Nghệ sĩ minh họa một lá chắn điện từ có thể bảo vệ các phi hành gia. Tín dụng hình ảnh: Hubble. Nhấn vào đây để phóng to.
Phí đối diện thu hút. Giống như phí đẩy lùi. Nó học bài học đầu tiên về điện từ và một ngày nào đó, nó có thể cứu sống các phi hành gia.
Tầm nhìn của NASA về Khám phá Không gian kêu gọi quay trở lại Mặt trăng để chuẩn bị cho những chuyến đi dài hơn tới Sao Hỏa và xa hơn nữa. Nhưng có một showstopper tiềm năng: bức xạ.
Không gian ngoài quỹ đạo Trái đất thấp tràn ngập bức xạ cực mạnh từ Mặt trời và từ các nguồn thiên hà sâu như siêu tân tinh. Các phi hành gia trên đường tới Mặt trăng và Sao Hỏa sẽ tiếp xúc với bức xạ này, làm tăng nguy cơ mắc bệnh ung thư và các bệnh ác tính khác. Tìm một lá chắn tốt là rất quan trọng.
Cách phổ biến nhất để đối phó với bức xạ chỉ đơn giản là chặn vật lý, như bê tông dày xung quanh lò phản ứng hạt nhân. Nhưng làm tàu vũ trụ từ bê tông không phải là một lựa chọn. (Thật thú vị, có thể xây dựng một mặt trăng từ hỗn hợp bê tông của moondust và nước, nếu có thể tìm thấy nước trên Mặt trăng, nhưng đó là một câu chuyện khác.) và hydro lỏng. Mỗi thứ có lợi thế và bất lợi riêng của nó.
Đó là tất cả các giải pháp vật lý. Có một khả năng khác, một thứ không có chất vật lý nhưng có rất nhiều sức mạnh che chắn: một trường lực.
Hầu hết các bức xạ nguy hiểm trong không gian bao gồm các hạt tích điện: các electron và proton tốc độ cao từ Mặt trời, và các hạt nhân nguyên tử tích điện dương, khổng lồ từ các siêu tân tinh xa xôi.
Giống như phí đẩy lùi. Vậy tại sao không bảo vệ các phi hành gia bằng cách bao quanh họ bằng một điện trường mạnh có cùng điện tích với bức xạ tới, do đó làm chệch hướng bức xạ đi?
Nhiều chuyên gia hoài nghi rằng điện trường có thể được chế tạo để bảo vệ các phi hành gia. Nhưng Charles Buhler và John Lane, cả hai nhà khoa học thuộc Tập đoàn hàng không vũ trụ ASRC tại Trung tâm vũ trụ NASA Kennedy Kennedy, tin rằng điều đó có thể được thực hiện. Họ đã nhận được hỗ trợ từ Viện các khái niệm nâng cao của NASA, công việc của họ là tài trợ cho các nghiên cứu về các ý tưởng xa vời, để điều tra khả năng của các lá chắn điện cho các căn cứ mặt trăng.
Sử dụng điện trường để đẩy lùi bức xạ là một trong những ý tưởng đầu tiên vào những năm 1950, khi các nhà khoa học bắt đầu xem xét vấn đề bảo vệ các phi hành gia khỏi bức xạ, ông Bu Buler nói. Mặc dù vậy, họ nhanh chóng từ bỏ ý tưởng, bởi vì có vẻ như điện áp cao cần thiết và những thiết kế vụng về mà họ nghĩ là cần thiết (ví dụ, đặt các phi hành gia vào hai quả cầu kim loại đồng tâm) sẽ khiến cho một tấm khiên điện trở nên không thực tế.
Cách tiếp cận của Buhler và Lane Nhận là khác nhau. Theo quan niệm của họ, một căn cứ mặt trăng sẽ có một nửa tá bơm hơi, hình cầu dẫn điện dài khoảng 5 mét được gắn phía trên căn cứ. Các quả cầu sau đó sẽ được tích điện tới điện thế tĩnh rất cao: 100 megavolts trở lên. Điện áp này rất lớn nhưng vì sẽ có rất ít dòng điện chạy (điện tích sẽ nằm tĩnh trên các quả cầu), nên sẽ không cần nhiều năng lượng để duy trì điện tích.
Các quả cầu sẽ được làm bằng một loại vải mỏng, chắc khỏe (như Vectran, được sử dụng cho các quả bóng hạ cánh có tác dụng nâng đỡ cho tàu thám hiểm sao Hỏa) và phủ một lớp dây dẫn rất mỏng như vàng. Các quả cầu vải có thể được gấp lại để vận chuyển và sau đó được bơm căng bằng cách tải chúng bằng một điện tích; các điện tích giống như các electron trong lớp vàng đẩy nhau và buộc quả cầu mở rộng ra bên ngoài.
Đặt các quả cầu ở xa trên đầu sẽ làm giảm nguy cơ các phi hành gia chạm vào chúng. Bằng cách lựa chọn cẩn thận sự sắp xếp của các quả cầu, các nhà khoa học có thể phát huy tối đa hiệu quả của chúng trong việc đẩy lùi bức xạ trong khi giảm thiểu tác động của chúng lên các phi hành gia và thiết bị trên mặt đất. Trong một số thiết kế, trên thực tế, điện trường ròng ở mặt đất bằng không, do đó giảm bớt mọi rủi ro sức khỏe tiềm ẩn từ các điện trường mạnh này.
Buhler và Lane vẫn đang tìm kiếm sự sắp xếp tốt nhất: Một phần của thách thức là bức xạ xuất hiện ở cả hai hạt tích điện dương và âm. Các quả cầu phải được bố trí sao cho điện trường, ví dụ, âm ở xa gốc (để đẩy các hạt âm) và dương gần mặt đất hơn (để đẩy các hạt dương). Buhler đã mô phỏng ba hình học có thể hoạt động, Buhler nói.
Các thiết kế di động thậm chí có thể được gắn trên máy bay mặt trăng của Buggy mặt trăng lỗi để bảo vệ các phi hành gia khi họ khám phá bề mặt, Buhler tưởng tượng.
Nghe có vẻ tuyệt vời, nhưng có nhiều vấn đề khoa học và kỹ thuật chưa được giải quyết. Ví dụ, những người hoài nghi lưu ý rằng một lá chắn tĩnh điện trên Mặt trăng dễ bị ngắn mạch bởi moondust nổi, mà chính nó được tích điện bởi bức xạ cực tím mặt trời. Gió mặt trời thổi qua lá chắn cũng có thể gây ra vấn đề. Các electron và proton trong gió có thể bị giữ lại bởi mê cung của các lực tạo nên lá chắn, dẫn đến dòng điện mạnh và ngoài ý muốn ngay trên đầu của các phi hành gia.
Nghiên cứu vẫn còn sơ bộ, Buhler nhấn mạnh. Moondust, gió mặt trời và các vấn đề khác vẫn đang được điều tra. Có thể là một loại khiên khác sẽ hoạt động tốt hơn, ví dụ, từ trường siêu dẫn. Những ý tưởng hoang dã này vẫn chưa tự sắp xếp.
Nhưng, ai biết được, có lẽ một ngày các phi hành gia trên Mặt trăng và Sao Hỏa sẽ hoạt động an toàn, được bảo vệ bởi một nguyên tắc điện từ đơn giản mà ngay cả một đứa trẻ cũng có thể hiểu được.
Nguồn gốc: [email được bảo vệ]
