Historia: Projekt Lucyfera jest rzekomo największą teorią spisku, w którą prawdopodobnie mogłaby być zaangażowana NASA. Gdy sonda opadła przez atmosferę, NASA miała nadzieję, że ciśnienia atmosferyczne spowodują implozję, generując eksplozję nuklearną, co wywoła reakcję łańcuchową, zmieniając giganta gazowego w drugie niedziela Nie udało się im. Tak więc za drugim razem wrzucą sondę Cassiniego (ponownie obciążoną plutonem) głęboko do atmosfery Saturna za dwa lata, aby ten mniejszy gazowy gigant mógł odnieść sukces tam, gdzie Jowisz zawiódł…
Rzeczywistość: Jak zbadano krótko w Projekt Lucyfer: Czy Cassini zmieni Saturna w drugie słońce? (Część 1), przyjrzeliśmy się niektórym problemom technicznym stojącym za Galileo i Cassini używanym jako prowizoryczna broń nuklearna. Nie mogą wywołać wybuchu z wielu powodów, ale główne punkty to: 1) Małe granulki plutonu używane do ogrzewania i zasilania sond znajdują się w oddzielnych, odpornych na uszkodzenia cylindrach. 2) Pluton jest nie gatunek broni, co oznacza, że 238Pu jest bardzo nieefektywnym paliwem rozszczepialnym. 3) Sondy spłoną i rozpadną się, w związku z czym uniemożliwiają każda szansa bryłek plutonu tworzących „masę krytyczną” (poza tym nie ma szans, że pluton mógłby utworzyć konfigurację, aby stworzyć urządzenie uruchamiane przez implozję).
OK, więc Galileo i Cassini Nie mogę być używana jako surowa broń nuklearna. Ale powiedz gdyby w Saturnie była eksplozja nuklearna? Czy może to spowodować reakcję łańcuchową w rdzeniu, tworząc drugie Słońce?
- Projekt Lucyfer: Czy Cassini zmieni Saturna w drugie słońce? (Część 1)
- Projekt Lucyfer: Czy Cassini zmieni Saturna w drugie słońce? (Część 2)
Bomby termojądrowe
O ile fuzja jądrowa nie będzie mogła być utrzymana w ciele gwiezdnym, reakcja bardzo szybko się skończy. Projekt Lucyfera proponuje, by Cassini zanurzył setki mil w atmosferę Saturna i eksplodował jako surowa eksplozja napędzana plutonem. Eksplozja spowoduje reakcję łańcuchową, wytwarzając wystarczającą ilość energii, aby uruchomić syntezę jądrową wewnątrz gazowego giganta.
Widzę, skąd wziął się ten pomysł, nawet jeśli jest on niedokładny. Bomba termojądrowa (lub „broń termojądrowa”) wykorzystuje spust rozszczepienia, aby rozpocząć niekontrolowaną reakcję syntezy jądrowej. Wyzwalacz rozszczepienia jest skonstruowany tak, aby eksplodował jak zwykła bomba rozszczepiająca podobnie jak urządzenie do implozji opisane w części 1 tej serii. Po detonacji wytwarzane są ogromne ilości energetycznych promieni rentgenowskich, które ogrzewają materiał otaczający paliwo termojądrowe (takie jak deuterid litu), powodując przejście fazy do plazmy. Ponieważ bardzo gorąca plazma otacza deuterek litu (w bardzo ograniczone i obciążone środowisko) paliwo wytworzy tryt, ciężki izotop wodoru. Tryt następnie ulega fuzji jądrowej, uwalniając ogromne ilości energii, gdy jądra trytu są ze sobą połączone, pokonując siły elektrostatyczne między jądrami a stopieniem. Fuzja uwalnia duże ilości energii wiązania, bardziej niż rozszczepienie.
Jak działa gwiazda?
Należy tutaj podkreślić, że w urządzeniu termojądrowym fuzję można osiągnąć tylko wtedy, gdy osiąga się ogromne temperatury w bardzo ograniczonym i pod ciśnieniem otoczeniu. Co więcej, w przypadku bomby termojądrowej reakcja jest niekontrolowana.
Jak zatem zachodzą reakcje syntezy jądrowej w gwieździe (takiej jak nasze Słońce)? W powyższym przykładzie bomby termojądrowej fuzja trytu jest osiągana poprzez bezwładnościowe zamknięcie (tj. szybki, gorący i energetyczny nacisk na paliwo w celu spowodowania fuzji), ale w przypadku gwiazdy wymagany jest trwały sposób uwięzienia. Ograniczenie grawitacyjne jest potrzebny, aby reakcje syntezy jądrowej zachodziły w rdzeniu. Dla znacznego ograniczenia grawitacyjnego gwiazda wymaga minimalnej masy.
W jądrze naszego Słońca (i większości innych gwiazd mniejszych niż nasze Słońce) fuzję jądrową osiąga się poprzez łańcuch proton-proton (na zdjęciu poniżej). Jest to mechanizm spalania wodoru, w którym wytwarza się hel. Dwa protony (jądra wodoru) łączą się po przezwyciężeniu wysoce odpychającej siły elektrostatycznej. Można to osiągnąć tylko wtedy, gdy ciało gwiezdne ma wystarczająco dużą masę, zwiększając grawitacyjne zatrzymanie w rdzeniu. Po połączeniu protonów tworzą deuter (2D), wytwarzając pozyton (szybko anihilujący elektronem) i neutrino. Jądro deuteru może następnie łączyć się z innym protonem, tworząc w ten sposób lekki izotop helu (3On). Wynik tej reakcji generuje promienie gamma, które utrzymują stabilność i wysoką temperaturę jądra gwiazdy (w przypadku Słońca jądro osiąga temperaturę 15 milionów Kelwinów).
Jak omówiono w poprzednim artykule Space Magazine, istnieje szereg ciał planetarnych poniżej progu stania się „gwiazdą” (i nie jest w stanie wytrzymać fuzji proton-proton). Most między największymi planetami (tj. Gazowymi gigantami, takimi jak Jowisz i Saturn) i najmniejszymi gwiazdami jest znany jako brązowe karły. Brązowe karły mają mniej niż 0,08 mas Słońca, a reakcje syntezy jądrowej nigdy się nie utrzymały (chociaż większe brązowe karły mogły mieć krótki okres fuzji wodoru w rdzeniach). Ich rdzenie mają ciśnienie 105 milion atmosfer o temperaturach poniżej 3 milionów Kelwinów. Pamiętaj, że nawet najmniejsze brązowe karły są około 10 razy masywniejsze niż Jowisz (największe brązowe karły są około 80 razy większe niż Jowisz). Tak więc, nawet dla małej szansy na pojawienie się łańcucha proton-proton, potrzebowalibyśmy dużego brązowego karła, co najmniej 80 razy większego niż Jowisz (ponad 240 mas Saturna), aby nawet mieć nadzieję na utrzymanie grawitacyjnego zamknięcia.
Nie ma szans, że Saturn przetrwa syntezę jądrową?
Przepraszam, nie. Saturn jest po prostu za mały.
Sugerowanie, że bomba nuklearna (rozszczepiająca) detonująca w Saturnie może stworzyć warunki do reakcji łańcuchowej syntezy jądrowej (podobnie jak łańcuch proton-proton), znów znajduje się w sferach science fiction. Nawet większy gazowy gigant Jowisz jest zdecydowanie zbyt drobny, aby utrzymać syntezę jądrową.
Widziałem również argumenty twierdzące, że Saturn składa się z tych samych gazów, co nasze Słońce (tj. Wodór i hel), więc niekontrolowana reakcja łańcuchowa jest możliwe, wszystko czego potrzeba to szybki zastrzyk energii. Jednak wodorem, który można znaleźć w atmosferze Saturna, jest dwuatomowy wodór cząsteczkowy (H2), a nie wolne jądra wodoru (protony o wysokiej energii) znajdujące się w jądrze Słońca. I tak, H2 jest wysoce łatwopalny (w końcu był odpowiedzialny za niesławną katastrofę sterowca Hindenburg w 1937 r.), ale tylko po zmieszaniu z dużą ilością tlenu, chloru lub fluoru. Niestety Saturn nie zawiera znaczących ilości żadnego z tych gazów.
Wniosek
Chociaż zabawa, „Projekt Lucyfera” jest wynikiem czyjejś żywej wyobraźni. Część 1 „Projektu Lucyfer: Czy Cassini zmieni Saturna w drugie słońce?” wprowadził spisek i skupił się na niektórych ogólnych aspektach, dlaczego sonda Galileo w 2003 r. po prostu spłonęła w atmosferze Jowisza, rozpraszając przy tym małe grudki plutonu-238. „Czarna plama” odkryta w następnym miesiącu była po prostu jedną z wielu dynamicznych i krótkotrwałych burz, które często pojawiają się na planecie.
Ten artykuł poszedł o krok dalej i zignorował fakt, że Cassini nie mógł zostać międzyplanetarną bronią atomową. Co jeśli tam? był wybuch nuklearny w atmosferze Saturna? Wygląda na to, że byłby to dość nudny romans. Śmiem twierdzić, że mogło powstać kilka żywych burz elektrycznych, ale nie zobaczylibyśmy wiele z Ziemi. Jeśli chodzi o cokolwiek bardziej złowieszczego, jest wysoce nieprawdopodobne, aby nastąpiło jakiekolwiek trwałe uszkodzenie planety. Z pewnością nie byłoby reakcji syntezy jądrowej, ponieważ Saturn jest zbyt mały i zawiera wszystkie niewłaściwe gazy.
No cóż, Saturn będzie musiał pozostać taki, jaki jest, dzwoni i tak dalej. Kiedy Cassini zakończy swoją misję za dwa lata, możemy spodziewać się nauki, którą zgromadzimy dzięki tak niesamowitemu i historycznemu przedsięwzięciu, zamiast obawiać się niemożliwego…
Aktualizacja (7 sierpnia): Jak zauważyli niektórzy czytelnicy poniżej, wodór molekularny nie był tak naprawdę przyczyna katastrofy sterowca Hindenburga, to farba na bazie aluminium mogła wywołać wybuch, wodór i tlen zatankowane ogień.
