المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 ضربه‌ي اتمي
ضربه‌ي اتميزنگ تفريح فيزيك
هدف گيري

 

حال سناریوی اساسی Remo برای برخورد فرضی با یک سیارک را بررسی می‌کنیم: زمانی‌که موشک حاوی بمب اتمی به اندازه‌ی کافی به سیارک نزدیک شود، بمب را به سمت سیارک و البته نه روی آن پرتاب می‌کند. انفجار بمب یک قسمت نازک از سطح سیارک را تبخیر می‌کند. در اثر این تبخیر گازهای داغی تولید می‌شوند که به سرعت پخش و از سطح سیارک بلند می‌شوند. این اتفاق باعث می‌شود سیارک در جهت خلاف جهت خارج شدن گازها حرکت کند و از زمین دور شود.
Remo پس از 10 سال جمع‌آوری نمونه‌های شهاب‌سنگ، در سال 2000 توانست به یک دستگاه مناسب برای بررسی روش اتمی دست پیدا کند: ماشین Z متعلق به آزمایشگاه ملی Sandia که قدرتمندترین شبیه‌ساز انفجار اتمی در جهان است.
ماشین Z درواقع یک شتاب‌دهنده‌ی ذرات بود که در سال 1996 با طراحی مجدد به شکل کنونی خود درآمده است. این ماشین برای مطالعه‌ در زمینه‌ی فیزیک و تأثیرات انفجارهای هسته‌ای استفاده می‌شود. این ماشین در کسری از ثانیه دماهای بالا و تابش شدید (عمدتاً به شکل پرتو X) را که در هر انفجار وجود دارند تولید می‌کند. آزمایش‌های Remo روی این ماشین اطلاعاتی درمورد نحوه‌ی تأثیر پرتوهای X حاصل از انفجار هسته‌ای بر روی سیارک‌هایی با ترکیبات مختلف در اختیار وی گذاشت.
یک فیزیکدان که به تازگی از آزمایشگاه Sandia بازنشست شده است، R. Jeffery Lawrence می‌گوید: «افراد زیادی در دهه‌های اخیر بر روی تأثیرات سلاح‌های اتمی تحقیق کرده‌اند. اما Remo در این زمینه نوآوری کرد و مطالعاتی روی نحوه‌ی برهم‌کنش پرتوهای X با ذرات سازنده‌ی سیارک‌ها انجام داد.»
به منظور شبیه‌سازی ضربه‌ی هسته‌ای مورد نظر در آزمایشگاه، Remo به همراه همکار قدیمی خود Michael Furnish فیزیکدان آزمایشگاه Sandia تعدادی نمونه‌ی دیسکی از مواد سازنده‌ی سیارک‌ها را در فاصله‌ی 10 سانتیمتری از منبع پرتو X ماشین Z قرار داد. زمانی که پرتوهای X بر روی سطح این نمونه‌ها پرتاب شدند مقدار کمی از سطح‌شان تبخیر شد و درنتیجه نمونه‌ها به سمت مخالف حرکت کردند. Remo و Furnish با استفاده از یک سیستم که در آزمایشگاه Sandia ابداع شده بود میزان سرعت حرکت هرکدام از این دیسک‌ها را اندازه‌گیری کردند. درنتیجه این دو نفر اولین کسانی بودند که با استفاده از تابش توانستند سیارک‌ها (البته نمونه‌های کوچک‌شان) را حرکت دهند.
Remo و Furnish تست‌های خود را هر زمان که ماشین Z در دسترس‌شان بود انجام می‌دادند. در سال 2005 Remo از Long Island به صحرای Placitas رفت تا بتواند آسان‌تر تحقیقات خود را دنبال کند. وی در این باره می‌گوید: «شما نمی‌توانید آزمایش‌های خود را از طریق تماس‌های تلفنی انجام دهید.» این دو آزمایش‌هایی روی حدود 10 نمونه‌ی مختلف از مواد سازنده‌ی سیارک‌ها انجام دادند. بعضی نمونه‌ها سنگی، بعضی آهنی، بعضی جامد و بعضی پودری بودند. آنها نحوه‌ی عکس‌العمل نمونه‌ها به مقادیر مختلف تابش را از طریق نزدیک و دور کردن نمونه‌ها نسبت به منبع تابش پرتو X بررسی کردند.

 

شهاب‌سنگ‌هاي کوچک با فرکانس شگفت آوري به جو زمين برخورد مي‌کنند. انرژي برخوردي آنها در ابعاد گيگاژول است. اين ميزان انرژي، دو سوم رعد و برق بوده و اندازه ي آنها بين ۳ تا ۶۰ فوت است. آنقدر خوش شاس هستيم که اين خرده سنگ‌ها با اين اندازه‌ها در جو زمين مي‌سوزند و ما آنها را در آسمان شب شهاب مي‌ناميم. ولي متخصيص برآن هستند که زمان تعيين کننده‌ي اصلي رسيدن يا نرسيدن به سطح زمين است. بزرگترين خرده سنگ‌هايي که در حو زمين مي‌سوزند و نور زيادي توليد مي‌کنند به آذرگوي شهرت دارند. ناسا/علوم سياره‌اي


در سال 2010 Remo احساس کرد که آزمایش‌های آنها روی نحوه‌ی تأثیر تابش بر روی سیارک‌ها کامل شده است. آنها از Lawrence برای انجام یک سری مدل‌سازی‌های کامپیوتری روی نتایج تست‌ها کمک خواستند. نتایج تحقیقات آنها در سال 2013 در یک مقاله در ژورنال فیزیک پلاسما منتشر شد.
Lawrence می‌گوید: "آزمایش‌ها در درجه‌ی اول نشان می‌دهند که ما می‌توانیم میزان کافی پرتو X برای حرکت دادن اجسام تولید کنیم." به طور دقیق‌تر آنها متوجه شدند که برای یک گروه خاص از مواد، حرکت ایجاد شده توسط اعمال پرتو X یکسان است. Remo می‌گوید: "اگر ساختار سیارک مورد نظر را شناسایی کنیم و بدانیم که یک سیارک سنگی و یا یک سیارک نیکل-آهنی است، با دقت خوبی می‌توانیم رفتار آن در مقابل پرتوهای X را پیش‌بینی کنیم."
Stein Jacobsen سیاره‌شناس هاروارد می‌گوید: «قبل از آزمایشاتی که Remo با ماشین Z انجام داد، هیچ اطلاعاتی از نحوه‌ی عکس‌العمل سیارک‌ها نداشتیم. John Remo روشی برای حل این مشکل بزرگ در ابعاد آزمایشگاهی ابداع کرد. او ابتکار عمل به خرج داد و آزمایشگاه Sandia را متقاعد کرد تا به او اجازه‌ی انجام این آزمایش‌ها را بدهند.»
رفتن از مقیاس آزمایشگاهی یعنی نمونه‌های با قطر کمتر از یک سانتیمتر به سیارک‌های واقعی با قطر حدود یک کیلومتر یا بیشتر بسیار دشوار است. با این حال Remo در مورد این کار مطمئن است چرا که پرتوها با اتم‌های ماده وارد برهم‌کنش می‌شوند و عکس-العمل این اتم‌ها صرف نظر از ابعاد جسم همیشه یکسان خواهد بود. وی می‌گوید که پرتوهای X تابیده شده به سطح سیارک، به همان عمقی که در نمونه‌های کوچک آزمایشگاهی نفوذ کردند خواهند رفت.
در نهایت Remo علاقه دارد که آزمایش‌هایی روی سیارک‌های واقعی در فضا انجام شود. اما قبل از این کار، محققان ابتدا باید محاسبات زیادی انجام دهند. مثلاً اینکه بمب اتمی باید در چه فاصله‌ای از سیارک منفجر شود. محاسبات Remo نشان می‌دهد که در حالت ایده‌آل بمب اتمی باید در فاصله‌ای در حدود دو برابر قطر سیارک از آن منفجر شود.
علاوه بر این Remo می‌خواهد یک بررسی جامع بر روی تمام اجزای لازم در این مأموریت انجام شود: وسایل پرتاب، سیستم‌های هدایتی، حسگرها و محل نگهداری مواد منفجره‌ی هسته‌ای. در یک مقاله که در سال 2007 با کمک Remo نوشته شد، تعداد شش موشک هسته‌ای که در فواصل زمانی یک ساعته پرتاب می‌شوند پیشنهاد شده است. بمب‌ها بطور جداگانه منفجر می‌شوند و هرکدام انرژی در حدود 1.2 مگا تن (چیزی در حدود 100 برابر بمب منفجر شده در هیروشیما) آزاد می‌کنند.
Remo می‌گوید که با یک سری از پالس‌های جداگانه می‌توانیم تأثیر وارده بر سیارک را مشاهده کنیم و تنظیمات لازم را در حین کار انجام دهیم. همچنین داشتن چندین انفجار جداگانه به جای یک انفجار بزرگ خطر متلاشی شدن سیارک را کاهش می‌دهد. Remo تأکید می‌کند که در این مأموریت هدف ما این است که به میزان کافی انرژی به سیارک وارد کنیم تا حرکت کند نه اینکه انرژی آنقدر زیاد باشد که سیارک از هم بپاشد.

 

 


 

منظومه‌ي شسمي از لبه به اين صورت ديده مي‌شود. زمين درمدار سبز رنگ است. خرده سنگ‌هاي نزديک به زمين در بخش‌هاي آبي رنگ هستند که براي زمين خطرناکند، چراکه در فاصله‌ي ۵ ميليون کيلومتري ما قرار دارند و آنقدر بزرگ هستند که جو زمين مانعي براي برخورد با زمين نيست. ناسا/کلتک


انجام یک عملیات از این نوع بسته به اینکه اندازه و فاصله‌ی جسم مورد نظر چقدر باشد ممکن است ماه‌ها به طول بیانجامد. اما با رعایت نکات مهم این کار حتماً شدنی است.
Remo هیچ نگرانی در مورد استفاده از تکنولوژی‌های موجود برای انجام چنین آزمایشی در فضا ندارد. وی می‌گوید: «تکنولوژی‌هایی که در اختیار داریم بسیار پیشرفته و قابل اعتماد هستند. ما می‌دانیم که این تجهیزات چطور کار می‌کنند. همچنین نیازی به پیشرفت‌های بزرگ در تکنولوژی پرتاب موشک نداریم.» در حالت ایده‌آل وی قصد دارد این آزمایش‌ها را با استفاده از کلاهک‌های غیر مسلح در فضا انجام دهد تا در زمان لازم، بتوانیم بمب‌های اتمی را در محل مناسب منفجر کنیم.
با این حال انجام این آزمایش‌ها با کلاهک‌های هسته‌ای واقعی می‌تواند از نظر سیاسی مشکل‌ساز باشد. چرا که چندین توافق‌نامه‌ی بین‌المللی بردن سلاح‌های هسته‌ای به فضا را منع می‌کنند. اما این قوانین و توافق‌نامه‌ها روی سنگ حک نشده‌اند، در نتیجه در شرایط اضطراری که پای مرگ و زندگی تمام انسانهای کره‌ی زمین در میان باشد می‌توان این قوانین را مطابق با شرایط تغییر داد.

 

عکس زيبايي از مدار زمين، توسط فشانورد رُن گاران، از بارش شهابي برساووشي، NASA/Ron Garan

 

 

Hans Haubold از شورای امنیت ملی که مقاله‌های بسیاری را با Remo نوشته است می‌گوید: «اگر یک جسم نزدیک به زمین باشد و ما در خطر باشیم، شورای امنیت ملی می‌تواند به طور مستقل در مورد راه حل‌های مقابله با خطر تصمیم‌گیری کند. قدرت‌های جهانی می‌توانند با هم جلسه تشکیل دهند و تعیین کنند که استفاده از کدام تکنولوژی برای حل مشکل مناسب‌تر است.»
Remo معتقد است زمانی که خطر ما را تهدید کند و نسل انسان به خطر بیفتد، مردم از هر وسیله‌ای برای محافظت از سیاره‌ی خود استفاده خواهند کرد. اما در هر صورت باید برای حل مشکل درمورد بهترین راه حل تصمیم‌گیری کنند و Remo تلاش می‌کند که این تصمیم‌گیری‌ها عاقلانه‌تر انجام شود.

 

تصويري خيالي از خُرد شدن يک سيارک


منبع:

Steve Nadis

 

منابع مفيد:


Space.com


جان رمو: ايده پرداز هدف گيري سيارک قاتل

 

سيارک قاتل

 

سيارک مرگبار


شهاب‌سنگ‌ها و قطره‌ها


2012 DA14- NASA


2012 DA14-WIKIPEDIA (داده ها و انيمشين)


ادوارد تِلِر


بمب هيدروژني

 

ماشين سانديا Z

 

 

1393/10/8لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2176
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2176