Plasma laddade rymdskepp kan stoppa uppdraget till Mars eftersom elmassan dödar

Världen har varit väl bekant med riskerna med rymdresor eftersom Apollo 1-stugan gick upp i eld vid en provstart och tog livet av tre astronauter. Även om den raketen aldrig lämnade marken, dödades Gus Grissom, Ed White och Roger Chaffes död av det största hotet mot människor i rymden: el. Kabinen tändes när en elektrisk eld som matades av en brännbar nylon och högtrycksyta släckte den obrända båten. El och rymdskepp blandar inte bra. Och problemet blir bara sämre ju längre från Cape Canaveral du går.

En stor andel av nuvarande rymdfarkoster är obemannad, vilket är anledningen till att vi inte hör ofta om rymdbränder - det finns inget syre ombord. Drivmedel är i allmänhet brandfarligt, men ger mindre risk. Elektricitet representerar mestadels ett problem när du vill hålla människor vid liv, särskilt på längre resor - något vi behöver tänka på när vi ser mot Mars och till och med Alpha Centauri.

NASA arbetar redan med att bättre förstå elektriska bränder i rymden för att förbereda framtiden för ökad utforskning av rymden och resor som tar oss längre än bara en omloppsbana runt jorden. Saffire-1-experimentet - där rymdbyrån ska starta en storskalig brand ombord på ett tomt Cygnus resupply-fordon - kommer säkerligen att hjälpa oss att bättre förstå hur en brand i en nollgränsvärde fungerar och vad som kan göras för att hjälpa skydda astronauter som kan utsättas för en sådan situation. Detta är en start, men det förutsätter att det elektriska hotet är inifrån. Och det är det inte. Platsen i sig kan potentiellt starta eldar.

J.R. Dennison, en materialfysiker vid Utah State University, har spenderat ganska lite tid på att gräva in i NASA: s oro över hur plasmainducerad laddning skulle kunna orsaka rymdfarkoster att uppleva ett fullständigt fel i elektronisk utrustning och även leda till en explosion eller två. Här är saken: Vi tänker typiskt på rymden som ett tomt vakuum, men det är det inte. Utrymmet är tjockt med elektron-, jon- och fotoninducerade strömningar som produceras av stjärnor och högeffektiva astrofysiska händelser. Dessa strömmar är oundvikliga och, som rymdfarkoster rör sig genom dem, kan de lämna en laddning på metall på ungefär samma sätt som ull gör på en kall dag. Det är farligt nog att flyga runt i en liten metalllåda. Antag nu att lådan har en stark elektrisk laddning. Det är ett stort problem som kan stoppa mänsklig resa till djupt utrymme.

I huvudsak är det problem som laddning skapar att det ger ingenjörer inget utrymme för fel. Om en felaktig ledning lossnar och råkar komma i kontakt med yttre (eller inredningen) på ett uppladdat fordon, kommer astronauterna att få problem.

Dennison har försökt att räkna ut den mer detaljerade dynamiken med vilken rymdfarkost laddning sker. Detta inkluderar var laddningen sannolikt kommer att inträffa på ett rymdfarkoster, vilka typer av händelser som förvärrar laddning (t.ex. strålning eller temperatursteg som orsakas av en solflare), vilka typer av material som bidrar eller mildrar laddning och mycket mer. I slutändan är målet att hitta material som vi kan bygga rymdfarkoster som inte skulle leda till uppladdning - dvs icke-statiska material. Detta är mycket lättare sagt än gjort. När allt kommer omkring behöver du ganska mycket bygga rymdfarkoster ur lätta metaller för att uppnå en acceptabel säkerhetsnivå i rymden. Och de är ledande som helvete.

Dennison har inte hittat lösningen ännu. Han har lagt grunden för vad NASA och andra rymdorganisationer och privata rymdflygbolag måste vara medvetna om om de verkligen är seriösa om att skicka fler människor ut i rymden. Under tiden finns det ingen brist på konstiga idéer som kan hjälpa till att rädda hinken med bultar och metall fortsätter vi att skicka upp dit.

Ett sådant förslag: vatten. Ett team av forskare från Colorado School of Mines och University of California tror att vi bara kunde gå på det gammaldags sättet och använda H2O för att släcka elektriska bränder i rymden. Det är bättre än ingenting, men inte exakt fantastisk så långt planer går.

Oavsett brandsäkerhetsstrategi som NASA och andra slutar följa, måste de hitta ut snart om vi vill träffa 2040-fristen för att skicka astronauter till Mars. Nästa stora polymer kommer inte bara att vara ett materialvetenskap genombrott, det blir en livräddare.