Historien: Lucifer-prosjektet er angivelig den største konspirasjonsteorien som NASA muligens kan være involvert i. Mens sonden falt om atmosfæren, håpet NASA at atmosfæretrykk ville skape en implosjon, generere en kjernefysisk eksplosjon og derved starte en kjedereaksjon og gjøre gassgiganten til en annen søndag. De mislyktes. Så i et andre forsøk vil de slippe Cassini-sonden (igjen, lastet med plutonium) dypt inn i Saturns atmosfære om to år, slik at denne mindre gassgiganten kan lykkes der Jupiter mislyktes ...
Virkeligheten: Som undersøkt kort i Prosjekt Lucifer: Vil Cassini gjøre Saturn til en annen sol? (Del 1), vi så på noen av de tekniske problemene bak Galileo og Cassini som ble brukt som provisoriske atomvåpen. De kan ikke generere en eksplosjon av mange grunner, men hovedpoengene er: 1) Små pellets av plutonium som brukes til å varme og drive sonderne er i separate, skadesikre sylindre. 2) Plutoniumet er ikke våpenklasse, noe som betyr at 238Pu gjør et veldig ineffektivt fisjonerbart drivstoff. 3) Probene vil brenne opp og gå i stykker, derfor ikke tillate noen sjanse av plutoniumklumper som danner "kritisk masse" (dessuten er det ingen sjanse for at plutoniumet muligens kan danne en konfigurasjon for å skape en implosjon-utløst enhet).
OK, så Galileo og Cassini kan ikke brukes som rå atomvåpen. Men si hvis var det en atomeksplosjon inne i Saturn? Kan det forårsake en kjedereaksjon i kjernen og skape en ny sol?
- Prosjekt Lucifer: Vil Cassini gjøre Saturn til en annen sol? (Del 1)
- Prosjekt Lucifer: Vil Cassini gjøre Saturn til en annen sol? (Del 2)
Termonukleære bomber
Med mindre kjernefusjon kan opprettholdes i en stjernekropp, vil reaksjonen veldig raskt svimle ut. Så Lucifer-prosjektet foreslår at Cassini vil stupe mange hundre miles i atmosfæren i Saturn og eksplodere som en rå plutoniumdrevet fisjoneksplosjon. Denne eksplosjonen vil forårsake en kjedereaksjon, og skape nok energi til å utløse kjernefusjon i gassgiganten.
Jeg kan se hvor denne ideen har kommet fra, selv om den er unøyaktig. Fusjonsbomben (eller "termonukleart våpen") bruker en fisjon-trigger for å starte en ukontrollert fusjonsreaksjon. Fisjon-avtrekkeren er konstruert for å eksplodere som en vanlig fisjon-bombe omtrent som implosjonsanordningen beskrevet i del 1 av denne serien. Når detoneres produseres enorme mengder energiske røntgenstråler som oppvarmer materialet som omgir fusjonsdrivstoffet (for eksempel litiumdeuterid), noe som forårsaker faseovergangen til et plasma. Som veldig varmt plasma omgir litiumdeuterid (i veldig innesluttet og presset miljø) drivstoffet vil produsere tritium, en tung hydrogenisotop. Tritium gjennomgår deretter kjernefusjon, og frigjør enorme mengder energi når tritiumkjernene tvinges sammen, og overvinner de elektrostatiske kreftene mellom kjerner og smelting. Fusjon frigjør store mengder bindende energi, mer enn fisjon.
Hvordan fungerer en stjerne?
Poenget som må vektlegges her er at i en termonukleær enhet kan fusjon bare oppnås når det oppnås enorme temperaturer i et veldig trangt og presset miljø. I tilfelle av en fusjonsbombe er denne reaksjonen ukontrollert.
Så, hvordan opprettholdes kjernefysiske reaksjoner i en stjerne (som vår sol)? I det termonukleære bombeeksemplet ovenfor oppnås tritiumfusjon treghet innesperring (dvs. raskt, varmt og energisk trykk på drivstoffet for å forårsake sammensmelting), men i tilfelle av en stjerne, er det nødvendig med en vedvarende inneslutningsmodus. Gravitasjonsinneslutning er nødvendig for at atomfusjonsreaksjoner skal oppstå i kjernen. For betydelig gravitasjonsinneslutning krever stjernen en minimumsmasse.
I kjernen av vår sol (og de fleste andre stjerner mindre enn vår sol) oppnås kjernefusjon gjennom proton-proton kjede (avbildet nedenfor). Dette er en hydrogenforbrenningsmekanisme hvor helium genereres. To protoner (hydrogenkjerner) kombineres etter å ha overvunnet den sterkt frastøtende elektrostatiske kraften. Dette kan bare oppnås hvis den stellar kroppen har en stor nok masse, noe som øker gravitasjonsinneslutningen i kjernen. Når protonene kombineres, danner de deuterium (2D), produserer en positron (raskt ødelegges med et elektron) og en nøytrino. Deuteriumkjernen kan da kombinere med et annet proton, og dermed skape en lett heliumisotop (3Han). Resultatet av denne reaksjonen genererer gammastråler som opprettholder stabiliteten og den høye temperaturen i stjernens kjerne (i tilfelle av solen når kjernen en temperatur på 15 millioner Kelvin).
Som diskutert i en tidligere Space Magazine-artikkel, er det en rekke planetariske kropper under terskelen for å bli en "stjerne" (og ikke er i stand til å opprettholde proton-proton-fusjon). Broen mellom de største planetene (dvs. gassgiganter, som Jupiter og Saturn) og de minste stjernene er kjent som brune dverger. Brune dverger er mindre enn 0,08 solmasser og kjernefusjonsreaksjoner har aldri tatt grep (selv om større brune dverger kan ha hatt en kort periode med fusjon av hydrogen i kjernene). Kjernene deres har et trykk på 105 millioner atmosfærer med temperaturer under 3 millioner Kelvin. Husk at selv de minste brune dvergene er omtrent 10 ganger mer massive enn Jupiter (de største brune dvergene er rundt 80 ganger masse av Jupiter). Så til og med en liten sjanse for at proton-proton-kjeden skal skje, trenger vi en stor brun dverg, minst 80 ganger større enn Jupiter (over 240 Saturn-masser) for å til og med håpe på å opprettholde gravitasjonsinneslutning.
Det er ingen mulighet for at Saturn kan opprettholde atomfusjon?
Beklager Nei. Saturn er rett og slett for liten.
Å antyde at en kjernefysisk (fisjon) bombe som detonerer inne i Saturn kan skape forutsetninger for en kjernefysisk kjedereaksjon (som proton-protonkjeden) er igjen i science fiction-riket. Selv den større gassgiganten Jupiter er altfor tung til å opprettholde fusjon.
Jeg har også sett argumenter som hevder at Saturn består av de samme gassene som vår Sol (dvs. hydrogen og helium), så en løpende kjedereaksjon er mulig, alt som trengs er en rask injeksjon av energi. Imidlertid er hydrogenet som finnes i Saturns atmosfære diatomisk molekylært hydrogen (H2), ikke de frie hydrogenkjernene (høye energiprotoner) som finnes i solens kjerne. Og ja, H2 er veldig brannfarlig (det var tross alt ansvaret for den beryktede katastrofe-katastrofen i Hindenburg i 1937), men bare når den ble blandet med en stor mengde oksygen, klor eller fluor. Alas Saturn inneholder ikke betydelige mengder av noen av disse gassene.
Konklusjon
Selv om det er morsomt, er "The Lucifer Project" et produkt av noens livlige fantasi. Del 1 av "Prosjekt Lucifer: Vil Cassini gjøre Saturn til en annen sol?" introduserte konspirasjonen og fokuserte på noen av de generelle aspektene av hvorfor Galileo-sonden i 2003 rett og slett brant opp i Jupiters atmosfære og spredte de små pellets av plutonium-238 som den gjorde. Den "svarte flekken" som ble oppdaget neste måned, var ganske enkelt en av de mange dynamiske og kortvarige stormene som ofte ble sett på å utvikle seg på planeten.
Denne artikkelen har gått et skritt videre og ignorert det faktum at det var umulig for Cassini å bli et interplanetært atomvåpen. Hva om der var en atomeksplosjon inne i Saturns atmosfære? Vel, det ser ut som det ville være en ganske kjedelig affære. Jeg tør påstå at noen få livlige elektriske stormer kan bli generert, men vi vil ikke se mye fra Jorden. Når det gjelder noe mer uhyggelig som skjer, er det svært usannsynlig at det vil være noen varig skade på planeten. Det ville absolutt ikke være noen fusjonsreaksjon da Saturn er for liten og den inneholder alle gasser.
Vel, Saturn må bare holde seg slik den er, ringer og alt. Når Cassini fullfører oppdraget om to år, kan vi se frem til vitenskapen vi vil samle oss fra en så utrolig og historisk bestrebelse i stedet for å frykte det umulige ...
Oppdatering (7. august): Som påpekt av noen lesere nedenfor, var molekylært hydrogen egentlig ikke det årsaken av Hindenburg luftskipskatastrofe, var det den aluminiumbaserte malingen som kan ha gitt utløpet av eksplosjonen, hydrogen og oksygen fueled brannen.
