הסיפור: פרויקט לוציפר הוא, לכאורה, תיאוריית הקונספירציה הגדולה ביותר שאליה עשויים להיות מעורבים נאס"א. כאשר הגשוש נפל למרות האווירה, נאס"א קיוותה שלחצים אטמוספריים יביאו פיצוץ, ויגרמו לפיצוץ גרעיני ובכך יתחילו בתגובת שרשרת ותהפוך את ענק הגז לענק שמש שנייה. הם נכשלו. אז, בניסיון שני, הם יפילו את החללית קאסיני (שוב, עמוסת פלוטוניום) עמוק באטמוספירה של שבתאי בעוד שנתיים, כך שענק הגז הקטן הזה יכול להצליח במקום בו יופיטר נכשל ...
המציאות: כפי שנחקר בקצרה ב- פרויקט לוציפר: האם קאסיני יהפוך את סטורן לשמש שנייה? (חלק 1), בדקנו כמה מהבעיות הטכניות שמאחורי גלילאו וקאסיני משמשות כנשק גרעיני מאולתר. הם אינם יכולים ליצור פיצוץ מסיבות רבות, אך עיקרי הדברים הם: 1) כדורי פלוטוניום זעירים המשמשים לחימום וכוח של הגשמים הם בצילינדרים נפרדים ומוגנים מפני נזקים. 2) הפלוטוניום הוא לא כיתה נשק, כלומר ה- 238Pu מייצר דלק מאוד ביקוע בלתי יעיל. 3) הבדיקות יישרפו ויתפרקו, ולכן אינן מאפשרות סיכוי כלשהו של גושי פלוטוניום היוצרים "מסה קריטית" (חוץ מזה, אין סיכוי שהפלוטוניום יכול ליצור תצורה ליצירת התקן המופעל על ידי פיצוץ).
אוקיי, אז גלילאו וקאסיני לא יכול לשמש כנשק גרעיני גולמי. אבל תגיד אם היה פיצוץ גרעיני בתוך שבתאי? האם זה יכול לגרום לתגובת שרשרת בליבה, ויוצר שמש שנייה?
- פרויקט לוציפר: האם קאסיני יהפוך את סטורן לשמש שנייה? (חלק 1)
- פרויקט לוציפר: האם קאסיני יהפוך את סטורן לשמש שנייה? (חלק 2)
פצצות תרמו-גרעניות
אלא אם כן ניתן לשמור על היתוך גרעיני בתוך גוף מהמם, התגובה תתרחש במהירות רבה. אז פרויקט לוציפר מציע שקאסיני יטבול מאות רבות של קילומטרים באטמוספירה של שבתאי ויתפוצץ כפיצוץ ביקוע גולמי המונע על ידי פלוטוניום. פיצוץ זה יגרום לתגובת שרשרת, שתיצור מספיק אנרגיה כדי לעורר היתוך גרעיני בתוך ענקית הגז.
אני יכול לראות מאיפה הרעיון הזה הגיע, למרות שהוא לא מדויק. פצצת ההיתוך (או "נשק תרמו-גרעיני") משתמשת בהדק ביקוע כדי להפעיל את התגובה הבלתי מבוקרת. מפעיל הביקוע בנוי להתפוצץ כמו פצצת ביקוע רגילה בדומה למתקן ההפעלה המתואר בחלק 1 בסדרה זו. כאשר מפוצצים מיוצרים כמויות אדירות של צילומי רנטגן אנרגטיים המחממים את החומר המקיף את דלק ההיתוך (כמו ליתיום deuteride), וגורם למעבר השלב לפלזמה. כמו פלזמה חמה מאוד מסביב את ליתיום deuteride (בתוך א סביבה מוגבלת ולחוצה מאוד) הדלק ייצר טריטיום, איזוטופ מימן כבד. לאחר מכן, טריטיום עובר היתוך גרעיני, ומשחרר כמויות אדירות של אנרגיה כאשר גרעיני הטריטיום נאלצים יחד, ומתגברים על הכוחות האלקטרוסטטיים בין גרעינים להתמזגות. היתוך משחרר כמויות גדולות של אנרגיה מחייבת, יותר מאשר ביקוע.
איך עובד כוכב?
הנקודה שצריך להדגיש כאן היא שבמכשיר תרמו-גרעיני ניתן להשיג איחוי רק כאשר מגיעים לטמפרטורות אדירות בסביבה מוגבלת ולחוצה מאוד. מה שכן, במקרה של פצצת היתוך, התגובה הזו אינה מבוקרת.
אז איך מתקיימות תגובות היתוך גרעיני בכוכב (כמו השמש שלנו)? בדוגמה של הפצצה התרמו-גרעינית לעיל, ניתן להשיג היתוך טריטיום כליאה אינרציאלית (כלומר לחץ מהיר, חם ואנרגטי על הדלק כדי לגרום לאיחוי), אך במקרה של כוכב, נדרש מצב של כליאה מתמשך. כליאה לכבידה דרוש כדי שתגובות היתוך גרעיני יתרחשו בליבה. לכליאת כבידה משמעותית, הכוכב דורש מסה מינימלית.
בליבת השמש שלנו (ורוב הכוכבים האחרים הקטנים יותר מהשמש שלנו), מושגת היתוך גרעיני באמצעות שרשרת פרוטון (בתמונה למטה). זהו מנגנון שריפת מימן בו נוצר הליום. שני פרוטונים (גרעיני מימן) משתלבים לאחר התגברות על הכוח האלקטרוסטטי הדוחה ביותר. ניתן להשיג זאת רק אם לגוף הכוכב יש מסה מספיק גדולה, מה שמגדיל את ההכלה של הכבידה בליבה. ברגע שהפרוטונים משתלבים הם יוצרים דיאוטריום (2ד), ייצור פוזיטרון (מחסל במהירות עם אלקטרון) ונוטרנו. גרעין הדויטריום יכול אז להשתלב עם פרוטון אחר, וכך ליצור איזוטופ הליום קל (3הוא). התוצאה של תגובה זו מייצרת קרני גאמה השומרות על יציבות וטמפרטורה גבוהה של ליבת הכוכב (במקרה של השמש, הגלעין מגיע לטמפרטורה של 15 מיליון קלווין).
כפי שנדון במאמר קודם של מגזין החלל, ישנם מגוון של גופים פלנטריים הנמצאים מתחת לסף ההפיכה ל"כוכב "(ואינם מסוגלים לקיים היתוך פרוטון-פרוטון). הגשר בין כוכבי הלכת הגדולים ביותר (כלומר ענקי הגז, כמו צדק ושבתאי) לכוכבים הקטנים ביותר ידועים כ גמדים חומים. גמדים חומים הם פחות מ- 0.08 מסות שמש ותגובות היתוך גרעיני מעולם לא תפסו (אם כי גמדים חומים גדולים יותר עשויים להיות תקופה קצרה של היתוך מימן בגרעינים שלהם). ליבות שלהם לחץ של 105 מיליון אטמוספרות עם טמפרטורות מתחת ל -3 מיליון קלווין. קחו בחשבון, אפילו הגמדים החומים הקטנים ביותר הם מסיביים בערך פי 10 יותר מצדק (הגמדים החומים הגדולים ביותר הם בערך פי 80 ממסת יופיטר). לכן, אפילו עבור סיכוי קטן להיווצרות שרשרת הפרוטון-פרוטון, אנו זקוקים לגמד חום גדול, גדול פי 80 לפחות מיופיטר (מעל 240 המוני שבתאי) כדי אפילו לעמוד בתקווה לשמור על הכבידה.
אין סיכוי שבתאי יכול לקיים מיזוג גרעיני?
סליחה לא. שבתאי פשוט קטן מדי.
רמז לכך שמטען גרעיני (ביקוע) שמתפוצץ בתוך שבתאי עשוי ליצור את התנאים לתגובת שרשרת היתוך גרעינית (כמו שרשרת הפרוטון-פרוטון) נמצא שוב בתחום המדע הבדיוני. אפילו ענקית הדלק הגדולה צדק היא הרבה יותר מדי עונש מכדי לקיים מיזוג.
ראיתי גם טיעונים הטוענים כי שבתאי מורכב מאותם גזים כמו השמש שלנו (כלומר מימן והליום), כך תגובת שרשרת בורחת הוא אפשרי, כל מה שצריך זה הזרקה מהירה של אנרגיה. עם זאת, המימן שניתן למצוא באטמוספירה של שבתאי הוא מימן מולקולרי דיאטומי (ח2), לא גרעיני המימן החופשיים (פרוטונים בעלי אנרגיה גבוהה) כפי שנמצאים בליבת השמש. וכן, ח2 הוא דליק מאוד (אחרי הכל זה היה אחראי לאסון ספינות האוויר הידועות הידוע לשמצה בשנת 1937), אך רק כאשר הוא מעורבב בכמות גדולה של חמצן, כלור או פלואור. אבוי שבתאי אינו מכיל כמויות משמעותיות של אף אחד מאותם גזים.
סיכום
אף כיף, "פרויקט לוציפר" הוא פרי דמיונו התוסס של מישהו. חלק 1 של "פרויקט לוציפר: האם קאסיני יהפוך את סטורן לשמש שנייה?" הציג את הקונספירציה והתמקד בכמה מההיבטים הכלליים מדוע בדיקת גלילאו בשנת 2003 פשוט נשרפה באווירה של יופיטר, ופיזרה את הכדוריות הקטנות של פלוטוניום -238 תוך כדי כך. ה"נקודה השחורה "כפי שהתגלה בחודש הבא הייתה פשוט אחת מהסערות הרבות הדינמיות וקצרות החיים שנראו לעיתים קרובות מתפתחות על פני כדור הארץ.
מאמר זה הלך צעד אחד קדימה והתעלם מהעובדה שאי אפשר היה לקאסיני להפוך לנשק אטומי בין פלנטרי. מה אם שם היה פיצוץ גרעיני בתוך האווירה של שבתאי? ובכן, נראה שזה יהיה די משעמם. אני מעז לומר שעשויות להיווצר כמה סערות חשמל תוססות, אבל לא נראה הרבה מכדור הארץ. באשר לכל דבר מרושע יותר, אין זה סביר מאוד שיהיה נזק מתמשך לכוכב הלכת. בהחלט לא תהיה תגובה למיזוג שכן סטורן הוא קטן מדי והוא מכיל את כל הגזים הלא נכונים.
נו טוב, שבתאי רק צריך להישאר כמו שהוא, טבעות והכל. כאשר קאסיני יסיים את משימתו בעוד שנתיים, אנו יכולים לצפות קדימה למדע שנצבור ממאמץ כה מדהים והיסטורי ולא לחשוש מהבלתי אפשרי ...
עדכון (7 באוגוסט): כפי שצוין על ידי חלק מהקוראים להלן, מימן מולקולרי לא היה באמת גורם מאסון ספינות האוויר של הינדנבורג היה זה הצבע על בסיס האלומיניום שהוליד את הפיצוץ, מימן וחמצן דלק האש.
