Liệu các con sao có thể sử dụng động cơ phản ứng tổng hợp lạnh?

Tàu du hành 1 hiện đang rời khỏi hệ mặt trời , trở thành tàu thăm dò nhân tạo đầu tiên đi vào không gian giữa các vì sao. Đó là một thành tựu khá lớn và chỉ mất hơn 30 năm. Nhưng nếu chúng ta nghiêm túc về việc mạnh dạn đi đến những nơi chưa từng có con người nào đi qua, và đưa loài người vượt ra ngoài hệ mặt trời, chúng ta sẽ cần một nguồn năng lượng dồi dào và rẻ để giúp chúng ta đến đó.

Chính xác thì chúng ta đang nói về bao nhiêu năng lượng? Chà, hồi tháng 1 , một bài báo xuất hiện trên arXiv của Marc Millis , cựu người đứng đầu Dự án Vật lý Lực đẩy Đột phá của NASA, tính toán chi phí - về mặt năng lượng - của một sứ mệnh không gian có người lái thực sự giữa các vì sao. Và đó không phải là tin tốt.

Đối với một kịch bản, anh ta giả định một con tàu vũ trụ 500 người trong chuyến đi một chiều để thiết lập một thuộc địa của con người trên một hành tinh xa xôi nào đó. Điều đó sẽ đòi hỏi một lượng năng lượng xả ra, hay 1018 J, tức là chỉ bằng một lượng năng lượng mà mọi người trên Trái đất tiêu thụ trong một năm.

Một nhiệm vụ không người lái tới Alpha Centauri sẽ thậm chí còn giống như một con lợn năng lượng, vì nhu cầu cơ động phức tạp hơn (giảm tốc, v.v.). Điều đó sẽ đòi hỏi số liệu 1018 J. Millis, chúng ta sẽ không có khả năng tạo ra loại năng lượng đó cho đến năm 2200 đối với tàu chở khách và 2500 đối với tàu thăm dò không người lái.

Các nhà khoa học đang cân nhắc tất cả các loại lựa chọn, tất nhiên, bao gồm cả việc khai thác sức mạnh của các ngôi sao , tức là phản ứng tổng hợp hạt nhân (trái ngược với các nhà máy điện hạt nhân bên dưới phân hạch hạt nhân). Như Carl Sagan đã từng lưu ý, "Mỗi khi bạn nhìn lên bầu trời, mỗi điểm sáng đó là một lời nhắc nhở rằng sức mạnh nhiệt hạch có thể chiết xuất từ ​​hydro và các nguyên tố ánh sáng khác, và đó là một thực tế hàng ngày trong suốt Dải Ngân hà. "

1. Một vấn đề nhỏ ...
2. Chạy nóng và lạnh
3. Abra-ca-dabra!
4. Họ muốn tin

Chỉ có một vấn đề. Chúng ta có thể đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân nóng , nhưng việc tạo lại nhiệt độ và áp suất cường độ cao tồn tại bên trong các ngôi sao hiện đòi hỏi nhiều năng lượng hơn năng lượng mà nó mang lại, vì vậy nó không khả thi về mặt kinh tế, và khá nhiều là một hố sụt năng lượng trong thời gian này.

Giá như chúng ta có thể đạt được nhiệt hạch ở nhiệt độ phòng! Đó là tuyên bố của những người ủng hộ cái gọi là "phản ứng tổng hợp lạnh", một lĩnh vực đã suy yếu ở rìa kể từ khi được cáo buộc phát hiện ra nó gần 20 năm trước. Trở lại năm 2000, tạp chí TIME đã liệt kê phản ứng tổng hợp lạnh là một trong những "ý tưởng tồi tệ nhất" của thế kỷ 20.

Ý kiến ​​khoa học trước đây vẫn cho rằng phần lớn các nghiên cứu phản ứng tổng hợp lạnh nằm dưới tiêu chuẩn đánh giá của "khoa học bệnh lý": các kết quả luôn ở trên bờ vực của một xác nhận tuyệt vời. Bất cứ khi nào nói rằng xác nhận không thành công (một lần nữa) thành hiện thực, luôn có một lý do hữu ích cho lý do tại sao nó không thực sự là một thất bại hoàn toàn - và tại sao những người phản đối chỉ là những công cụ kín kẽ của cơ sở khoa học, âm mưu để giữ chân những thiên tài vô danh này. .

Mọi chuyện bắt đầu vào năm 1989, khi hai nhà hóa học tại Đại học Utah tên là Stanley Pons và Martin Fleischmann tin rằng họ đã thành công trong việc tạo ra phản ứng tổng hợp hạt nhân trong một cái lọ. Hàng trăm nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã cố gắng tái tạo các thí nghiệm và thất bại.

Vào cuối năm đó, một hội đồng chuyên gia đã tiến hành xem xét của Bộ Năng lượng (DOE) và kết luận rằng không có cơ sở cho các tuyên bố.

Mười lăm năm sau, DOE quyết định xem xét lại bằng chứng tích lũy được trong 15 năm qua và đánh giá lại cuộc tranh cãi nhiệt hạch nguội lạnh. Họ vẫn không tìm thấy bằng chứng đủ thuyết phục để khởi động một chương trình nghiên cứu do liên bang tài trợ.

Nhưng họ cảm thấy rằng các cơ quan tài trợ nên xem xét các dự án được đề xuất trên cơ sở từng trường hợp, với điều kiện những đề xuất đó đáp ứng "các tiêu chuẩn khoa học được chấp nhận và trải qua sự nghiêm ngặt của đánh giá đồng cấp." Khỉ thật, đôi khi những cú sút xa lại mang lại hiệu quả, vậy tại sao không ném một ít tiền tài trợ vào mũ? Đó là lý do tại sao có một số chương trình nghiên cứu xem xét sự hợp nhất lạnh, đáng chú ý nhất là chương trình với Hệ thống Tác chiến Không gian và Hải quân của Hải quân Hoa Kỳ (SPAWAR).

Vào năm 2009, SPAWAR tuyên bố đã phát hiện ra phản ứng nhiệt hạch lạnh và đã có một vài phản ứng nhiệt hạch đầy hứa hẹn khác xuất hiện ở đây trong những năm qua. Nhưng khả năng tái lập mạnh mẽ vẫn còn khó nắm bắt, tạo thêm sự tin cậy cho những lời chỉ trích từ các nhà vật lý rằng các kết quả được cho là nhiều khả năng là do lỗi thực nghiệm (trong quá trình thiết lập hoặc phép đo).

Vì vậy, trong khi các nhà vật lý sẵn sàng thừa nhận có thể có điều gì đó quan tâm bên lề đang diễn ra, hầu hết vẫn không tin rằng đây là phản ứng tổng hợp nguội có thật. Hầu như không ai có thể hy vọng nó sẽ trở thành một nguồn năng lượng khả thi trong tương lai gần.

Ồ, và chúng ta không gọi nó là "sự hợp nhất lạnh" nữa. Thuật ngữ ưa thích hiện nay là Phản ứng hạt nhân năng lượng thấp (LENR), cảm ơn bạn rất nhiều.

Những tuyên bố về phản ứng tổng hợp lạnh mới nhất được đưa ra từ Ý từ một nhà vật lý tên là Andrea Rossi, người đã phát minh ra thiết bị phản ứng tổng hợp lạnh được gọi là e-cat, hay máy xúc tác năng lượng .

Rossi tuyên bố rằng niken được làm giàu đang được hợp nhất với hạt nhân hydro để tạo ra đồng và giải phóng một lượng lớn năng lượng - sử dụng phương pháp điện hóa đơn giản trên mặt bàn thay vì những cỗ máy khổng lồ tái tạo nhiệt độ và áp suất quy mô sao.

Nghe có vẻ khá tuyệt vời, phải không? Chú mèo điện tử sẽ chỉ là tấm vé cung cấp năng lượng cho một sứ mệnh giữa các vì sao.

Rossi đã trưng bày chú mèo điện tử tại một vài cuộc biểu tình bán công khai, gần đây nhất là vào ngày 28 tháng 10. "Thành công" được cho là của cuộc biểu tình mới nhất này đã được các nghệ sĩ hợp nhất lạnh lùng và các nhà báo đôi khi cả tin đáp lại rất nhiệt tình .

Vậy tại sao các nhà vật lý (và các nhà báo có trình độ hơn ) trên toàn thế giới lại không nhảy cẫng lên vì phấn khích trước bước đột phá ngoạn mục của Rossi? Ethan Siegel của Starts With a Bang dễ dàng đưa ra tất cả cho bạn:

Ethan tiếp tục với bài viết thứ hai vào ngày hôm sau, đồng tác giả với Peter Thieberger của Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, giải thích chi tiết một cách cẩn thận về vật lý cụ thể tại sao những tuyên bố của Rossi về phản ứng tổng hợp lạnh lại rất đáng nghi ngờ. Hãy đọc nó đi, và nếu bạn vẫn muốn đầu tư vào công nghệ của Rossi - thì, tôi có một cây cầu ở Brooklyn mà bạn cũng có thể muốn mua.

Than ôi, các nghệ sĩ phản ứng tổng hợp nguội lạnh đã phản ứng lại những lời chỉ trích bằng cách (một lần nữa) chỉ trích gay gắt những nhà phê bình của họ là có đầu óc khép kín, thông tin sai lệch, không sẵn sàng cung cấp cho phản ứng tổng hợp lạnh một cách công bằng, v.v. Có rất ít bằng chứng để chứng minh những tuyên bố như vậy. Như tôi đã viết hồi năm 2007 :

Cố nhà vật lý người Scotland Douglas Morrison là một trong những người hiếm hoi hoài nghi tham dự hội nghị nhiệt hạch thường niên cho đến khi ông qua đời vào năm 2001. Mỗi năm, ông đều lắng nghe những tuyên bố ngông cuồng về "nhiệt thừa", sau đó đứng lại và đưa ra một yêu cầu đơn giản: " Làm ơn cho tôi một tách trà được không? "

Đúng là anh ta hơi táo tợn, nhưng anh ta đã đưa ra quan điểm của mình: phản ứng tổng hợp lạnh nói ra một trò chơi hay, nhưng ngay cả nhiệm vụ năng lượng áp dụng đơn giản nhất vẫn nằm ngoài tầm với của nó.

Cần 4,18 jun để tăng nhiệt độ của một gam nước lên 1 degee C và cần phải là 100 độ C để pha tách trà của Morrison. Hãy nhớ rằng, theo tính toán của Millis, chúng ta sẽ cần một exajoule để đưa con người vào không gian giữa các vì sao . Vì vậy, nếu bạn hy vọng phản ứng tổng hợp lạnh sẽ là câu trả lời để cung cấp năng lượng cho một sứ mệnh giữa các vì sao, thì bạn đang chờ đợi rất lâu.