Kan stjerneskibe bruge koldfusionsfremdrivning?

Voyager 1 forlader nu solsystemet, hvilket gør den til den første menneskeskabte sonde, der kom ind i interstellært rum. Det er en stor bedrift, og det tog kun 30+ år. Men hvis vi vil blive seriøse med at gå modigt, hvor ingen mand er gået før, og sende mennesker ud over solsystemet, vi får brug for en billig og rigelig energikilde til at hjælpe os med at komme dertil.

Præcis hvor meget energi taler vi om? Godt, tilbage i januar, et papir dukkede op på arXiv af Marc Millis, en tidligere chef for NASAs gennembrudsprojekt for fremdriftsfysik, beregning af omkostningerne - energimæssigt - ved en virkelig interstellar bemandet rummission. Og det var ikke gode nyheder.

For et scenario, han antog et rumskib på 500 personer på en envejs tur for at etablere en menneskelig koloni på en fjern eksoplanet. Det ville kræve en eksajoule af energi, eller 1018 J, dvs. næsten den samme mængde energi, der forbruges af alle på Jorden på et år.

En ubemandet mission til Alpha Centauri ville være endnu mere et energisvin, på grund af behovet for mere komplicerede manøvrer (deceleration, etc). Det ville kræve 1018 J. Millis -tal, vi har ikke evnen til at generere den slags energi før 2200 for passagerskibet, og 2500 for den ubemandede sonde.

Forskere overvejer alle mulige muligheder, selvfølgelig, herunder at udnytte stjernernes magt, dvs. atomfusion (i modsætning til atomkernen i atomkraftværkerne). Som Carl Sagan engang bemærkede, "Hver gang du kigger op på himlen, hvert af disse lyspunkter er en påmindelse om, at fusionskraft kan udvindes fra brint og andre lette elementer, og det er en dagligdag i hele Mælkevejen. "

1. Et lille problem ...
2. Kører varmt og koldt
3. Abra-ca-dabra!
4. De vil tro

Et lille problem ...

Der er kun et problem. Vi kan opnå varm atomfusion, men at genskabe de intense temperaturer og tryk, der er inde i stjernerne, kræver i øjeblikket mere energi, end det giver tilbage, så det er økonomisk umuligt og stort set et energisinkhul for tiden.

Hvis vi bare kunne opnå fusion ved stuetemperatur! Det er påstanden fra fortalerne for såkaldt "kold fusion, "en mark, der er faldet i udkanten siden den påståede opdagelse for næsten 20 år siden. Tilbage i 2000, TID magasinet opført kold fusion som en af ​​de "værste ideer" i det 20. århundrede.

Den fremherskende videnskabelige mening er stadig, at langt størstedelen af ​​koldfusionsforskning falder ind under rubrikken "patologisk videnskab":resultaterne er altid på nippet til en fantastisk validering. Når valideringen ikke (igen) bliver til noget, der er altid en praktisk begrundelse for, hvorfor det egentlig ikke er en definitiv fiasko-og hvorfor de, der siger, bare er lukkede værktøjer i det videnskabelige etablissement, konspirerer for at holde disse usungne genier nede.

Kører varmt og koldt

Det hele startede i 1989, da to kemikere ved University of Utah ved navn Stanley Pons og Martin Fleischmann mente, at det var lykkedes dem at producere atomfusion i en krukke. Hundredvis af forskere over hele verden skyndte sig at reproducere eksperimenterne, og mislykkedes.

Ved udgangen af ​​det år, et ekspertpanel havde foretaget en Department of Energy (DOE) gennemgang og konkluderede, at der ikke var grundlag for påstandene.

Femten år senere, DOE besluttede at tage et andet kig på de akkumulerede beviser i løbet af de sidste 15 år og revurdere kontroversen om koldfusion. De fandt stadig ikke beviserne tilstrækkeligt overbevisende til at starte et føderalt finansieret forskningsprogram.

Men de mente, at finansieringsbureauer bør overveje foreslåede projekter fra sag til sag, forudsat at disse forslag opfyldte "accepterede videnskabelige standarder og undergår strabadser af peer review." Pokker, nogle gange kan langskud betale sig, så hvorfor ikke smide nogle finansieringsrester ind i hatten? Derfor er der et par forskningsprogrammer, der undersøger kold fusion, især en med US Navy's Space and Naval Warfare Systems (SPAWAR).

I 2009, SPAWAR hævdede at have opdaget en kold fusionsreaktion, og der har været et par andre lovende glimt hist og her gennem årene. Men robust reproducerbarhed er stadig undvigende, tilføjer tillid til kritik fra fysikere om, at de meget omtalte resultater sandsynligvis skyldes eksperimentelle fejl (enten i opsætningen, eller målingerne).

Så, mens fysikere er villige til at indrømme, kan der være noget af marginal interesse, de fleste er stadig ikke overbevist om, at dette er kold fusion i god tro. Næppe nogen har noget håb om, at det bliver en levedygtig energikilde i en overskuelig fremtid.

Åh, og vi kalder det ikke længere "kold fusion". Den nuværende foretrukne terminologi er Low Energy Nuclear Reactions (LENR), mange tak.

Abra-ca-dabra!

De seneste påstande om kold fusion kommer ud af Italien fra en fysiker ved navn Andrea Rossi, der har opfundet en kold fusionsenhed kendt som e-cat, eller energikatalysator.

Rossi hævder, at beriget nikkel smeltes med brintkerner for at skabe kobber, og frigive store mængder energi-ved hjælp af simpel bordpladeelektrokemi i stedet for enorme maskiner, der genskaber stjernetemperaturer og tryk.

Det lyder ret vildt, gør det ikke? E-katten ville bare være billetten til at drive en interstellar mission.

Rossi har udstillet e-katten ved et par semi-offentlige demonstrationer, senest den 28. oktober. Den påståede "succes" med denne seneste demonstration er blevet mødt med entusiasme af kolde fusionsacolytter og lejlighedsvis godtroende journalist.

Så hvorfor hopper ikke fysikere (og mere niveauerede journalister) over hele verden op og ned af spænding over Rossis spektakulære gennembrud? Ethan Siegel fra Starts With a Bang lægger praktisk taget det hele til dig:

• Rossi har aldrig offentliggjort et fagfællebedømt papir om, hvordan hans enhed fungerer, enten teoretisk eller eksperimentelt.
• her er kun meget grove skemaer offentligt tilgængelige, og de er alle fra Journal of Nuclear Physics , som er Andrea Rossis egen private journal. Men gør ikke Journal of Nuclear Physics lyder velrenommeret? Ikke helt:det blev grundlagt bare sidste år, i 2010. Forveks det ikke med den rigtige journal, hvilket er simpelthen Kernefysik .
• Andrea Rossi havde et firma i 1980'erne, Petroldragon, som hævdede at gøre affald til olie. Lyder det for godt til at være sandt? Andrea Rossi kom i fængsel for denne fidus, selvom han giver sin egen version af begivenhederne.
• Den første reaktor, planlagt til at blive bygget til Defkalion i Grækenland, blev mystisk aflyst i sidste øjeblik af Rossi ....
• Ingen, der observerede disse test, har nogensinde fået lov til at "kigge inde i tyrkeren, "så at sige. Med andre ord, ingen - andre end Rossi selv - har ingen idé om, hvad det interne design og den mekanisme, der resulterer i den påståede atomfusion (og energiproduktion) faktisk er.

Ethan fulgte op med et andet indlæg den næste dag, medforfatter med Brookhaven National Labs Peter Thieberger, forklarer detaljeret den specifikke fysik om, hvorfor Rossis påstande om kold fusion er stærkt mistænkelige. Gå og læs det, og hvis du stadig vil investere i Rossis teknologi - ja, Jeg har en bro i Brooklyn, du måske er interesseret i at købe, også.

De vil tro

Ak, kolde fusionsacolytter har reageret på kritikken ved (endnu engang) skævt at afskrive deres kritikere som lukkede, misinformeret, ikke villig til at give kold fusion en fair shake, og så videre. Der er lidt beviser for at bakke op om sådanne påstande. Som jeg skrev tilbage i 2007:

Den afdøde skotske fysiker Douglas Morrison var en af ​​de sjældne skeptiske deltagere på de årlige kolde fusionskonferencer indtil sin død i 2001. Hvert år, han ville lytte til de ekstravagante påstande om "overskydende varme, "stå derefter og lav en simpel anmodning:" Vær venlig at få en kop te? "

Indrømmet, det var lidt frækt af ham, men han sagde sin mening:kolde fusion taler et godt spil, men selv den enkleste anvendte energioppgave forbliver langt uden for dens rækkevidde.

Det tager 4,18 joule at hæve et gram vandtemperatur med 1 degee Celsius, og det skal være 100 grader Celsius at lave Morrisons kop te. Husk, pr. Millis beregninger, vi skulle bruge en exajoule for at sende mennesker ind i interstellært rum. Så hvis du håber kold fusion vil være svaret på at drive en interstellar mission, du venter meget længe.