История: Проект Люцифера, как утверждается, является самой большой теорией заговора, в которой может быть задействовано НАСА. Поскольку зонд упал через атмосферу, НАСА надеялась, что атмосферное давление создаст взрыв, вызвав ядерный взрыв, что вызовет цепную реакцию, превратив газового гиганта в второе солнце Они не смогли. Итак, во второй попытке они за два года бросят зонд Кассини (опять же, нагруженный плутонием) вглубь атмосферы Сатурна, чтобы этот меньший газовый гигант мог добиться успеха там, где потерпел неудачу Юпитер ...
Реальность: Как кратко исследовано в Проект Люцифер: Кассини превратит Сатурн во Второе Солнце? (Часть 1)Мы рассмотрели некоторые технические проблемы, стоящие за Галилеем и Кассини, которые использовались в качестве самодельного ядерного оружия. Они не могут вызвать взрыв по многим причинам, но основными моментами являются: 1) Крошечные гранулы плутония, используемые для нагрева и питания зондов, в отдельных, защищенных от повреждений цилиндрах. 2) Плутоний не класс оружия, то есть 238Pu делает очень неэффективное расщепляющееся топливо. 3) Зонды сгорят и распадутся, поэтому не разрешается любой шанс комков плутония, образующих «критическую массу» (кроме того, нет никаких шансов, что плутоний может сформировать конфигурацию для создания устройства, запускаемого имплозией).
Хорошо, так Галилей и Кассини не можешь использоваться в качестве грубого ядерного оружия. Но скажи если был ядерный взрыв внутри Сатурна? Может ли это вызвать цепную реакцию в ядре, создав второе Солнце?
- Проект Люцифер: Кассини превратит Сатурн во Второе Солнце? (Часть 1)
- Проект Люцифер: Кассини превратит Сатурн во Второе Солнце? (Часть 2)
Термоядерные бомбы
Если ядерный синтез не будет поддерживаться внутри звездного тела, реакция будет очень быстро прекращаться. Таким образом, в проекте Люцифера предполагается, что Кассини погрузится на многие сотни миль в атмосферу Сатурна и взорвется в результате грубого взрыва ядерного топлива, вызванного плутонием. Этот взрыв вызовет цепную реакцию, создавая достаточно энергии, чтобы вызвать ядерный синтез внутри газового гиганта.
Я вижу, откуда взялась эта идея, хотя она и неточна. Ядерная бомба (или «термоядерное оружие») использует триггер деления, чтобы запустить неконтролируемую реакцию синтеза. Спусковой механизм деления сконструирован так, чтобы взрываться, как обычная бомба деления, очень похожая на устройство взрыва, описанное в части 1 этой серии. При детонации генерируется огромное количество энергетического рентгеновского излучения, которое нагревает материал, окружающий термоядерное топливо (например, дейтерид лития), вызывая фазовый переход в плазму. Поскольку дейтерид лития окружает очень горячая плазма (в очень ограниченная и напряженная среда) топливо будет производить тритий, тяжелый изотоп водорода. Затем тритий подвергается ядерному синтезу, высвобождая огромные количества энергии, когда ядра трития объединяются, преодолевая электростатические силы между ядрами и плавлением. Fusion выделяет большое количество энергии связи, больше, чем деление.
Как работает звезда?
Здесь необходимо подчеркнуть, что в термоядерном устройстве плавление может быть достигнуто только тогда, когда огромные температуры достигаются в очень ограниченной и находящейся под давлением среде. Более того, в случае термоядерной бомбы эта реакция не контролируется.
Итак, как ядерные реакции синтеза поддерживаются в звезде (как наше Солнце)? В приведенном выше примере с термоядерной бомбой синтез трития достигается инерционное заключение (то есть быстрое, горячее и энергичное давление на топливо, чтобы вызвать слияние), но в случае звезды требуется длительный режим удержания. Гравитационное заключение необходим для реакций ядерного синтеза в ядре. Для значительного гравитационного ограничения звезда требует минимальной массы.
В ядре нашего Солнца (и большинства других звезд меньше нашего Солнца) ядерный синтез достигается посредством протон-протонная цепь (на фото ниже). Это механизм сжигания водорода, при котором образуется гелий. Два протона (ядра водорода) объединяются после преодоления сильной отталкивающей электростатической силы. Это может быть достигнуто только в том случае, если звездное тело имеет достаточно большую массу, увеличивая гравитационное удержание в ядре. Как только протоны объединяются, они образуют дейтерий (2D), производящий позитрон (быстро аннигилирующий с электроном) и нейтрино. Ядро дейтерия может затем соединиться с другим протоном, создавая легкий изотоп гелия (3Он). В результате этой реакции генерируются гамма-лучи, которые поддерживают стабильность и высокую температуру ядра звезды (в случае Солнца ядро достигает температуры 15 миллионов Кельвинов).
Как обсуждалось в предыдущей статье в Space Magazine, существует ряд планетарных тел ниже порога превращения в «звезду» (и не способных поддерживать протон-протонное слияние). Мост между самыми большими планетами (то есть газовыми гигантами, такими как Юпитер и Сатурн) и самыми маленькими звездами известен как коричневые карлики, Коричневые карлики имеют менее 0,08 массы Солнца, и реакции ядерного синтеза никогда не происходили (хотя крупные коричневые карлики могли иметь короткий период синтеза водорода в своих ядрах). Их ядра имеют давление 105 миллионов атмосфер с температурой ниже 3 миллионов Кельвин. Имейте в виду, что даже самые маленькие коричневые карлики примерно в 10 раз массивнее Юпитера (самые большие коричневые карлики примерно в 80 раз больше массы Юпитера). Таким образом, даже для небольшого шанса возникновения протон-протонной цепи нам понадобится большой коричневый карлик, по крайней мере, в 80 раз больше Юпитера (более 240 масс Сатурна), чтобы даже выдержать надежду на сохранение гравитационного заключения.
Нет шансов, что Сатурн сможет выдержать ядерный синтез?
Извини, нет. Сатурн просто слишком маленький.
Подразумевается, что ядерная (ядерная) бомба, взрывающаяся внутри Сатурна, может создать условия для цепной реакции ядерного синтеза (подобно протон-протонной цепи), опять же, в сферах научной фантастики. Даже крупный газовый гигант Юпитер слишком мал, чтобы поддерживать синтез.
Я также видел аргументы, утверждающие, что Сатурн состоит из тех же газов, что и наше Солнце (то есть водород и гелий), так что убегающая цепная реакция является возможно, все, что нужно, это быстрый впрыск энергии. Тем не менее, водород, который можно найти в атмосфере Сатурна, двухатомный молекулярный водород (ЧАС2), а не свободные водородные ядра (протоны высоких энергий), как в ядре Солнца. И да, Н2 очень легко воспламеняется (в конце концов, это было причиной печально известной катастрофы дирижабля Гинденбурга в 1937 году), но только при смешивании с большим количеством кислорода, хлора или фтора. Увы, Сатурн не содержит значительных количеств любого из этих газов.
Вывод
Несмотря на забаву, «Проект Люцифера» - это продукт чьего-то живого воображения. Часть 1 «Проекта Люцифера: Кассини превратит Сатурн во Второе Солнце?» представил заговор и сосредоточил внимание на некоторых общих аспектах, почему зонд Галилео в 2003 году просто сгорел в атмосфере Юпитера, рассеивая при этом маленькие гранулы плутония-238. «Черное пятно», обнаруженное в следующем месяце, было просто одной из многих динамических и недолговечных бурь, которые часто наблюдаются на планете.
Эта статья пошла еще дальше и проигнорировала тот факт, что Кассини не смог стать межпланетным атомным оружием. Что если там было ядерный взрыв в атмосфере Сатурна? Ну, похоже, это было бы довольно скучным делом. Я осмелюсь сказать, что может произойти несколько живых электрических штормов, но мы не увидим много с Земли. Что касается чего-то более зловещего, очень маловероятно, что будет нанесен какой-либо долгосрочный ущерб планете. Конечно, не будет никакой реакции синтеза, поскольку Сатурн слишком мал и содержит все неправильные газы.
Ну что ж, Сатурн просто должен оставаться таким, какой он есть, кольца и все такое. Когда Кассини завершит свою миссию через два года, мы можем рассчитывать на науку, которую мы накопим от такого невероятного и исторического усилия, а не бояться невозможного ...
Обновление (7 августа): Как отмечают некоторые читатели ниже, молекулярный водород на самом деле не был причина из катастрофы дирижабля Гинденбург, это была краска на основе алюминия, которая могла вызвать взрыв, водород и кислород подпитывается Огонь.
