Je to rok 2027 a vízia NASA pre vesmírny výskum NASA postupuje presne podľa plánu. V polovici cesty však vypukne obrovská slnečná erupcia, ktorá chrlí smrteľné žiarenie priamo na kozmickú loď. Vďaka výskumu, ktorý v roku 2004 vykonal bývalý astronaut Jeffrey Hoffman a skupina kolegov z MIT, má toto vozidlo najmodernejší supravodivý magnetický tieniaci systém, ktorý chráni cestujúcich pred smrteľnými slnečnými emisiami.
Nový výskum nedávno začal skúmať použitie supravodivej magnetickej technológie na ochranu astronautov pred žiarením počas dlhodobých vesmírnych letov, ako sú medziplanetárne lety na Mars, ktoré sú navrhnuté v súčasnej vízii NASA pre výskum vesmíru.
Hlavným výskumným pracovníkom tohto konceptu je bývalý astronaut Dr. Jeffrey Hoffman, ktorý je v súčasnosti profesorom na Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Hoffmanova koncepcia je jedným z 12 návrhov, ktoré začali dostávať finančné prostriedky minulý mesiac od inštitútu NASA pre pokročilé koncepcie (NIAC). Každý z nich dostane 75 000 dolárov na šesťmesačný výskum, aby urobil počiatočné štúdie a identifikoval problémy s jeho vývojom. Projekty, ktoré sa dostanú do tejto fázy, sú oprávnené na viac ako 400 000 dolárov v priebehu dvoch rokov.
Koncept magnetického tienenia nie je nový. Ako hovorí Hoffman, „Zem to robila miliardy rokov!“
Magnetické pole Zeme vychyľuje kozmické lúče a ďalšia miera ochrany vychádza z našej atmosféry, ktorá absorbuje každé kozmické žiarenie, ktoré prechádza magnetickým poľom. Použitie magnetického tienenia pre kozmickú loď bolo prvýkrát navrhnuté na konci 60. a začiatkom 70. rokov, ale aktívne sa neuskutočňovalo, keď sa plány na dlhodobý vesmírny let dostali na vedľajšiu koľaj.
Avšak technológia na vytváranie supravodivých magnetov, ktoré môžu vytvárať silné polia na ochranu kozmickej lode pred kozmickým žiarením, bola vyvinutá len nedávno. Supravodivé magnetické systémy sú žiaduce, pretože môžu vytvárať intenzívne magnetické polia s malým alebo žiadnym elektrickým príkonom a pri vhodných teplotách môžu udržiavať stabilné magnetické pole po dlhú dobu. Jednou z výziev je však vývoj systému, ktorý dokáže vytvoriť dostatočne veľké magnetické pole na ochranu obývateľnej kozmickej lode s veľkosťou zbernice. Ďalšou výzvou je udržiavanie systému pri teplotách blízkych absolútnej nule (0 Kelvinov, -273 ° C, -460 ° F), čo dáva materiálom supravodivé vlastnosti. Nedávny pokrok v supravodivej technológii a materiáloch poskytol supravodivé vlastnosti pri viac ako 120 K (-153 ° C, -243 ° F).
Existujú dva typy žiarenia, ktoré je potrebné riešiť pre dlhodobý ľudský vesmírny let, hovorí William S. Higgins, inžinier, ktorý pracuje v oblasti bezpečnosti žiarenia vo Fermilabe, urýchľovači častíc neďaleko Chicaga v štáte IL. Prvými sú protónové slnečné erupcie, ktoré by po výbuchu slnečnej erupcie mohli prísť k výbuchom. Druhým sú galaktické kozmické lúče, ktoré, hoci nie také smrtiace ako slnečné erupcie, by boli nepretržitým žiarením pozadia, ktorému by bola posádka vystavená. V nestínenej kozmickej lodi by oba typy žiarenia spôsobili posádke značné zdravotné problémy alebo smrť.
Najjednoduchší spôsob, ako sa vyhnúť žiareniu, je absorbovať ho, napríklad nosiť olovenú zásteru, keď dostanete u zubného lekára röntgen. Problém je v tom, že tento typ tienenia môže byť často veľmi ťažký a hmotnosť je v porovnaní s našimi súčasnými kozmickými vozidlami vysoká, pretože je potrebné vypustiť z povrchu Zeme. Tiež podľa Hoffmana, ak používate len trochu tienenia, môžete to skutočne zhoršiť, pretože kozmické lúče interagujú s tienením a môžu vytvárať sekundárne nabité častice, čím sa zvyšuje celková dávka žiarenia.
Hoffman predpokladá použitie hybridného systému, ktorý využíva ako magnetické pole, tak aj pasívnu absorpciu. „Takto to Zem robí,“ vysvetlil Hoffman, „a nie je dôvod, aby sme to nemali robiť vo vesmíre.“
Jedným z najdôležitejších záverov druhej fázy tohto výskumu bude zistiť, či je použitie technológie supravodivého magnetu efektívne. "Nepochybujem o tom, že ak ho vybudujeme dostatočne veľký a dostatočne silný, poskytne ochranu," uviedol Hoffman. "Ale ak je hmotnosť tohto vodivého magnetického systému väčšia ako hmotnosť len na použitie pasívneho (absorbujúceho) tienenia, tak prečo ísť na všetky tie problémy?"
Ale to je výzva a dôvod tejto štúdie. "Toto je výskum," povedal Hoffman. „Nie som tak či tak nejakým účastníkom; Chcem len zistiť, aký je najlepší spôsob. “
Za predpokladu, že Hoffman a jeho tím dokážu preukázať, že supravodivé magnetické tienenie je efektívne z hľadiska hmoty, ďalším krokom by bolo vykonanie skutočného inžinierstva vytvorenia dostatočne veľkého (hoci ľahkého) systému, okrem jemného doladenia udržiavania magnetov pri ultra chladnom supravodení teploty v priestore. Posledným krokom by bolo začlenenie takéhoto systému do kozmickej lode s Marsom. Žiadna z týchto úloh nie je triviálna.
Skúšky udržiavania intenzity magnetického poľa a takmer absolútnych nulových teplôt tohto systému vo vesmíre sa už uskutočňujú v experimente, ktorý sa má začať vysielať na Medzinárodnú vesmírnu stanicu na trojročný pobyt. Alfa magnetický spektrometer (AMS) bude pripojený k vonkajšej strane stanice a bude hľadať rôzne typy kozmického žiarenia. Využíva supravodivý magnet na meranie hybnosti každej častice a známky jej náboja. Peter Fisher, profesor fyziky z MIT, pracuje na experimente AMS a spolupracuje s Hoffmanom na jeho výskume supravodivých magnetov. S Hoffmanom tiež pracuje postgraduálny študent a vedecký pracovník.
NIAC bol vytvorený v roku 1998 s cieľom získať revolučný koncept od ľudí a organizácií mimo vesmírnej agentúry, ktoré by mohli rozvíjať misie NASA. Výherné koncepty sa vyberajú preto, že „posúvajú hranice známej vedy a techniky“ a „ukazujú význam pre misiu NASA“ podľa agentúry NASA. Očakáva sa, že rozvoj týchto koncepcií bude trvať najmenej desať rokov.
Hoffman päťkrát letel vo vesmíre a stal sa prvým astronautom, ktorý prihlásil viac ako 1 000 hodín do raketoplánu. Na svojom štvrtom vesmírnom lete sa Hoffman v roku 1993 zúčastnil prvej servisnej misie Hubble Space Telescope, ambicióznej a historickej misie, ktorá napravila problém sférickej aberácie v primárnom zrkadle ďalekohľadu. Hoffman opustil astronautský program v roku 1997, aby sa stal európskym zástupcom NASA na americkom veľvyslanectve v Paríži a potom v roku 2001 odišiel na MIT.
Hoffman vie, že ak má byť vesmírna misia možná, predchádza jej veľa nápadov a tvrdého inžinierstva. "Pokiaľ ide o robenie vecí vo vesmíre, ak ste astronaut, idete to robiť vlastnými rukami," povedal Hoffman. "Ale ty nebudeš lietať navždy a ja by som ešte rád prispel."
Domnieva sa, že jeho súčasný výskum je taký dôležitý ako stanovenie Hubbleovho vesmírneho teleskopu?
"No, nie v bezprostrednom zmysle," povedal. „Ale na druhú stranu, ak budeme niekedy mať ľudskú prítomnosť v celej slnečnej sústave, musíme byť schopní žiť a pracovať v regiónoch, kde je prostredie nabitých častíc dosť závažné. Ak nenájdeme spôsob, ako sa pred tým chrániť, bude to veľmi obmedzujúcim faktorom pre budúcnosť ľudského skúmania. “
