איור אמן של מגן אלקטרומגנטי שיכול להגן על אסטרונאוטים. קרדיט תמונה: האבל. לחץ להגדלה.
חיובים הפוכים מושכים. כמו חיובים דוחים. זה השיעור הראשון של אלקטרומגנטיות, ויום אחד הוא יכול להציל את חייהם של אסטרונאוטים.
החזון של נאס"א לחקירת חלל קורא לחזור לירח כהכנה לנסיעות ארוכות יותר למאדים ומחוצה לה. אבל יש מפגן ראווה פוטנציאלי: קרינה.
החלל מעבר למסלול כדור הארץ הנמוך עמוס בקרינה אינטנסיבית מהשמש וממקורות גלקטיים עמוקים כמו סופרנובות. אסטרונאוטים בדרך לירח ומאדים הולכים להיחשף לקרינה זו, יגבירו את הסיכון שלהם לחלות בסרטן וחולי מחלה אחרים. למצוא מגן טוב זה חשוב.
הדרך הנפוצה ביותר להתמודד עם קרינה היא פשוט לחסום אותה פיזית, כפי שעושה הבטון העבה סביב כור גרעיני. אבל יצירת חלליות מבטון אינה אופציה. (מעניין, יתכן שניתן לבנות בסיס ירח מתערובת בטון של תאים ומים, אם ניתן למצוא מים על הירח, אבל זה סיפור אחר.) מדעני נאס"א חוקרים חומרים רבים חסימת קרינה כמו אלומיניום, פלסטיק מתקדם. ומימן נוזלי. לכל אחד יתרונות וחסרונות משלו.
אלה פתרונות פיזיים. יש אפשרות נוספת, כזו שאין בה חומר פיזי אלא שפע של כוח מיגון: שדה כוח.
מרבית הקרינה המסוכנת בחלל מורכבת מחלקיקים טעונים חשמליים: אלקטרונים במהירות גבוהה ופרוטונים מהשמש, וגרעיני אטום מסיביים, טעונים באופן חיובי, מסופרנובות רחוקות.
כמו חיובים דוחים. אז מדוע לא להגן על אסטרונאוטים בכך שהם מקיפים אותם בשדה חשמלי רב עוצמה שיש לו מטען זהה לזה של הקרינה הנכנסת, ובכך מסיט את הקרינה משם?
מומחים רבים סקפטיים כי ניתן ליצור שדות חשמליים כדי להגן על אסטרונאוטים. אולם צ'רלס בוהלר וג'ון ליין, שניהם מדענים בחברת התעופה ASRC Aerospace Corporation במרכז החלל קנדי של נאס"א, מאמינים שניתן לעשות זאת. הם קיבלו תמיכה ממכון נאס"א למושגים מתקדמים, שתפקידו לממן מחקרים של רעיונות מרוחקים, כדי לחקור את האפשרות של מגנים חשמליים לבסיסי ירח.
"השימוש בשדות חשמליים להדפת קרינה היה אחד הרעיונות הראשונים בשנות החמישים, כאשר מדענים החלו לבדוק את הבעיה בהגנה על אסטרונאוטים מפני קרינה", אומר בוהלר. "הם השמיטו את הרעיון, עם זאת, מכיוון שזה נראה כאילו המתחים הגבוהים הדרושים והעיצובים המביכים שלדעתם היו נחוצים (למשל, הכנסת האסטרונאוטים לשתי כדוריות מתכת קונצנטריות) יהפכו מגן חשמלי כזה לא מעשי."
הגישה של בוהלר ליין שונה. בתפיסה שלהם, לבסיס ירחי יש כחצי תריסר כדורים מוליכים ומתנפחים בערך 5 מטרים על גבי הרכבה מעל הבסיס. לאחר מכן תחול המטען עד פוטנציאל סטטי-חשמלי גבוה מאוד: 100 מגה וולט ומעלה. מתח זה גדול מאוד אך מכיוון שיהיה מעט זרם זורם (המטען היה יושב באופן סטטי על הכדורים), לא יהיה צורך בכוח רב לשמירה על המטען.
הכדוריות היו עשויות מבד דק וחזק (כמו Vectran, ששימש לבלוני הנחיתה שכיפו את המכות עבור רוברי חקר מאדים) וצפו בשכבה דקה מאוד של מוליך כמו זהב. ניתן לקפל את כדוריות הבד להובלה ואז לנפח אותן פשוט על ידי טעינתן במטען חשמלי; מטענים דומים של האלקטרונים בשכבת הזהב דוחים זה את זה ומאלצים את הכדור להתפשט כלפי חוץ.
הצבת הכדוריות הרחק מעל התקנה תפחית את הסכנה שאסטרונאוטים יגעו בהן. על ידי בחירה בקפידה של סידור הכדורים, מדענים יכולים למקסם את יעילותם בהדחת קרינה תוך צמצום השפעתם על אסטרונאוטים וציוד בקרקע. בחלק מהעיצובים, למעשה, השדה החשמלי נטו בגובה הקרקע הוא אפס, ובכך מקלה על כל הסיכונים הבריאותיים הפוטנציאליים מהשדות החשמליים החזקים הללו.
בוהלר וליין עדיין מחפשים את הסידור הטוב ביותר: חלק מהאתגר הוא שקרינה מגיעה כחלקיקים טעונים באופן חיובי וגם כשלילי. יש לסדר את הכדוריות כך שהשדה החשמלי יהיה, למשל, שלילי הרבה מעל הבסיס (כדי להדוף חלקיקים שליליים) וחיובי קרוב יותר לקרקע (כדי להדוף את החלקיקים החיוביים). "כבר הדמנו שלוש גיאומטריות שעשויות לעבוד," אומר בוהלר.
עיצובים ניידים עשויים אפילו להיות מותקנים על חוטי הירח "ירח באגי" כדי להגן על אסטרונאוטים בזמן שהם חוקרים את פני השטח, מדמיין בוהלר.
זה נשמע נפלא, אבל יש הרבה בעיות מדעיות והנדסיות שטרם נפתרו. לדוגמה, ספקנים מציינים כי מגן אלקטרוסטטי על הירח חשוף לקצר על ידי מונדוסט צף, שהוא עצמו טעון על ידי קרינה אולטרה סגולה סולארית. רוח שמש הנושבת על פני המגן עלולה לגרום גם לבעיות. אלקטרונים ופרוטונים ברוח עלולים להילכד במבוך הכוחות המרכיבים את המגן, ולהוביל לזרמי חשמל חזקים ולא מכוונים ממש מעל ראשי האסטרונאוטים.
המחקר עדיין ראשוני, מדגיש בוהלר. מונדוסט, רוח סולארית ובעיות אחרות עדיין נחקרות. יכול להיות שמגן מסוג אחר יעבוד טוב יותר, למשל שדה מגנטי מוליך-על. הרעיונות הפראיים האלה טרם גילו את עצמם.
אבל, מי יודע, אולי יום אחד אסטרונאוטים על הירח ומאדים יעבדו בבטחה, מוגנים על ידי עיקרון פשוט של אלקטרומגנטיות שאפילו ילד יכול להבין.
המקור המקורי: [מוגן בדוא"ל]
