Historien: Lucifer-projektet er angiveligt den største konspirationsteori, som NASA muligvis kunne være involveret i. Da sonden faldt om atmosfæren, håbede NASA, at atmosfæretrykket ville skabe en implosion, hvilket ville generere en nuklear eksplosion, hvorved man startede en kædereaktion og gjorde gasgiganten til en anden sol. De mislykkedes. Så i et andet forsøg vil de droppe Cassini-sonden (igen, fyldt med plutonium) dybt ned i Saturns atmosfære om to år, så denne mindre gasgigant kan få succes, hvor Jupiter mislykkedes ...
Virkeligheden: Som kort undersøgt i Projekt Lucifer: Vil Cassini forvandle Saturn til en anden sol? (Del 1), vi kiggede på nogle af de tekniske problemer bag Galileo og Cassini, der blev brugt som provisoriske atomvåben. De kan ikke skabe en eksplosion af mange grunde, men hovedpunkterne er: 1) Små pellets af plutonium, der bruges til at varme og drive sonderne, er i separate, skadesikre cylindre. 2) Plutoniumet er ikke våbenklasse, hvilket betyder, at 238Pu skaber et meget ineffektivt brændstof, der er fission. 3) Proberne brænder op og går i stykker, derfor ikke tilladt nogen chance af klumper af plutonium, der danner "kritisk masse" (derudover er der ingen chance for, at plutoniumet muligvis kan danne en konfiguration til at skabe en implosion-udløst enhed)
OK, så Galileo og Cassini kan ikke bruges som rå atomvåben. Men sig hvis var der en atomeksplosion inde i Saturn? Kunne det forårsage en kædereaktion i kernen og skabe en anden sol?
- Projekt Lucifer: Vil Cassini forvandle Saturn til en anden sol? (Del 1)
- Projekt Lucifer: Vil Cassini forvandle Saturn til en anden sol? (Del 2)
Termonukleære bomber
Medmindre nuklear fusion kan opretholdes i en stjernekroppe, reagerer meget hurtigt ud. Så Lucifer-projektet foreslår, at Cassini vil kaste mange hundrede miles ind i Saturn-atmosfæren og eksplodere som en rå plutoniumdrevet fissioneksplosion. Denne eksplosion vil medføre en kædereaktion, hvilket skaber nok energi til at udløse kernefusion i gasgiganten.
Jeg kan se, hvor denne idé er kommet fra, selvom den er unøjagtig. Fusionsbomben (eller ”termonukleart våben”) bruger en fission-trigger til at starte en ukontrolleret fusionsreaktion. Fission trigger er konstrueret til at eksplodere som en normal fission bombe ligesom den implosion enhed beskrevet i del 1 af denne serie. Når detoneres, produceres enorme mængder energiske røntgenstråler, der opvarmer materialet, der omgiver fusionsbrændstoffet (såsom lithiumdeuterid), hvilket forårsager faseovergangen til et plasma. Da meget varmt plasma omgiver litiumdeuteridet (i en meget begrænset og presset miljø) brændstoffet producerer tritium, en tung hydrogenisotop. Tritium gennemgår derefter kernefusion, hvilket frigør enorme mængder energi, når tritiumkernerne tvinges sammen og overvinder de elektrostatiske kræfter mellem kerner og smeltning. Fusion frigiver store mængder bindingsenergi mere end fission.
Hvordan fungerer en stjerne?
Det punkt, der skal understreges her, er, at fusion i en termonuklear anordning kun kan opnås, når enorme temperaturer nås i et meget begrænset og under tryk miljø. Hvad mere er, i tilfælde af en fusionsbombe er denne reaktion ukontrolleret.
Så hvordan opretholdes kernefusionsreaktioner i en stjerne (som vores sol)? I eksemplet med den termonukleære bombe opnås tritiumfusion gennem inertial indeslutning (dvs. hurtigt, varmt og energisk tryk på brændstoffet for at forårsage fusion), men i tilfælde af en stjerne kræves en vedvarende indeslutningstilstand. Gravitationsafgrænsning er nødvendigt for at kernefusionsreaktioner kan forekomme i kernen. For betydelig gravitationsafgrænsning kræver stjernen en minimal masse.
I kernen af vores sol (og de fleste andre stjerner mindre end vores sol) opnås nuklear fusion gennem proton-proton kæde (afbildet nedenfor). Dette er en brintforbrændingsmekanisme, hvor helium genereres. To protoner (brintkerner) kombineres efter at have overvundet den stærkt frastødende elektrostatiske kraft. Dette kan kun opnås, hvis det stellære legeme har en stor nok masse, hvilket øger gravitationsindeslutningen i kernen. Når protonerne kombineres, danner de deuterium (2D), der producerer en positron (hurtigt tilintetgøres med en elektron) og en neutrino. Deuteriumkernen kan derefter kombineres med en anden proton og således skabe en lys heliumisotop (3Han). Resultatet af denne reaktion genererer gammastråler, der opretholder stabiliteten og den høje temperatur i stjernens kerne (i tilfælde af Solen når kernen en temperatur på 15 millioner Kelvin).
Som omtalt i en tidligere Space Magazine-artikel er der en række planetariske organer under tærsklen for at blive en "stjerne" (og ikke i stand til at opretholde proton-proton-fusion). Broen mellem de største planeter (dvs. gasgiganter som Jupiter og Saturn) og de mindste stjerner er kendt som brune dværge. Brune dværge er mindre end 0,08 solmasser, og kernefusionsreaktioner har aldrig taget fat (selvom større brune dværge kan have haft en kort periode med brintfusion i deres kerner). Deres kerner har et tryk på 105 millioner atmosfærer med temperaturer under 3 millioner Kelvin. Husk, at selv de mindste brune dværge er cirka 10 gange mere massive end Jupiter (de største brune dværge er omkring 80 gange massen af Jupiter). Så til og med en lille chance for, at proton-proton-kæden finder sted, har vi brug for en stor brun dværg, mindst 80 gange større end Jupiter (over 240 Saturn-masser) for endda at håbe på at opretholde gravitationsindeslutning.
Der er ingen chance for, at Saturn kan opretholde nuklear fusion?
Nej desværre. Saturn er simpelthen for lille.
At antyde, at en nukleare (fission) bombe, der detonerer inde i Saturn, kunne skabe betingelserne for en nukleare fusionskædereaktion (som proton-proton-kæden) er igen i science fiction råder. Selv den større gasgigant Jupiter er alt for bittesmå til at opretholde fusion.
Jeg har også set argumenter, der hævder, at Saturn består af de samme gasser som vores sol (dvs. brint og helium), så en løbsk kædereaktion er muligt, alt, hvad der er nødvendigt, er en hurtig injektion af energi. Imidlertid er det brint, der kan findes i Saturns atmosfære diatomisk molekylært brint (H2), ikke de frie brintkerner (protoner med høj energi), som de findes i Solens kerne. Og ja, H2 er meget brandfarlig (det var trods alt ansvaret for den berygtede katastrofe-katastrofe i Hindenburg i 1937), men kun når det blandes med en stor mængde ilt, klor eller fluor. Desværre indeholder Saturn ikke betydelige mængder af nogen af disse gasser.
Konklusion
Selvom det er sjovt, er "Lucifer-projektet" produktet af nogens livlige fantasi. Del 1 af "Project Lucifer: Vil Cassini forvandle Saturn til en anden sol?" introducerede sammensværgelsen og fokuserede på nogle af de generelle aspekter af, hvorfor Galileo-sonden i 2003 simpelthen brændte op i Jupiters atmosfære og spredte de små pellets af plutonium-238, som det gjorde. Den "sorte plet", som blev opdaget den næste måned, var simpelthen en af de mange dynamiske og kortvarige storme, der ofte ses at udvikle sig på planeten.
Denne artikel er gået et skridt videre og ignoreret det faktum, at det var umuligt for Cassini at blive et interplanetært atomvåben. Hvad hvis der var en atomeksplosion inde i Saturns atmosfære? Det ser ud til, at det ville være en ret kedelig affære. Jeg tør sige, at der muligvis genereres et par livlige elektriske storme, men vi ser ikke meget fra Jorden. Med hensyn til noget mere uhyggeligt, der sker, er det meget usandsynligt, at der ville være nogen varig skade på planeten. Der ville bestemt ikke være nogen fusionsreaktion, da Saturn er for lille, og den indeholder alle de forkerte gasser.
Nå, Saturn bliver bare nødt til at forblive som den er, ringe og alt sammen. Når Cassini afslutter sin mission om to år, kan vi se frem til den videnskab, vi vil akkumulere fra en sådan utrolig og historisk indsats, snarere end at frygte det umulige ...
Opdatering (7. august): Som påpeget af nogle læsere nedenfor var molekylært brint ikke rigtig årsag i Hindenburg luftskibskatastrofe var det den aluminiumbaserede maling, der kan have givet anledning til eksplosionen, brint og ilt næret ilden.
