Plasma-ladede romskip kan stoppe oppdraget til Mars fordi elektrisitet dræper

Verden har vært godt kjent med risikoen for romreiser siden Apollo 1-kabinen gikk opp i flammer under en teststart, og tok livet til tre astronauter. Selv om den raketten aldri forlot bakken, ble dødsfallene til Gus Grissom, Ed White og Roger Chaffee utløst av den største trusselen mot mennesker i rommet: elektrisitet. Kabinen antennte når en elektrisk brann matet av en brennbar nylon og høytrykks oksygen slengte den ikke-drivne båten. Elektrisitet og romskip ikke blandes godt. Og problemet blir bare verre jo lenger fra Cape Canaveral du går.

En stor andel av dagens romfartøy er ubemannet, og derfor hører vi ikke om rombranner oftere - det er ingen oksygen ombord. Drivstoff er generelt brannfarlig, men gir mindre risiko. Elektrisitet representerer for det meste et problem når du vil holde folk i live, spesielt på lengre turer - noe vi må vurdere når vi ser mot Mars og til og med Alpha Centauri.

NASA arbeider allerede med bedre å forstå elektriske branner i verdensrommet for å forberede en fremtid for økt romutforskning og reiser som vil ta oss videre enn bare jordens bane. Saffire-1-eksperimentet - der rombyrået skal starte en storskala brann ombord på et tomt Cygnus resupply-kjøretøy - er sikker på å hjelpe oss med å forstå bedre hvordan en brann i et tyngdekraftmiljø fungerer, og hva som kan gjøres for å hjelpe beskytte astronauter som kan bli utsatt for en slik situasjon. Dette er en start, men det antas at den elektriske trusselen er innefra. Og det er det ikke. Plassen i seg selv kan potensielt starte elektriske branner.

J.R. Dennison, en materialfysiker ved Utah State University, har brukt litt tid på å grave inn i NASAs bekymringer om hvordan plasmaindusert ladning kan føre til at romfartøy opplever en komplett feil i elektronisk utstyr og til og med føre til en eksplosjon eller to. Her er tingen: Vi tenker vanligvis på plass som et tomt vakuum, men det er det ikke. Plassen er tykk med elektron-, ion- og fotoninduserte strømmer produsert av stjerner og høy-energi astrofysiske hendelser. Disse strømmene er uunngåelige, og som romfartøy beveger seg gjennom dem, kan de legge en belastning på metall på samme måte som ull gjør på en kald dag. Det er farlig nok til å fly rundt i en liten metallkasse, nå antar boksen bærer en sterk elektrisk ladning. Det er et stort problem som kan stoppe menneskelig reise til dypt rom.

I hovedsak er problemet som lading oppretter, at det gir ingeniører ikke rom for feil. Hvis en feil ledning løsner og skjer for å komme i kontakt med utvendig (eller innvendig) av et oppladet kjøretøy, vil astronautene få et problem.

Dennison har forsøkt å finne ut mer detaljert dynamikk ved hvilken romfartøylading oppstår. Dette inkluderer hvor lading sannsynligvis vil oppstå på et romfartøy, hvilke typer hendelser som forverrer lading (for eksempel stråling eller temperaturstigninger forårsaket av en sollys), hvilke typer materialer som bidrar eller reduserer lading, og mye mer. Til slutt er målet å finne materialer som vi kan bygge romfartøy som ikke vil bidra til å lade oppbygging - det vil si ikke-statiske materialer. Dette er mye lettere sagt enn gjort. Tross alt må du ganske mye bygge romfartøy ut av lette metaller for å oppnå et akseptabelt sikkerhetsnivå i rommet. Og de er ledende som helvete.

Dennison har ikke funnet løsningen ennå. Han har lagt grunnlaget for hva NASA og andre romorganisasjoner og private romfartsselskaper må være oppmerksomme på om de er veldig seriøse om å sende flere mennesker ut i rommet. I mellomtiden er det ingen mangel på rare ideer som kan bidra til å redde bøyden med bolter og metall vi fortsetter å sende opp der.

Et slikt forslag: vann. Et team av forskere fra Colorado School of Mines og University of California, tror Davis at vi bare kunne gå den gammeldags måten og bruke H2O til å sette ut elektriske branner i rommet. Det er bedre enn ingenting, men ikke akkurat fantastisk så langt planene går.

Uansett brannsikkerhetsstrategi NASA og andre ende opp med å forfølge, må de finne ut noe snart hvis vi ønsker å treffe 2040-fristen for å sende astronauter til Mars. Den neste store polymeren vil ikke bare være et materialvitenskap gjennombrudd, det vil være en livredder.