumus, vairāk nekā dalīšanās.
Kā darbojas zvaigzne?
Šeit ir jāuzsver tas, ka kodolieroču kodoliekārtā saplūšanu var sasniegt tikai tad, ja ļoti ierobežotā un paaugstināta spiediena vidē tiek sasniegta milzīga temperatūra. Turklāt saplūšanas bumbas gadījumā šī reakcija ir nekontrolēta.
Tātad, kā kodolsintēzes reakcijas tiek uzturētas zvaigznī (piemēram, mūsu saule)? Iepriekš minētajā kodoltermiskās bumbas piemērā tritija saplūšana tiek panākta, izmantojot inerciāla norobežošana (t.i., ātrs, karsts un enerģētisks spiediens uz degvielu, lai izraisītu saplūšanu), bet zvaigznes gadījumā ir nepieciešams ilgstošs ieslodzījuma veids. Gravitācijas ierobežojums ir vajadzīgs, lai kodolsintēzes reakcijas notiktu kodolā. Zvaigznei ir nepieciešama minimālā masa ievērojamam gravitācijas ierobežojumam.
Mūsu Saules kodolā (un lielākajā daļā citu zvaigžņu, kas ir mazāka par mūsu Sauli) kodolsintēze tiek panākta caur protonu-protonu ķēde (attēlā zemāk). Tas ir ūdeņraža sadedzināšanas mehānisms, kurā rodas hēlijs. Pēc ļoti atgrūdoša elektrostatiskā spēka pārvarēšanas divi protoni (ūdeņraža kodoli) apvienojas. To var sasniegt tikai tad, ja zvaigžņu ķermenim ir pietiekami liela masa, palielinot gravitācijas ierobežojumu kodolā. Kad protoni apvienojas, tie veido deitēriju (2D), veidojot pozitronu (ātri iznīcināmu ar elektronu) un neitrīno. Deitērija kodolu var apvienot ar citu protonu, tādējādi izveidojot vieglu hēlija izotopu (3Viņš). Šīs reakcijas rezultāts rada gamma starus, kas uztur zvaigznes kodola stabilitāti un augstu temperatūru (Saules gadījumā serdes temperatūra sasniedz 15 miljonus kelvinu).
Kā tika apspriests iepriekšējā kosmosa žurnāla rakstā, ir virkne planētu ķermeņu, kas atrodas zem sliekšņa, lai kļūtu par “zvaigzni” (un nespēj uzturēt protonu-protonu saplūšanu). Tilts starp lielākajām planētām (t.i., gāzes giganti, piemēram, Jupiters un Saturns) un mazākajām zvaigznēm ir pazīstams kā brūnie punduri. Brūnie punduri ir mazāki par 0,08 saules masām, un kodolsintēzes reakcijas nekad nav notikušas (lai gan lielākiem brūnajiem punduriem to kodolos varētu būt bijis īss ūdeņraža saplūšanas periods). Viņu serdeņiem ir spiediens 105 miljons atmosfēru ar temperatūru zem 3 miljoniem Kelvina. Paturiet prātā, ka pat vismazākie brūnie punduri ir aptuveni 10 reizes masīvāki nekā Jupiters (lielākie brūnie punduri ir aptuveni 80 reizes lielāki par Jupiteru). Tātad, pat ja ir neliela protonu-protonu ķēdes rašanās iespēja, mums būtu nepieciešams liels brūns punduris, kas būtu vismaz 80 reizes lielāks nekā Jupiters (vairāk nekā 240 Saturna masu), lai pat varētu cerēt uz gravitācijas ierobežojuma saglabāšanu.
Nav iespējas, ka Saturns varētu turpināt kodolsintēzi?
Piedod ne. Saturns ir vienkārši par mazu.
Tas, ka Saturna iekšpusē detonējoša kodolbumba (skaldīšanas) bumba varētu radīt apstākļus kodolsintēzes ķēdes reakcijai (piemēram, protonu-protonu ķēdei), atkal ir zinātniskās fantastikas sfērā. Pat lielāks gāzes gigants Jupiters ir pārāk smalks, lai uzturētu saplūšanu.
Esmu redzējis arī argumentus, kas apgalvo, ka Saturns sastāv no tām pašām gāzēm kā mūsu Saule (t.i., ūdeņradis un hēlijs), tāpēc izsīkusi ķēdes reakcija ir iespējams, viss, kas nepieciešams, ir ātra enerģijas ievadīšana. Tomēr ūdeņradis, kas atrodams Saturna atmosfērā, ir diatomiskais molekulārais ūdeņradis (H2), nevis brīvie ūdeņraža kodoli (augstas enerģijas protoni), kas atrodas Saules kodolā. Un jā, H2 ir viegli uzliesmojošs (galu galā tas bija atbildīgs par drausmīgo Hindenburgas dirižabļa katastrofu 1937. gadā), bet tikai tad, ja to sajauc ar lielu daudzumu skābekļa, hlora vai fluora. Saturns Alas nesatur ievērojamu daudzumu šo gāzu.
Secinājums
Lai arī jautri, “Lucifera projekts” ir kāda dzīvīgas iztēles rezultāts. Projekta Lucifers 1. daļa: vai Cassini pārvērsīs Saturnu par otro sauli? iepazīstināja ar sazvērestību un koncentrējās uz dažiem vispārīgiem aspektiem, kāpēc Galileo zonde 2003. gadā vienkārši sadega Jupitera atmosfērā, izkliedējot mazās plutonija-238 granulas, kā tas notika. “Melnais plankums”, kas tika atklāts nākamajā mēnesī, bija vienkārši viena no daudzajām dinamiskajām un īslaicīgajām vētrām, kuras bieži varēja novērot uz planētas.
Šis raksts ir gājis vienu soli tālāk un nav ņemts vērā fakts, ka Cassini nebija iespējams kļūt par starpplanētu atomieroci. Ko darīt, ja tur bija kodolsprādziens Saturna atmosfērā? Nu izskatās, ka tā būtu diezgan garlaicīga lieta. Es uzdrošinos apgalvot, ka varētu rasties dažas dzīvas elektriskās vētras, taču mēs neko daudz neredzētu no Zemes. Runājot par kaut ko draudīgāku, ir maz ticams, ka planētai tiks nodarīts ilgstošs kaitējums. Noteikti nenotiks saplūšanas reakcija, jo Saturns ir pārāk mazs un satur visas nepareizās gāzes.
Ak, labi, Saturnam vienkārši būs jāpaliek tādam, kāds tas ir, gredzeniem un visam. Kad Cassini pabeigs savu misiju divu gadu laikā, mēs varam cerēt uz zinātni, kuru uzkrāsimies no šādiem neticamiem un vēsturiskiem centieniem, nevis baidoties no neiespējamā…
Atjauninājums (7. augusts): Kā uzsvēra daži lasītāji zemāk, molekulārais ūdeņradis īsti nebija cēlonis Hindenburgas dirižabļa katastrofas laikā, iespējams, sprādzienu, ūdeņradi un skābekli izraisīja krāsa uz alumīnija bāzes degviela uguns.
