Прича: Пројект Луцифер наводно је највећа теорија завјере у коју би НАСА евентуално могла бити укључена. Како је сонда падала кроз атмосферу, НАСА се надала да ће атмосферски притисци створити имплозију, генеришући нуклеарну експлозију и на тај начин покренути ланчану реакцију, претварајући плинског гиганта у друго сунце Нису успели. Дакле, у другом покушају, бациће Цассини сонду (поново напуњену плутонијем) дубоко у Сатурнову атмосферу за две године, тако да ће овај мањи гасовски гигант успети тамо где Јупитер није успео ...
Реалност: Као што је кратко истражено у Пројект Луцифер: Хоће ли Цассини претворити Сатурн у друго сунце? (Део 1), размотрили смо неке од техничких проблема који стоје иза Галилеа и Цассинија који се користе као брзо оружје. Не могу да произведу експлозију из више разлога, али главне су тачке: 1) Ситне пелете плутонијума које се користе за грејање и напајање сонди су у одвојеним цилиндрима отпорним на оштећења. 2) Плутон је не ниво оружја, што значи да 238Пу чини веома неефикасно дељиво гориво. 3) Сонде ће сагорјети и распасти се, дакле онемогућујући било какве шансе комадића плутонијума који формирају „критичну масу“ (осим тога, не постоји шанса да би плутонијум могао формирати конфигурацију да створи уређај који покреће имплозију).
ОК, па Галилео и Цассини не може користи се као сирово нуклеарно оружје. Али реци ако да ли је дошло до нуклеарне експлозије унутар Сатурна? Да ли би могао изазвати ланчану реакцију у језгру, стварајући друго Сунце?
- Пројект Луцифер: Хоће ли Цассини претворити Сатурн у друго сунце? (Део 1)
- Пројект Луцифер: Хоће ли Цассини претворити Сатурн у друго сунце? (Део 2)
Термонуклеарне бомбе
Уколико се нуклеарна фузија не може одржавати у звезданом телу, реакција ће се брзо распасти. Дакле, пројекат Луцифер предлаже да ће Цассини уронити стотине километара у атмосферу Сатурна и експлодирати као сирова експлозија фисијума са горивом. Ова експлозија изазват ће ланчану реакцију, створивши довољно енергије да покрене нуклеарну фузију унутар гасног гиганта.
Могу да видим одакле та идеја потиче, иако је нетачна. Фузијска бомба (или „термонуклеарно оружје“) користи окидач за дељење да би покренуо неконтролисану фузиону реакцију. Окидач фисије је конструиран да експлодира као нормална бомба за дељење, слично као уређај за имплозију описан у делу 1 ове серије. Када се детонирају, настају огромне количине енергетских рендгенских зрака, загревајући материјал који окружује фузиони гориво (попут литијум деутерида), узрокујући прелазак фазе у плазму. Како веома врућа плазма окружује литијум деутерид (у а врло затворено и под притиском окружење) гориво ће произвести тритијум, тешки изотоп водоника. Затим се тритијум подвргава нуклеарној фузији, ослобађајући огромне количине енергије док се језгра тритијума форсира, превладавајући електростатичке силе између језгара и фузионирање. Фузија ослобађа велике количине енергије везивања, више него фисију.
Како делује звезда?
Ствар коју овдје треба нагласити је да се у термонуклеарном уређају фузија може постићи тек када се достигну огромне температуре у врло ограниченом и под притиском окружењу. Штавише, у случају фузијске бомбе ова реакција је неконтролисана.
Па, како се реакције нуклеарне фузије одржавају у звезди (попут нашег Сунца)? У горњем примеру термонуклеарне бомбе, фузија тритијума се постиже инерцијално затварање (тј. брз, врућ и енергичан притисак на гориво да би се изазвала фузија), али у случају звезде потребан је непрекидни начин затварања. Гравитацијско затварање потребан је за реакције нуклеарне фузије у језгру. За значајно гравитационо затварање звезди је потребна минимална маса.
У језгру нашег Сунца (и већине других звезда мањих од нашег Сунца) нуклеарна фузија се постиже путем протонски-протонски ланац (на слици испод). Ово је механизам сагоревања водоника где се ствара хелијум. Два протона (језгра водоника) се комбинују након превладавања веома одбојне електростатичке силе. То се може постићи само ако звездно тело има довољно велику масу, повећавајући гравитационо задржавање у језгри. Једном када се протони комбинују, формирају деутеријум (2Д), стварајући позитрон (брзо се уништавајући са електроном) и неутрино. Језгро деутеријума се тада може комбиновати са другим протоном, стварајући лаки изотоп хелијума (3Он). Исход ове реакције ствара гама зраке који одржавају стабилност и високу температуру језгра звезде (у случају Сунца језгро достиже температуру од 15 милиона Келвина).
Као што је речено у претходном чланку Спаце Магазина, постоји низ планетарних тела испод прага да постану "звезда" (и нису у стању да одрже фузију протона-протона). Мост између највећих планета (тј. Гасних дивова, попут Јупитера и Сатурна) и најмањих звезда познат је под називом смеђи патуљци. Смеђи патуљци су мање од 0,08 соларних маса, а реакције нуклеарне фузије никада се нису обузеле (мада су већи смеђи патуљци имали кратки период фузије водоника у својим језграма). Притисак у језгри им је 105 милион атмосфере са температурама испод 3 милиона Келвина. Имајте на уму да су чак и најмањи смеђи патуљци приближно 10 пута масивнији од Јупитера (највећи смеђи патуљци су око 80 пута већи од масе Јупитера). Дакле, за чак и малу шансу да се појави протонски-протонски ланац, потребан нам је велики смеђи патуљак, барем 80 пута већи од Јупитера (преко 240 масе Сатурна) да бисмо чак ставили наду у одржавање гравитационог затвора.
Нема шансе да Сатурн одржи нуклеарну фузију?
Жао ми је, не. Сатурн је једноставно премали.
Претпостављајући да би нуклеарна (фисиона) бомба која је детонирала унутар Сатурна могла створити услове за ланчану реакцију нуклеарне фузије (попут протонско-протонског ланца) је, опет, у областима научне фантастике. Чак је и већи гасни гигант Јупитер сувише лажан да би одржао фузију.
Такође сам видео аргументе који тврде да се Сатурн састоји од истих гасова као и наше Сунце (тј. Водоник и хелијум), тако да бежична ланчана реакција је могуће, све што је потребно је брза ињекција енергије. Међутим, водоник који се може наћи у Сатурновој атмосфери је диатомски молекулски водоник (Х)2), а не слободна језгра водоника (протони високе енергије) као што се налазе у Сунчевом језгру. И да, Х2 лако је запаљив (уосталом, био је одговоран за злогласну катастрофу ваздухопловства Хинденбург 1937.), али само када је помешан са великом количином кисеоника, хлора или флуора. Јао Сатурн не садржи значајне количине било ког од тих гасова.
Закључак
Иако забавно, „Пројект Луцифер“ производ је нечије живахне маште. Први део „Пројекта Луцифер: Хоће ли Цассини претворити Сатурн у друго сунце?“ увео завере и усредсредио се на неке од општих аспеката зашто је сонда Галилео 2003. године једноставно изгорела у атмосфери Јупитера, распршивши мале пелете плутонијума-238 док је то чинио. „Црна тачка“ откривена током следећег месеца била је једноставно једна од многих динамичних и краткотрајних олуја за које се често види да се развијају на планети.
Овај је чланак отишао корак даље и занемарио је чињеницу да је Цассини немогуће постати интерпланетарно атомско оружје. Шта ако постоји био нуклеарна експлозија у атмосфери Сатурна? Па, изгледа да би то била прилично досадна ствар. Усудим се рећи да би могло настати неколико живахних електричних олуја, али са Земље не бисмо видели много. Што се тиче било чега злобнијег догађаја, велика је вероватноћа да не би било трајне штете за планету. Сигурно не би било фузијске реакције јер је Сатурн премален и садржи све погрешне гасове.
Па добро, Сатурн ће једноставно морати остати онакав какав јесте, прстење и све остало. Кад Цассини заврши своју мисију за две године, можемо се веселити науци коју ћемо стећи из тако невероватног и историјског подухвата, а не бојати се немогућег ...
Ажурирање (7. августа): Као што су указали неки читаоци у даљем тексту, молекуларни водоник заправо није био то узрок катастрофе на зрачном броду Хинденбург, боје на бази алуминијума су могле изазвати експлозију, водоник и кисеоник гориво Ватра.
