Plasma opgeladen ruimteschepen kunnen de missie naar Mars brengen omdat elektriciteit dood gaat

De wereld is goed op de hoogte van de risico's van ruimtevaart sinds de cabine van Apollo 1 tijdens een testlancering in vlammen opging en het leven kostte aan drie astronauten. Hoewel die raket nooit de grond heeft verlaten, werden de dood van Gus Grissom, Ed White en Roger Chaffee veroorzaakt door de grootste bedreiging voor de mens in de ruimte: elektriciteit. De cabine ontstak wanneer een elektrisch vuur gevoed door een brandbaar nylon en zuurstof onder hoge druk het vurenloze voertuig uitsloot. Elektriciteit en ruimteschepen mengen niet goed. En het probleem wordt alleen maar erger naarmate je verder van Cape Canaveral gaat.

Een groot percentage van het huidige ruimtevaartuig is onbemand, daarom horen we niet vaker over ruimtevuur - er is geen zuurstof aan boord. Drijfgas is over het algemeen ontvlambaar, maar vormt minder een risico. Elektriciteit is vooral een probleem wanneer je mensen in leven wilt houden, vooral tijdens langere reizen - iets waar we rekening mee moeten houden als we naar Mars en zelfs Alpha Centauri kijken.

NASA werkt al aan een beter begrip van elektrische vuren in de ruimte als voorbereiding op een toekomst van grotere verkenning van de ruimte en reizen die ons verder zal brengen dan alleen de baan om de aarde. Het Saffire-1-experiment - waarbij het ruimteagentschap een groot vuur start aan boord van een leeg Cygnus-bevoorradingsvoertuig - zal ons zeker helpen om beter te begrijpen hoe een brand in een omgeving zonder zwaartekracht werkt en wat kan worden gedaan om te helpen bescherm astronauten die mogelijk met een dergelijke situatie worden geconfronteerd. Dit is een begin, maar het gaat ervan uit dat de elektrische dreiging van binnenuit is. En dat is het niet. De ruimte zelf kan mogelijk elektrische branden veroorzaken.

J.R. Dennison, een materiaalfysicus aan de Utah State University, heeft behoorlijk wat tijd besteed aan het onderzoeken van de zorgen van NASA over hoe door plasma geïnduceerd laden ervoor kan zorgen dat ruimtevaartuigen een volledige storing in elektronische apparatuur ervaren en zelfs tot een explosie of twee leiden. Hier is het ding: we beschouwen de ruimte meestal als een leeg vacuüm, maar dat is het niet. De ruimte is dik met elektron-, ion- en foton-geïnduceerde stromingen geproduceerd door sterren en energierijke astrofysische gebeurtenissen. Deze stromingen zijn onvermijdelijk en terwijl ruimteschepen erdoorheen bewegen, kunnen ze een lading op metaal achterlaten op ongeveer dezelfde manier als wol op een koude dag doet. Het is gevaarlijk genoeg om rond te vliegen in een kleine metalen doos, maar ga er nu vanuit dat de doos een sterke elektrische lading draagt. Het is een groot probleem dat het reizen van mensen naar de diepe ruimte zou kunnen blokkeren.

In essentie is het probleem dat wordt veroorzaakt door het laden dat het ingenieurs geen ruimte laat voor fouten. Als een defecte draad losraakt en toevallig contact maakt met de buitenkant (of binnenkant) van een opgeladen voertuig, zullen de astronauten een probleem krijgen.

Dennison heeft geprobeerd de meer gedetailleerde dynamiek te achterhalen waarmee het laden van ruimtevaartuigen plaatsvindt. Dit omvat waar het waarschijnlijk is dat op een ruimtevaartuig wordt geladen, de soorten gebeurtenissen die het opladen verergeren (zoals straling of temperatuurstijgingen veroorzaakt door een zonnevlam), de soorten materialen die bijdragen of het laden verlichten, en nog veel meer. Uiteindelijk is het de bedoeling om materialen te vinden waarmee we ruimtevaartuigen kunnen bouwen die niet geschikt zijn om op te laden - d.w.z. niet-statische materialen. Dit is veel makkelijker gezegd dan gedaan. Je moet immers ruimtetuigen bouwen uit lichtgewicht metalen om een ​​aanvaardbaar niveau van veiligheid in de ruimte te bereiken. En ze zijn geleidend als de hel.

Dennison heeft de oplossing nog niet gevonden. Hij heeft de basis gelegd voor wat NASA en andere ruimtevaartorganisaties en private ruimtevaartbedrijven moeten weten als ze serieus zijn om meer mensen de ruimte in te sturen. Ondertussen zijn er geen tekort aan vreemde ideeën die kunnen helpen de emmer met bouten en metaal te redden die we daarheen blijven sturen.

Eén zo'n voorstel: water. Een team van onderzoekers van de Colorado School of Mines en de University of California, Davis, denken dat we gewoon ouderwets kunnen gaan en H2O kunnen gebruiken om elektrische branden in de ruimte te blussen. Het is beter dan niets, maar niet echt verbluffend wat plannen betreft.

Welke brandveiligheidsstrategie de NASA en anderen ook volgen, ze zullen snel iets moeten bedenken als we die deadline van 2040 willen halen om astronauten naar Mars te sturen. Het volgende grote polymeer zal niet alleen een doorbraak in de materiaalwetenschap zijn, het zal ook een redder in nood zijn.