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星際旅行的新法寶-電漿泡泡

2011/02/10 | 未分類 |

Original publish date:Oct 09, 2006

編輯 Jerry 報導

想參加星際旅行,卻害怕宇宙射線對身體造成傷害嗎?科學家提出新構想-電漿泡泡,先將電漿形成電流,並利用此電流產生的磁場將宇宙射線偏折。若這個構想可行,未來太空船外笨重的宇宙射線保護殼將被輕薄的電漿泡泡所取代。

於人類長期的太空旅行中,宇宙射線所造成的健康問題為最重要的安全考量。可能的健康風險包括癌症、白內障、遺傳疾病、中樞神經系統的損害等。太空中主要的輻射源包括銀河宇宙射線 (galactic cosmic rays, GCR),太陽粒子及困在地球磁場中的質子、電子等。當生物長期曝曬於宇宙射線中,射線之高能粒子轟擊細胞中DNA,可能造成DNA鹽基鍵結的斷裂或其他無法修補之損毀,導致DNA瓦解或突變。

早期太空人的任務 (如太空梭或國際太空站) 多於地球附近活動,受到地球磁場之保護,高能粒子對太空人的傷害小。近年來太空任務複雜,旅程越來越遠,地球磁場對太空人的保護減少,為了避免宇宙射線對太空人造成致命的危害,科學家們發展出許多高能粒子的遮蔽方法,包括磁遮蔽法、靜電遮蔽法及高強度複合材料遮蔽法等。磁遮蔽法是利用高能帶電粒子進入磁場區時,其運動軌道受到磁力之影響而彎曲轉向,避免保護區受到粒子直接攻擊,如地球磁場即利用磁遮蔽法遮蔽了外太空的高能粒子;產生磁場的材料性質為發展此方法的主要限制。靜電遮蔽法則是施加正電荷於飛行器外殼以維持高電位,此法對高能原子核之排斥有極好的效果; 而快速的放電為高電位飛行器的主要缺點。最常見的遮蔽方法係利用特殊複合材料製成的外殼吸收高能粒子,其缺點為重量過重!

華盛頓大學的科學家Slough提出利用電漿環繞太空船周圍以遮蔽宇宙射線的概念,並獲得NASA補助探討此方法的可行性。簡而言之,此方法建議於太空船安裝一高電壓設備,將氫解離成電漿後,向太空船噴出,圍繞太空船。於此電漿雲外再包圍一層通電導線網,目的是在電漿中產生電流,並協助侷限太空船周圍的電漿。由電漿中電流所產生的磁場 (plasma magnetic field),如同前文所提及之磁遮蔽法,可遮蔽宇宙射線中的高能粒子,使其轉向。

電漿雲越大,其對宇宙射線的遮蔽效果越好,但亦需要越大、越重之導線網。究竟多大的電漿雲,能同時有效的遮蔽高能粒子,又能減少太空船重量之負載?經過估計,約100公尺寬的電漿雲即可符合所需。此外,此導線網必須由超導材料製成,而適合的超導材料也已經商業化,取得容易。

未來的太空船可能以電漿為推進燃料,如此一來,被拋棄的電漿即可被重複利用,產生大尺度電流,進而產生磁場 (plasma magnetic field),遮蔽致命的太空射線。正如Slough所云: 你的拋棄物保護了你。

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Aug 04, 2005] ITER 獎落誰家?
  • [May 06, 2003] 電漿﹕消毒殺菌的生力軍

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