Berättelsen: Lucifer-projektet är påstås den största konspirationsteorin som NASA eventuellt skulle kunna vara involverad i. När sonden föll fast i atmosfären, hoppades NASA att atmosfärstrycket skulle skapa en implosion, generera en kärnkraftsexplosion och därmed starta en kedjereaktion och förvandla gasjätten till en andra Sun. De misslyckades. Så i ett andra försök kommer de att släppa Cassini-sonden (igen, laddad med plutonium) djupt in i Saturns atmosfär om två år, så denna mindre gasjätt kan lyckas där Jupiter misslyckades ...
Verkligheten: Som undersöktes kort i Projekt Lucifer: Kommer Cassini att göra Saturnus till en andra sol? (Del 1), vi tittade på några av de tekniska problemen bakom Galileo och Cassini som används som provisoriska kärnvapen. De kan inte generera en explosion av många skäl, men huvudpunkterna är: 1) Små pellets av plutonium som används för att värma och driva sonderna är i separata, skadade cylindrar. 2) Plutoniumet är inte vapenkvalitet, vilket betyder att 238Pu gör ett mycket ineffektivt klyvbart bränsle. 3) Proberna kommer att brännas upp och brytas isär, därför inte tillåtna någon chans av plutoniumklumpar som bildar "kritisk massa" (dessutom finns det ingen chans att plutoniumet eventuellt skulle kunna bilda en konfiguration för att skapa en implosion-utlöst enhet).
OK, så Galileo och Cassini kan inte användas som råa kärnvapen. Men säg om var det en kärnkraftsexplosion inne i Saturnus? Kan det orsaka en kedjereaktion i kärnan och skapa en andra sol?
- Projekt Lucifer: Kommer Cassini att göra Saturnus till en andra sol? (Del 1)
- Projekt Lucifer: Kommer Cassini att göra Saturnus till en andra sol? (Del 2)
Termonukleära bomber
Såvida inte kärnfusion kan upprätthållas i en stjärna kropp, reagerar mycket snabbt ut. Så Lucifer-projektet föreslår att Cassini kommer att kasta ut många hundratals miles i atmosfären i Saturnus och explodera som en rå plutoniumdrivna fissioneksplosion. Denna explosion kommer att orsaka en kedjereaktion och skapa tillräckligt med energi för att utlösa kärnfusion i gasjätten.
Jag kan se var den här idén har kommit från, även om den är felaktig. Fusionsbomben (eller "termonukleärt vapen") använder en fission trigger för att starta en okontrollerad fusionsreaktion. Klyvningsutlösaren är konstruerad för att explodera som en vanlig klyvningsbomb precis som den implosionen som beskrivs i del 1 av denna serie. När detoneras produceras enorma mängder energiska röntgenstrålar som värmer upp materialet som omger fusionsbränslet (såsom litiumdeuterid), vilket orsakar fasövergången till en plasma. Eftersom mycket het plasma omger litiumdeuteriden (i en mycket begränsad och pressad miljö) bränslet kommer att producera tritium, en tung väteisotop. Tritium genomgår sedan kärnfusion och frigör enorma mängder energi när tritiumkärnorna tvingas samman och övervinner de elektrostatiska krafterna mellan kärnor och smältning. Fusion frigör stora mängder bindande energi, mer än klyvning.
Hur fungerar en stjärna?
Poängen som måste betonas här är att i en termonukleär anordning kan fusion endast uppnås när enorma temperaturer uppnås i en mycket begränsad och trycksatt miljö. Vad mer är, när det gäller en fusionsbom är denna reaktion okontrollerad.
Så, hur upprätthålls kärnfusionsreaktioner i en stjärna (som vår sol)? I det termonukleära bombexemplet ovan uppnås tritiumfusion inertial inneslutning (d.v.s. snabbt, varmt och energiskt tryck på bränslet för att orsaka fusion), men i fallet med en stjärna krävs ett varaktigt infångningsmetod. Gravitationsinneslutning behövs för att kärnfusionsreaktioner ska inträffa i kärnan. För betydande gravitationsinneslutning kräver stjärnan en minsta massa.
I kärnan i vår sol (och de flesta andra stjärnor mindre än vår sol) uppnås kärnfusion genom proton-protonkedja (bild nedan). Detta är en väteförbränningsmekanism där helium genereras. Två protoner (vätekärnor) kombineras efter att ha övervunnit den mycket avvisande elektrostatiska kraften. Detta kan endast uppnås om den stellar kroppen har en tillräckligt stor massa, vilket ökar gravitationsinneslutningen i kärnan. När protonerna kombineras bildar de deuterium (2D), producerar en positron (snabbt förintas med en elektron) och en neutrino. Deuteriumkärnan kan sedan kombineras med en annan proton och därmed skapa en lätt heliumisotop (3Han). Resultatet av denna reaktion genererar gammastrålar som upprätthåller stabiliteten och den höga temperaturen i stjärnkärnan (i fallet med solen når kärnan en temperatur på 15 miljoner Kelvin).
Som diskuterats i en tidigare artikel i Space Magazine finns det en rad planetariska kroppar under tröskeln för att bli en "stjärna" (och inte kan upprätthålla proton-proton-fusion). Bron mellan de största planeterna (dvs gasjättar, som Jupiter och Saturnus) och de minsta stjärnorna är kända som bruna dvärgar. Bruna dvärgar är mindre än 0,08 solmassor och kärnfusionsreaktioner har aldrig tagit tag (även om större bruna dvärgar kan ha haft en kort period av vätgasfusion i sina kärnor). Deras kärnor har ett tryck på 105 miljoner atmosfärer med temperaturer under 3 miljoner Kelvin. Tänk på att även de minsta bruna dvärgarna är ungefär tio gånger massivare än Jupiter (de största bruna dvärgarna är cirka 80 gånger massan av Jupiter). Så för till och med en liten chans att proton-protonkedjan inträffar, behöver vi en stor brun dvärg, minst 80 gånger större än Jupiter (över 240 Saturn-massor) för att till och med kunna hoppas på att upprätthålla gravitationen.
Det finns ingen chans att Saturnus skulle kunna upprätthålla kärnfusion?
Tyvärr nej. Saturnus är helt enkelt för liten.
Att antyda att en kärnkraftsbomb (detektion) som sprängs in i Saturn kan skapa förutsättningar för en kärnfusionskedjereaktion (som proton-protonkedjan) ligger återigen inom science fiction-områden. Till och med den större gasjätten Jupiter är alldeles för dålig för att upprätthålla fusion.
Jag har också sett argument som hävdar att Saturn består av samma gaser som vår sol (dvs väte och helium), så en språng kedjereaktion är möjligt, allt som behövs är en snabb injektion av energi. Men väte som finns i Saturnus atmosfär är diatomiskt molekylärt väte (H2), inte de fria vätekärnorna (högenergiprotoner) som finns i solens kärna. Och ja, H2 är mycket brandfarligt (det var trots allt ansvaret för den beryktade katastrofskyddet i Hindenburg 1937), men endast när det blandades med en stor mängd syre, klor eller fluor. Tyvärr innehåller Saturn inte betydande mängder av någon av dessa gaser.
Slutsats
Även om det är roligt är "Luciferprojektet" produkten av någons livliga fantasi. Del 1 av "Project Lucifer: Kommer Cassini att göra Saturnus till en andra sol?" introducerade konspirationen och fokuserade på några av de allmänna aspekterna varför Galileo-sonden 2003 helt enkelt brann upp i Jupiters atmosfär och spridda de små pellets av plutonium-238 som det gjorde. Den "svarta fläcken" som upptäcktes nästa månad var helt enkelt en av de många dynamiska och kortlivade stormarna som ofta sågs utvecklas på planeten.
Denna artikel har gått ett steg längre och ignorerat det faktum att det var omöjligt för Cassini att bli ett interplanetärt atomvapen. Tänk om det var en kärnkraftsexplosion i Saturnus atmosfär? Det ser ut som det skulle vara en ganska tråkig affär. Jag vågar säga att några livliga elektriska stormar kan genereras, men vi skulle inte se mycket från Jorden. När det gäller något mer olyckligt som händer, är det mycket osannolikt att det skulle bli någon varaktig skada på planeten. Det skulle verkligen inte finnas någon fusionsreaktion eftersom Saturnus är för liten och den innehåller alla fel gaser.
Nåväl, Saturn måste bara stanna som det är, ringar och allt. När Cassini avslutar sitt uppdrag om två år kan vi se fram emot den vetenskap som vi kommer att samla oss från en sådan otrolig och historisk strävan snarare än att frukta det omöjliga ...
Uppdatering (7 augusti): Som påpekats av några läsare nedan var molekylärt väte inte riktigt orsak av Hindenburgs luftfartygskatastrof var det aluminiumbaserad färg som kan ha lett till explosionen, väte och syre fueled elden.
