Ini adalah tahun 2027 dan Visi NASA untuk Penerokaan Angkasa sedang berjalan tepat mengikut jadual. Namun, di tengah perjalanan, api suria raksasa meletus, memancarkan sinaran mematikan secara langsung di kapal angkasa. Oleh kerana kajian yang dilakukan oleh bekas angkasawan Jeffrey Hoffman dan sekumpulan rakan MIT pada tahun 2004, kenderaan ini mempunyai sistem pelindung magnet superkonduktor canggih yang melindungi manusia dari sebarang pelepasan solar yang mematikan.
Penyelidikan baru baru-baru ini telah mulai mengkaji penggunaan teknologi magnet superkonduktor untuk melindungi angkasawan dari radiasi semasa penerbangan ruang angkasa jangka panjang, seperti penerbangan antara planet ke Marikh yang dicadangkan dalam Visi Eksplorasi Angkasa semasa NASA.
Penyelidik utama konsep ini adalah bekas angkasawan Dr. Jeffrey Hoffman, yang kini menjadi profesor di Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Konsep Hoffman adalah salah satu daripada 12 cadangan yang mula mendapat dana bulan lalu dari NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC). Masing-masing mendapat $ 75,000 untuk penyelidikan selama enam bulan untuk membuat kajian awal dan mengenal pasti cabaran dalam mengembangkannya. Projek yang berjaya melalui fasa tersebut layak mendapat sebanyak $ 400,000 lebih dalam dua tahun.
Konsep pelindung magnet bukanlah perkara baru. Seperti kata Hoffman, "Bumi telah melakukannya selama berbilion tahun!"
Medan magnet bumi membelokkan sinar kosmik, dan langkah perlindungan tambahan datang dari atmosfera kita yang menyerap sebarang sinaran kosmik yang melintasi medan magnet. Menggunakan perisai magnet untuk kapal angkasa pertama kali dicadangkan pada akhir 1960-an dan awal 70-an, tetapi tidak dilakukan secara aktif ketika rancangan untuk penerbangan ruang angkasa jangka panjang jatuh di tepi jalan.
Walau bagaimanapun, teknologi untuk membuat magnet superkonduktor yang dapat menghasilkan medan yang kuat untuk melindungi kapal angkasa dari sinaran kosmik baru-baru ini dikembangkan. Sistem magnet superkonduktor diinginkan kerana mereka dapat membuat medan magnet yang kuat dengan input daya elektrik yang sedikit atau tidak, dan dengan suhu yang tepat mereka dapat mengekalkan medan magnet yang stabil untuk jangka masa yang panjang. Satu cabaran, bagaimanapun, adalah mengembangkan sistem yang dapat membuat medan magnet yang cukup besar untuk melindungi kapal angkasa berukuran bus. Cabaran lain adalah menjaga sistem pada suhu mendekati sifar mutlak (0 Kelvin, -273 C, -460 F), yang memberikan sifat superkonduktif bahan. Kemajuan terkini dalam teknologi dan bahan superkonduktor telah memberikan sifat superkonduktif pada suhu lebih tinggi daripada 120 K (-153 C, -243 F).
Terdapat dua jenis radiasi yang perlu ditangani untuk penerbangan jarak jauh manusia, kata William S. Higgins, seorang ahli fizik kejuruteraan yang bekerja pada keselamatan radiasi di Fermilab, pemecut zarah berhampiran Chicago, IL. Yang pertama adalah proton suar suria, yang akan meletup setelah kejadian solar flare. Yang kedua adalah sinar kosmik galaksi, yang, walaupun tidak mematikan seperti suar surya, mereka akan menjadi sinaran latar belakang berterusan yang akan terdedah kepada kru. Dalam kapal angkasa yang tidak dilindungi, kedua-dua jenis radiasi akan mengakibatkan masalah kesihatan yang signifikan, atau kematian, kepada kru.
Cara termudah untuk mengelakkan sinaran adalah menyerapnya, seperti memakai apron plumbum ketika anda mendapatkan sinar-X di doktor gigi. Masalahnya adalah bahawa pelindung jenis ini sering kali sangat berat, dan jisim adalah yang paling tinggi dengan kenderaan angkasa kita sekarang kerana ia mesti dilancarkan dari permukaan Bumi. Juga, menurut Hoffman, jika anda menggunakan sedikit pelindung, anda sebenarnya boleh membuatnya lebih teruk, kerana sinar kosmik berinteraksi dengan pelindung dan dapat membuat zarah bermuatan sekunder, meningkatkan dos radiasi keseluruhan.
Hoffman meramalkan menggunakan sistem hibrid yang menggunakan medan magnet dan penyerapan pasif. "Itulah cara Bumi melakukannya," jelas Hoffman, "dan tidak ada alasan kita tidak dapat melakukannya di angkasa."
Salah satu kesimpulan yang paling penting untuk fasa kedua penyelidikan ini adalah menentukan apakah menggunakan teknologi superkonduktor adalah berkesan secara massa. "Saya tidak ragu bahawa jika kita membangunnya cukup besar dan cukup kuat, itu akan memberikan perlindungan," kata Hoffman. "Tetapi jika jisim sistem magnet pengalir ini lebih besar daripada jisim hanya untuk menggunakan perisai pasif (menyerap), maka mengapa harus menghadapi semua masalah itu?"
Tetapi itulah cabaran, dan alasan kajian ini. "Ini adalah penyelidikan," kata Hoffman. "Saya tidak berpihak pada satu cara atau yang lain; Saya hanya ingin mengetahui cara terbaik. "
Dengan andaian Hoffman dan pasukannya dapat menunjukkan bahawa pelindung magnet superkonduktor berkesan secara besar-besaran, langkah seterusnya adalah melakukan kejuruteraan sebenarnya untuk membuat sistem yang cukup besar (walaupun ringan), selain penyesuaian magnet pemeliharaan pada superkonduktor ultra-sejuk suhu di ruang angkasa. Langkah terakhir adalah menggabungkan sistem seperti itu ke kapal angkasa yang menuju ke Marikh. Tiada satu pun tugas ini remeh.
Pemeriksaan untuk mengekalkan kekuatan medan magnet dan suhu sifar hampir mutlak sistem ini di ruang angkasa sudah dilakukan dalam eksperimen yang dijadualkan dilancarkan ke Stesen Angkasa Antarabangsa untuk penginapan selama tiga tahun. Spektrometer Magnetik Alpha (AMS) akan dipasang di bahagian luar stesen dan mencari pelbagai jenis sinar kosmik. Ia akan menggunakan magnet superkonduktor untuk mengukur momentum setiap zarah dan tanda muatannya. Peter Fisher, seorang profesor fizik juga dari MIT bekerja pada eksperimen AMS, dan bekerjasama dengan Hoffman dalam penyelidikannya mengenai magnet superkonduktor. Pelajar siswazah dan saintis penyelidikan juga bekerjasama dengan Hoffman.
NIAC diciptakan pada tahun 1998 untuk mendapatkan konsep revolusi dari orang dan organisasi di luar agensi angkasa yang dapat memajukan misi NASA. Konsep yang menang dipilih kerana mereka "mendorong had sains dan teknologi yang diketahui," dan "menunjukkan relevansi dengan misi NASA," menurut NASA. Konsep-konsep ini dijangka memerlukan sekurang-kurangnya satu dekad untuk dikembangkan.
Hoffman terbang di angkasa lima kali dan menjadi angkasawan pertama yang log lebih dari 1,000 jam di pesawat ulang-alik. Pada penerbangan angkasa keempatnya, pada tahun 1993, Hoffman mengambil bahagian dalam misi servis Teleskop Angkasa Hubble pertama, sebuah misi yang bercita-cita tinggi dan bersejarah yang memperbaiki masalah penyimpangan sfera di cermin utama teleskop. Hoffman meninggalkan program angkasawan pada tahun 1997 untuk menjadi Wakil Eropah NASA di Kedutaan AS di Paris, dan kemudian pergi ke MIT pada tahun 2001.
Hoffman tahu bahawa untuk menjayakan misi ruang angkasa, terdapat banyak pengembangan idea dan kejuruteraan keras yang mendahuluinya. "Ketika melakukan sesuatu di luar angkasa, jika anda seorang angkasawan, anda pergi dan melakukannya dengan tangan anda sendiri," kata Hoffman. "Tetapi anda tidak terbang ke angkasa selamanya, dan saya masih ingin memberikan sumbangan."
Adakah dia melihat penyelidikannya sekarang sama pentingnya dengan memperbaiki Teleskop Angkasa Hubble?
"Baiklah, bukan langsung," katanya. "Tetapi di sisi lain, jika kita pernah memiliki kehadiran manusia di seluruh sistem suria, kita harus dapat hidup dan bekerja di kawasan di mana persekitaran zarah yang diisi cukup parah. Sekiranya kita tidak dapat mencari jalan untuk melindungi diri daripada perkara itu, itu akan menjadi faktor yang sangat membatasi masa depan penjelajahan manusia. "
