Myšlenka odstínit kosmické lodě před škodlivým kosmickým zářením tak, že se použije uměle vytvořené magnetické pole, byla svého času opuštěna, protože se zdála neskutečně drahá. Nové experimenty provedené ve Velké Británii ale ukazují, že by s touto technologií mohlo být naloženo tak, že zařízení, která ji budou využívat, budou celkem levná. Je tedy naděje, že by jednou mohla skutečně chránit kosmonauty při letech k Měsíci a Marsu.

Kde je problém?

Existence škodlivého kosmického záření je jedna z největších překážek k dlouhým vesmírným letům. Jedna složka tohoto záření je ve formě vysokoenergetických částic přicházejících z hlubin vesmíru, ale ještě větší znepokojení budí sluneční vítr vysílaný průběžně Sluncem. Tvoří ho plazma, které vytváří magnetické pole a které obsahuje také protony, elektrony a α-částice. Ty mohou poničit DNA a způsobit rakovinu.

Jak jsou chráněni kosmonauti nyní?

Kosmonauti cestující k Mezinárodní vesmírné stanici (ISS = International Space Station) jsou chráněni před značnou částí tohoto záření zemskou atmosférou a také její magnetosférou. Nicméně lidé na delších letech nebudou mít toto přírodní stínění, a jsou tedy více ohroženi účinky kosmického záření. Jak se zdá, tak v minulosti, např. kosmonauti programu Apollo, unikli mimořádně nebezpečným maximům sluneční aktivity především díky štěstí.

Trochu historie

Skupina fyziků z Velké Británie, Portugalska a Švédska vedená Ruth Bamfordovou z Rutherfordovy laboratoře ukázala, že by mělo být možné chránit kosmickou loď s využitím umělé magnetosféry. Obdobně jako přirozená magnetosféra, tak i tato uměle vytvořená magnetosféra by oddělila ze slunečního větru elektrony a protony, a to na základě toho, že elektrony a protony mají opačný náboj. Bylo by tak možné vychýlit tyto nabité částice ven z kosmické lodi. Tato myšlenka byla poprvé navržena už v 60. letech 20. století, ale byla považována za nepoužitelnou, protože se odhadovalo, že by musel mít stíněný prostor asi 100 km napříč. To by vyžadovalo magnety s magnetickou indukcí („sílou“) desítek nebo dokonce stovek tesla. Problém je, že takhle silné magnety je i v současné době nemožné dopravit do vesmíru. Podle Bamfordové byly navíc předchozí výpočty nepřesné, protože předpokládaly, že se plazma slunečního větru chová jako běžná tekutina. Desetiletí výzkumu jaderné fúze ale místo toho ukázala, že plazma vykazuje turbulentní chování, které v běžných tekutinách nepozorujeme.

Obr. 1 - Umělá magnetosféra může ochránit kosmonauty před slunečním větrem

Budoucnost? Ochranná bublina!

Výzkumníci věří, že je možné využít tuto znalost turbulencí k vytvoření mnohem menší ochranné bubliny a tuto domněnku už potvrdili – nejprve počítačovými simulacemi a následně laboratorními experimenty. Při pokusech v laboratoři bylo vstříknuto plazma do 1,5 metru dlouhé vakuované nádoby, která byla lemována cívkami vytvářejícími magnetické pole a která dále obsahovala terčíkový magnet umístěný na vzdálenějším konci nádoby. Díky optickému zobrazování a elektromagnetické sondě ukázal tým Ruth Bamfordové, že terčíkový magnet odklonil plazma tak, že prostor obklopujícího magnet byl téměř úplně bez částic plazmatu.

Technické parametry

Bamfordová a její kolegové říkají, že tyto výsledky ukazují, že kosmická loď by mohla být ve skutečnosti chráněna použitím bubliny s průměrem jen asi 100 až 200 metrů. Tvrdí, že by to odpovídalo magnetu s magnetickou indukcí asi 1 tesla, který by bylo možné celkem lehce dostat do vesmíru. Ruth Bamfordová dále uvedla, že je potřeba zapracovat na zlepšení technologie ještě dříve, než bude testována na satelitu. Odhaduje ale, že by mohla být zdokonalena dříve, než se znovu poletí na Měsíc, tzn. kolem roku 2020. Zdůrazňuje nicméně, že dokonce i když bude technologie fungovat, nebude přesto poskytovat dokonalou ochranu. Nemůže totiž chránit kosmonauty před vysokoenergetickými mezigalaktickými paprsky. „To, že nastoupíte do rakety s plechovou schránkou a poletíte k Marsu, nebude nikdy bezpečná věc“, tvrdí Ruth Bamfordová z Rutherfordovy laboratoře.

Zdroj: http://physicsworld.com/cws/article/news/36558, Edwin Cartlidge

Zpracoval: RNDr. Vojtěch Žák, Ph.D.