W filmach SF pola siłowe stanowią wygodną barierę chroniącą przed laserami czy torpedami fotonowymi wroga. Takie osłony jak najbardziej przydałyby się także prawdziwym statkom kosmicznym w rejsie na inne planety. Nie spodziewamy się co prawda ataku laserowego rdzennych mieszkańców Marsa, ale potrzebujemy osłon przed promieniowaniem kosmicznym, szczególnie podczas długich lotów.
Istnieje pole siłowe, które od lat funkcjonuje jako taka właśnie tarcza, tyle że nie zostało ono wytworzone przez ludzi. Jest nim pole magnetyczne Ziemi, generowane w wyniku jej ruchu obrotowego. Pole to chroni nas przed zalewem kosmicznego promieniowania niczym parasol podczas ulewnego deszczu. Parasol „namaka” i przechwytuje wysokoenergetyczne cząstki w jonosferze. Tam, gdzie jest on trochę przetarty, widać na niebie zorze polarne. Pytanie brzmi: czy jesteśmy w stanie rozpiąć analogiczny parasol wokół obiektów wielokrotnie mniejszych niż planety, posiadających wielkość statku kosmicznego?
Nad koncepcją tego typu tarczy pracuje Europejska Agencja Kosmiczna, która zainwestowała okrągłe trzy miliony euro w studium projektu SR2S. Skrót rozwija się jako „nadprzewodząca tarcza przeciw promieniowaniu kosmicznemu”. Jednym z kandydatów na materiał nadprzewodzący jest dwuborek magnezu (MgB2); tego samego nadprzewodnika używa CERN w swoim Wielkim Zderzaczu Hadronów. Ma on tę zaletę, że zachowuje swoje właściwości w temperaturze do -234°C, podczas gdy inne znane nadprzewodniki wymagają temperatur w okolicy -263°C. W próżni kosmicznej jest wystarczająco zimno, ale trzeba będzie chronić nadprzewodniki przed promieniowaniem termicznym Słońca.
Zakładając, że moduł załogowy statku byłby cylindrem o długości 10 metrów i średnicy 6 metrów, w SR2S potrzeba byłoby umieścić dwanaście cewek wykonanych z tego nadprzewodnika i posiadających kształt toru wyścigów konnych, w konfiguracji zwanej potocznie dyniową. Cewki przylegałyby do boku cylindra habitatu swoim dłuższym bokiem. Przewidywana masa całej konstrukcji cewek, włącznie z materiałami mocującymi, szacowana jest na 46 ton. Przy tym ochrona przed promieniowaniem kosmicznym zapewniona byłaby tylko dla powierzchni bocznej cylindra mieszkalnego. Obszary z przodu i z tyłu habitatu musiałyby być chronione tradycyjnymi ekranami, a raczej urządzeniami, które pełniłyby drugą funkcję ekranu, na przykład z tyłu jako masywny system napędowy, a z przodu jako umieszczony na dziobie system dokujący lub zbiorniki z wodą pitną i zapasami na podróż.
Zainteresowanie polami siłowymi przejawia też NASA, ale tutaj projekt, zwany roboczo Magnetoshell, jest nawet bardziej ambitny. System tarczy magnetycznej miałby służyć bowiem nie tylko do ochrony ludzi podczas lotu kosmicznego, ale również wyhamowaniu lądowania na Marsie oraz jako osłona cieplna podczas tegoż lądowania. Powłoka magnetyczna, czyli pole wytwarzane wokół statku wypełnione plazmą, w kontakcie z cząsteczkami atmosfery działałby podobnie jak hamulec aerodynamiczny, choć na nieco innej zasadzie. Rozważa się też warianty, w którym pole wytwarzane byłoby przez oddzielne urządzenie połączone ze statkiem liną o długości 50 metrów.
Największy spadochron użyty do tej pory na Marsie miał rozpiętość circa 15 metrów, podczas gdy rozpiętość swoistego „spadochronu” plazmowo-magnetycznego mogłaby wynosić aż 100 metrów. Dodatkowo rozpiętość ta byłaby regulowana w zależności od sytuacji i potrzeby, podczas gdy w przypadku klasycznego spadochronu jest ona stała. To samo pole magnetyczne mogłoby stanowić również osłonę cieplną. Rozgrzane tarciem cząsteczki atmosfery byłyby albo odbijane, albo przechwytywane do plazmy uwięzionej w polu magnetycznym. Sam statek mógłby wtedy mieć minimalne osłony termiczne. Magnetoshell pozwoliłby na znaczne oszczędności na masie statku, potrzebnym paliwie i koszcie misji.
Jak dobrze pójdzie, praktyczne zastosowanie osłon magnetycznych w prawdziwych misjach w kosmos nastąpi już za dziesięć lat. Czy wtedy osłony magnetyczne z uwięzioną w polu plazmą obroniłyby nasz statek przez hipotetycznym atakiem laserowym? To kwestia gęstości samej plazmy i siły pola magnetycznego potrzebnej do utrzymania jej w ryzach. Plazma w ziemskiej jonosferze jest na to zbyt rzadka. Możemy swobodnie wystrzelić laser w kierunku Księżyca i zarejestrować jego odbicie z powrotem na Ziemi. Przyjmijmy dla uproszczenia, że mamy wystarczającą ilość energii do odpowiedniego zagęszczenia tarczy plazmowej wokół statku. Jeśli zablokuje ona lasery wroga, to niestety zablokuje też nasze własne, co nie byłoby praktyczne. W dodatku nic nie byłoby widać. Zablokowane zostałoby również pozostałe, nieuporządkowane, docierające do statku światło.
Artykuł ukazał się w Pixelu #25, którego nakład został już wyczerpany. Zapraszamy jednak do sklepu Pixela po inne wydania magazynu w druku oraz po cyfrowe wersje.
