Историята: Проектът "Луцифер" е уж най-голямата теория на конспирацията, в която НАСА вероятно би могла да участва. Тъй като сондата падна въпреки атмосферата, НАСА се надяваше атмосферното налягане да създаде имплозия, генерира ядрена експлозия и по този начин да започне верижна реакция, превръщайки газовия гигант в второ слънце. Те се провалиха. И така, при втори опит те ще пуснат сондата Касини (отново натоварена с плутоний) дълбоко в атмосферата на Сатурн след две години, така че този по-малък газов гигант може да успее там, където Юпитер се провали ...
Реалността: Както бе разгледано накратко в Проект Луцифер: Касини ще превърне ли Сатурн във второ слънце? (Част 1), разгледахме някои от техническите проблеми зад Галилео и Касини, използвани като импровизирани ядрени оръжия. Те не могат да генерират експлозия по много причини, но основните моменти са: 1) Малки пелети от плутоний, използвани за отопление и захранване на сондите, са в отделни, устойчиви на повреди цилиндри. 2) Плутоният е не клас оръжие, което означава, че 238Pu прави много неефективно делящо се гориво. 3) Сондите ще се изгорят и ще се разпаднат, следователно не позволяват някакъв шанс на бучки плутоний, образуващи „критична маса“ (освен това, няма вероятност плутонийът да формира конфигурация за създаване на устройство, задействано от имплозия).
Добре, така че Галилео и Касини не мога да се използва като сурово ядрено оръжие. Но кажи ако вътре в Сатурн имаше ядрена експлозия? Може ли да предизвика верижна реакция в сърцевината, създавайки второ Слънце?
- Проект Луцифер: Касини ще превърне ли Сатурн във второ слънце? (Част 1)
- Проект Луцифер: Касини ще превърне ли Сатурн във второ слънце? (Част 2)
Термоядрени бомби
Ако ядреният синтез не може да бъде поддържан в звездно тяло, реакцията много бързо ще се размие. Затова проектът "Луцифер" предлага Касини да потопи много стотици километри в атмосферата на Сатурн и да избухне като груба експлозия, разпалена от плутоний. Тази експлозия ще предизвика верижна реакция, създавайки достатъчно енергия, за да предизвика ядрен синтез вътре в газовия гигант.
Виждам откъде е дошла тази идея, въпреки че е неточна. Fusion бомба (или "термоядрено оръжие") използва спусък за делене, за да стартира неконтролирана реакция на синтез. Спусъкът на делене е конструиран да експлодира като нормална деляща се бомба, подобно на устройството за имплозия, описано в част 1 от тази серия. Когато се взривят, се получават огромни количества енергийни рентгенови лъчи, които загряват материала около горивото с термоядрен синтез (като литиев деутерид), причинявайки фазовия преход към плазма. Тъй като много гореща плазма заобикаля литиевия деутерид (в a много ограничена и притискана среда) горивото ще произведе тритий, тежък водороден изотоп. След това тритий претърпява ядрен синтез, освобождавайки огромни количества енергия, докато тритиевите ядра се принуждават заедно, преодолявайки електростатичните сили между ядрата и се сливат. Fusion отделя големи количества свързваща енергия, повече от деленето.
Как действа звезда?
Въпросът, който тук трябва да се подчертае, е, че в термоядрено устройство, синтез може да се постигне само при достигане на огромни температури в много ограничена и под налягане среда. Нещо повече, в случай на бойна синтез, тази реакция е неконтролирана.
И така, как се поддържат реакции на ядрен синтез в звезда (като нашето Слънце)? В горния пример за термоядрена бомба се постига синтез на тритий инерционно ограничение (т.е. бърз, горещ и енергичен натиск върху горивото, за да предизвика синтез), но в случай на звезда е необходим постоянен режим на затваряне. Гравитационно задържане е необходим, за да възникнат реакции на ядрен синтез в ядрото. За значително гравитационно задържане звездата изисква минимална маса.
В ядрото на нашето Слънце (и повечето други звезди, по-малки от нашето Слънце), ядреният синтез се постига чрез протон-протонна верига (на снимката по-долу). Това е механизъм за изгаряне на водород, при който се генерира хелий. Два протона (водородни ядра) се комбинират след преодоляване на силно отблъскващата електростатична сила. Това може да се постигне само ако звездното тяло има достатъчно голяма маса, увеличаваща гравитационното сдържане в ядрото. След като протоните се комбинират, те образуват деутерий (2D), произвеждайки позитрон (бързо унищожаващ се с електрон) и неутрино. След това деутериевото ядро може да се комбинира с друг протон, като по този начин създава лек изотоп на хелий (3Той). Резултатът от тази реакция генерира гама-лъчи, които поддържат стабилността и високата температура на сърцевината на звездата (в случая на Слънцето ядрото достига температура от 15 милиона Келвина).
Както беше обсъдено в предишна статия в Space Magazine, има редица планетарни тела под прага на превръщането в „звезда“ (и неспособни да поддържат протон-протонен синтез). Мостът между най-големите планети (т.е. газови гиганти като Юпитер и Сатурн) и най-малките звезди са известни като кафяви джуджета, Кафявите джуджета са по-малко от 0,08 слънчеви маси и реакциите на ядрен синтез никога не са се задържали (въпреки че по-големите кафяви джуджета може да са имали кратък период на синтез на водород в своите ядра). Техните ядра имат налягане 105 милиона атмосфери с температури под 3 милиона келвина. Имайте предвид, че дори и най-малките кафяви джуджета са приблизително 10 пъти по-масивни от Юпитер (най-големите кафяви джуджета са около 80 пъти по-големи от масата на Юпитер). Така че, дори за малък шанс да се появи протоно-протонната верига, ние се нуждаем от голямо кафяво джудже, поне 80 пъти по-голямо от Юпитер (над 240 маси на Сатурн), за да издържим дори надеждата за поддържане на гравитационното задържане.
Няма шанс Сатурн да поддържа ядрен синтез?
Съжалявам, не. Сатурн е просто твърде малък.
Подчертавайки, че ядрена (делеща) бомба, която детонира вътре в Сатурн, би могла да създаде условия за верижна реакция на ядрен синтез (подобно на протоно-протонната верига) отново е в сферата на научната фантастика. Дори по-големият газов гигант Юпитер е твърде мъчен, за да поддържа синтеза.
Виждал съм и аргументи, които твърдят, че Сатурн се състои от същите газове като нашето Слънце (т.е. водород и хелий), така че верижна реакция с бягство е възможно е, всичко, което е необходимо, е бързо инжектиране на енергия. Водородът, който може да бъде открит в атмосферата на Сатурн, е диатомичен молекулен водород (Н2), а не свободните водородни ядра (високоенергийни протони), каквито се намират в ядрото на Слънцето И да, З2 е силно запалим (в края на краищата той е отговорен за скандалната катастрофа на дирижабъл Хинденбург през 1937 г.), но само когато е смесен с голямо количество кислород, хлор или флуор. Уви Сатурн не съдържа значителни количества от нито един от тези газове.
заключение
Въпреки че е забавно, „Проектът на Луцифер“ е продукт на нечие оживено въображение. Част 1 от „Проект Луцифер: Касини ще превърне ли Сатурн във Второ слънце?“ въведе конспирацията и се съсредоточи върху някои от основните аспекти, поради които сондата Галилео през 2003 г. просто изгоря в атмосферата на Юпитер, разпръсквайки малките пелети плутоний-238, както го направи. „Черното петно“, открито през следващия месец, беше просто една от многото динамични и краткотрайни бури, често наблюдавани да се развиват на планетата.
Тази статия отиде една стъпка по-далеч и игнорира факта, че е невъзможно Касини да се превърне в междупланетно атомно оръжие. Ами ако има беше ядрена експлозия в атмосферата на Сатурн? Е, изглежда, че би било доста скучна афера. Смея да твърдя, че може да се генерират няколко оживени електрически бури, но от Земята нямаше да видим много. Що се отнася до нещо по-зловещо, което се случва, е малко вероятно да има трайни щети на планетата. Със сигурност няма да има реакция на синтез, тъй като Сатурн е твърде малък и съдържа всички грешни газове.
О, добре, Сатурн просто ще трябва да остане такъв, какъвто е, пръстени и всичко останало. Когато Касини приключи мисията си след две години, можем да очакваме с нетърпение науката, която ще трупаме от такова невероятно и историческо начинание, вместо да се страхуваме от невъзможното ...
Актуализация (7 август): Както посочват някои читатели по-долу, молекулярният водород всъщност не е бил кауза на катастрофата на дирижабъл Hindenburg, алуминиевата боя може да е предизвикала експлозията, водорода и кислорода подхранва Огънят.
