Cerita itu: Projek Lucifer diduga sebagai teori konspirasi terbesar yang mungkin dilibatkan oleh NASA. Semasa siasatan jatuh melalui atmosfera, NASA berharap tekanan atmosfera akan menyebabkan letupan, menghasilkan letupan nuklear sehingga memulakan reaksi berantai, mengubah raksasa gas menjadi Matahari kedua. Mereka gagal. Oleh itu, dalam percubaan kedua, mereka akan menjatuhkan probe Cassini (sekali lagi, sarat dengan plutonium) jauh ke atmosfer Saturnus dalam dua tahun, sehingga gergasi gas yang lebih kecil ini dapat berjaya di mana Musytari gagal…
Realitinya: Seperti yang disiasat secara ringkas di Projek Lucifer: Akankah Cassini Mengubah Saturnus menjadi Matahari Kedua? (Bahagian 1), kami melihat beberapa masalah teknikal di sebalik Galileo dan Cassini digunakan sebagai senjata nuklear sementara. Mereka tidak dapat menghasilkan letupan kerana banyak sebab, tetapi perkara utama adalah: 1) Pelet kecil plutonium yang digunakan untuk memanaskan dan menghidupkan probe dalam silinder kalis api yang berasingan. 2) Plutonium adalah tidak gred senjata, yang bermaksud 238Pu menjadikan bahan bakar pembelahan yang sangat tidak efisien. 3) Probe akan habis dan pecah, oleh itu tidak membenarkan ada peluang gumpalan plutonium membentuk "massa kritikal" (selain itu, tidak ada kemungkinan plutonium dapat membentuk konfigurasi untuk membuat alat yang dipicu oleh ledakan).
OK, jadi Galileo dan Cassini tidak boleh digunakan sebagai senjata nuklear kasar. Tetapi katakan sekiranya ada letupan nuklear di dalam Saturnus? Mungkinkah ia menyebabkan reaksi berantai di teras, mewujudkan Matahari kedua?
- Projek Lucifer: Akankah Cassini Mengubah Saturnus menjadi Matahari Kedua? (Bahagian 1)
- Projek Lucifer: Akankah Cassini Mengubah Saturnus menjadi Matahari Kedua? (Bahagian 2)
Bom termonuklear
Kecuali peleburan nuklear dapat dipertahankan dalam badan bintang, reaksi akan cepat hilang. Oleh itu, Projek Lucifer mencadangkan Cassini akan terjun beratus-ratus batu ke atmosfer Saturnus dan meletup sebagai letupan pembelahan berbahan bakar plutonium. Letupan ini akan menyebabkan reaksi berantai, menghasilkan tenaga yang cukup untuk mencetuskan peleburan nuklear di dalam gergasi gas.
Saya dapat melihat dari mana idea ini berasal, walaupun tidak tepat. Bom fusi (atau "senjata termonuklear") menggunakan pemicu pembelahan untuk memulai reaksi pelakuran yang tidak terkawal. Pencetus pembelahan dibina untuk meletup seperti bom pembelahan biasa seperti alat letupan yang dijelaskan dalam Bahagian 1 siri ini. Apabila diletupkan, sejumlah besar sinar-X bertenaga dihasilkan, memanaskan bahan di sekitar bahan bakar pelakuran (seperti lithium deuteride), menyebabkan peralihan fasa ke plasma. Kerana plasma yang sangat panas mengelilingi lithium deuteride (di a persekitaran yang sangat terkawal dan tertekanbahan bakar akan menghasilkan tritium, isotop hidrogen berat. Tritium kemudian mengalami peleburan nuklear, membebaskan sejumlah besar tenaga ketika inti tritium dipaksa bersama, mengatasi daya elektrostatik antara nukleus dan peleburan. Fusion melepaskan sejumlah besar tenaga pengikat, lebih daripada pembelahan.
Bagaimana bintang berfungsi?
Maksud yang perlu ditekankan di sini adalah bahawa dalam alat termonuklear, peleburan hanya dapat dicapai ketika suhu yang besar dicapai dalam lingkungan yang sangat terkurung dan bertekanan. Terlebih lagi, jika berlaku bom fusi, reaksi ini tidak terkawal.
Oleh itu, bagaimana reaksi peleburan nuklear ditahan di bintang (seperti Matahari kita)? Dalam contoh bom termonuklear di atas, peleburan tritium dicapai melalui kurungan inersia (iaitu tekanan yang cepat, panas dan bertenaga pada bahan bakar sehingga menyebabkan pelakuran), tetapi dalam hal bintang, diperlukan mod pengurungan yang berterusan. Pengasingan graviti diperlukan agar tindak balas peleburan nuklear berlaku di teras. Untuk kurungan graviti yang ketara, bintang memerlukan jisim minimum.
Dalam inti Matahari kita (dan kebanyakan bintang lain lebih kecil daripada Matahari kita), peleburan nuklear dicapai melalui rantai proton-proton (gambar di bawah). Ini adalah mekanisme pembakaran hidrogen di mana helium dihasilkan. Dua proton (inti hidrogen) bergabung setelah mengatasi daya elektrostatik yang sangat menjijikkan. Ini hanya dapat dicapai jika badan bintang mempunyai jisim yang cukup besar, meningkatkan pengekangan graviti pada inti. Setelah proton bergabung, mereka membentuk deuterium (2D), menghasilkan positron (cepat memusnahkan dengan elektron) dan neutrino. Nukleus deuterium kemudian dapat bergabung dengan proton lain, sehingga mewujudkan isotop helium ringan (3Dia). Hasil tindak balas ini menghasilkan sinar gamma yang mengekalkan kestabilan dan suhu tinggi inti bintang (dalam hal Matahari, inti mencapai suhu 15 juta Kelvin).
Seperti yang dibahas dalam artikel Space Magazine sebelumnya, ada sejumlah badan planet di bawah ambang menjadi "bintang" (dan tidak mampu mempertahankan peleburan proton-proton). Jambatan antara planet terbesar (iaitu gergasi gas, seperti Musytari dan Saturnus) dan bintang terkecil dikenali sebagai kerdil coklat. Kerdil coklat kurang dari 0,08 jisim suria dan reaksi peleburan nuklear tidak pernah berlaku (walaupun kerdil coklat yang lebih besar mungkin mempunyai jangka masa peleburan hidrogen dalam intinya). Inti mereka mempunyai tekanan 105 juta atmosfera dengan suhu di bawah 3 juta Kelvin. Perlu diingat, bahkan kerdil coklat terkecil kira-kira 10 kali lebih besar daripada Musytari (kerdil coklat terbesar adalah sekitar 80 kali jisim Musytari). Oleh itu, walaupun peluang kecil rantai proton-proton berlaku, kita memerlukan kerdil coklat besar, sekurang-kurangnya 80 kali lebih besar daripada Musytari (lebih dari 240 massa Saturnus) bahkan dapat bertahan dengan harapan untuk menahan kurungan graviti.
Tidak ada kemungkinan Saturnus dapat mengekalkan peleburan nuklear?
Maaf, tidak. Saturnus terlalu kecil.
Menyiratkan bahawa bom nuklear (pembelahan) yang meletup di dalam Saturnus dapat mewujudkan syarat untuk reaksi rantai pelakuran nuklear (seperti rantai proton-proton), sekali lagi, berada di alam fiksyen ilmiah. Malah Jupiter gergasi gas yang lebih besar terlalu lemah untuk menahan pelakuran.
Saya juga telah melihat hujah yang mengatakan bahawa Saturnus terdiri daripada gas yang sama dengan Matahari kita (iaitu hidrogen dan helium), jadi reaksi berantai adalah mungkin, semua yang diperlukan adalah suntikan tenaga yang cepat. Walau bagaimanapun, hidrogen yang dapat dijumpai di atmosfer Saturnus adalah hidrogen molekul diatom (H2bukan inti hidrogen bebas (proton tenaga tinggi) seperti yang terdapat di teras Matahari. Dan ya, H2 sangat mudah terbakar (setelah semua ini bertanggung jawab atas bencana kapal terbang Hindenburg yang terkenal pada tahun 1937), tetapi hanya apabila dicampurkan dengan sejumlah besar oksigen, klorin atau fluor. Alas Saturn tidak mengandungi sebilangan besar gas tersebut.
Kesimpulannya
Walaupun menyeronokkan, "The Lucifer Project" adalah hasil imaginasi hidup seseorang. Bahagian 1 dari "Projek Lucifer: Akankah Cassini Mengubah Saturnus menjadi Matahari Kedua?" memperkenalkan konspirasi dan menumpukan pada beberapa aspek umum mengapa penyelidikan Galileo pada tahun 2003 hanya terbakar di atmosfer Musytari, menghamburkan pelet kecil plutonium-238 ketika ia melakukannya. "Titik hitam" seperti yang dijumpai bulan depan hanyalah salah satu daripada banyak ribut dinamik dan berumur pendek yang sering dilihat berkembang di planet ini.
Artikel ini melangkah lebih jauh dan mengabaikan fakta bahawa mustahil Cassini menjadi senjata atom antara planet. Bagaimana jika ada adalah letupan nuklear di atmosfera Saturnus? Sepertinya ini adalah urusan yang cukup membosankan. Saya berani mengatakan beberapa ribut elektrik yang kuat mungkin akan dihasilkan, tetapi kita tidak akan melihat banyak dari Bumi. Mengenai perkara yang lebih menyeramkan yang berlaku, sangat tidak mungkin berlaku kerosakan yang berpanjangan pada planet ini. Tidak akan ada reaksi peleburan kerana Saturnus terlalu kecil dan mengandungi semua gas yang salah.
Oh ya, Saturnus harus tetap seperti dulu, cincin dan semua. Apabila Cassini menyelesaikan misinya dalam masa dua tahun, kita dapat menantikan ilmu yang akan kita kumpulkan dari usaha yang luar biasa dan bersejarah daripada takut kepada yang mustahil…
Kemas kini (7 Ogos): Seperti yang ditunjukkan oleh beberapa pembaca di bawah ini, hidrogen molekul sebenarnya bukan sebab bencana kapal terbang Hindenburg, cat berasaskan aluminium yang mungkin mencetuskan letupan, hidrogen dan oksigen digerakkan api.
