Художествена илюстрация на електромагнитен щит, който може да защити астронавтите. Кредит за изображение: Хъбъл. Щракнете за уголемяване
Обратните такси привличат. Като отблъскване на таксите. Това е първият урок по електромагнетизъм и някой ден може да спаси живота на астронавтите.
Визията на НАСА за космически изследвания изисква завръщане на Луната като подготовка за още по-дълги пътувания до Марс и отвъд него. Но има потенциален шоуперпер: радиация.
Космосът отвъд нискоземната орбита е засипан с интензивно излъчване от Слънцето и от дълбоки галактически източници като свръхнови. Астронавтите по пътя към Луната и Марс ще бъдат изложени на тази радиация, което ще увеличи риска им от рак и други заболявания. Намирането на добър щит е важно.
Най-често срещаният начин да се справите с радиацията е просто да я блокирате физически, както прави дебелият бетон около ядрен реактор. Но правенето на космически кораби от бетон не е опция. (Интересното е, че е възможно да се изгради лунна база от бетонна смес от мондуст и вода, ако на Луната може да се намери вода, но това е друга история.) Учените от НАСА изследват много материали, блокиращи радиацията, като алуминий, напреднали пластмаси и течен водород. Всеки има своите предимства и недостатъци.
Това са физически решения. Има и друга възможност, такава, която няма физическа субстанция, но изобилие от екранираща сила: силово поле.
Повечето от опасните лъчения в космоса се състоят от електрически заредени частици: високоскоростни електрони и протони от Слънцето и масивни, положително заредени атомни ядра от далечни свръхнови.
Като отблъскване на таксите. Така че защо да не защитим астронавтите, заобикаляйки ги с мощно електрическо поле, което има същия заряд като входящото лъчение, като по този начин отклонява излъчването?
Много експерти са скептични, че електрическите полета могат да бъдат направени за защита на астронавтите. Но Чарлз Бюлер и Джон Лейн, двамата учени от ASRC Aerospace Corporation в космическия център на Кенеди на НАСА, смятат, че това може да се направи. Те са получили подкрепа от Института за напреднали концепции на НАСА, чиято задача е да финансира проучвания на далечни идеи, за да проучи възможността за електрически щитове за лунните бази.
„Използването на електрически полета за отблъскване на радиацията беше една от първите идеи през 50-те години на миналия век, когато учените започнаха да разглеждат проблема за защита на астронавтите от радиация“, казва Бюлер. „Те обаче бързо отказаха идеята, защото изглеждаше, че високите напрежения са необходими и неудобните дизайни, които според тях биха били необходими (например поставянето на астронавтите в две концентрични метални сфери) биха направили такъв електрически щит непрактичен.“
Подходът на Бюлер и Лейн е различен. В тяхната концепция лунната основа би имала половин дузина или толкова надуваеми, проводими сфери на около 5 метра, монтирани над основата. След това сферите ще бъдат заредени до много висок статичен електрически потенциал: 100 мегаволта или повече. Това напрежение е много голямо, но тъй като би имало много малък ток, който тече (зарядът ще седи статично върху сферите), не би била необходима много мощност за поддържане на заряда.
Сферите щяха да бъдат направени от тънка, здрава тъкан (като Vectran, която беше използвана за балоните за кацане, която притискаше удара за Марс проучвателните ровери) и покрити с много тънък слой проводник като злато. Платовите сфери могат да бъдат сгънати за транспортиране и след това да се надуят, като ги натоварят просто с електрически заряд; подобни заряди на електроните в златния слой се отблъскват един друг и принуждават сферата да се разширява навън.
Поставянето на сферите далеч над главата би намалило опасността астронавтите да ги докоснат. Чрез внимателния избор на подреждането на сферите, учените могат да увеличат ефективността си при отблъскване на радиация, като в същото време сведат до минимум влиянието им върху астронавтите и оборудването на земята. В някои проекти всъщност нетното електрическо поле на нивото на земята е нула, като по този начин облекчава всички потенциални рискове за здравето от тези силни електрически полета.
Бюлер и Лейн все още търсят най-добрата подредба: Част от предизвикателството е, че радиацията идва като положително и отрицателно заредени частици. Сферите трябва да бъдат разположени така, че електрическото поле да е, например, отрицателно далеч над основата (за отблъскване на отрицателни частици) и положително по-близо до земята (за да отблъсне положителните частици). „Вече симулирахме три геометрии, които може да работят“, казва Бюлер.
Преносимите дизайни могат дори да бъдат монтирани върху лунните гребци на „лунни бъги“, за да предлагат защита на астронавтите, докато те изследват повърхността, представя Бюлер.
Звучи прекрасно, но има много научни и инженерни проблеми, които все още трябва да бъдат решени. Например скептиците отбелязват, че електростатичният щит на Луната е податлив на късо съединение от плаващ moondust, който сам се зарежда от слънчева ултравиолетова радиация. Слънчевият вятър, който духа над щита, също може да причини проблеми. Електроните и протоните във вятъра биха могли да се хванат от лабиринта от сили, които изграждат щита, което води до силни и непреднамерени електрически токове точно над главите на астронавтите.
Изследванията все още са предварителни, подчертава Бюлер. Moondust, слънчевият вятър и други проблеми все още се изследват. Възможно е различен вид щит да работи по-добре, например свръхпроводящо магнитно поле. Тези диви идеи тепърва ще се решават.
Но, кой знае, може би един ден астронавтите на Луната и Марс ще работят безопасно, защитени от прост принцип на електромагнетизма, дори едно дете може да разбере.
Оригинален източник: [защитен имейл]
