Sciencemag.cz
Doporučujeme
Ke konstrukci laserové hvězdy smrti, schopné zničit celou planetu a terorizovat celou galaxii, jak je tomu ve Hvězdných válkách, bychom museli vytvořit ten nejsilnější laser, jaký si vůbec lze představit. V současnosti se nejsilnější lasery na Zemi používají k vytváření teplot vyskytujících se jinak pouze v jádrech hvězd. Jakožto součásti fúzního reaktoru nám však jednoho dne možná umožní využívat na Zemi energie hvězd.
Fúzní reaktory se pokoušejí napodobit procesy, ke kterým dochází při vzniku hvězdy. Hvězdy začínají svůj život jako velký beztvarý shluk vodíkového plynu, který je následně stlačen gravitací, čímž se zahřeje; teploty nakonec dosáhnou astronomické výše. Hluboko uvnitř jádra hvězdy mohou stoupnout až na 50 až 100 milionů stupňů Celsia, což postačí k tomu, aby se vodíková jádra začala srážet za vzniku heliových jader. Při tomto procesu se uvolní obrovské množství energie. Energetickým zdrojem hvězd je právě toto slučování vodíku na helium, při němž se malá část hmoty přemění podle Einsteinovy známé rovnice E = mc2 ve výbušnou energii.
Současní vědci se snaží využít fúze v pozemských podmínkách dvěma způsoby. Oba jsou však mnohem obtížnější, než se očekávalo.
Inerciální fúze
…
Magnetická fúze
…
Rentgenový laser
Existuje jedna možnost, jak pomocí dnešní techniky napodobit laserové dělo hvězdy smrti, a to vodíkovou pumou. Baterie rentgenových laserů využívající a soustřeďující sílu jaderných zbraní by byla teoreticky schopna vytvořit dost energie na provoz zařízení, které by dokázalo sežehnout celou planetu. Při jaderné reakci se na každý kilogram paliva uvolňuje přibližně sto milionkrát více energie, než při reakci chemické. Kus obohaceného uranu velký jako tenisový míček stačí ke zničení celého města v ohnivé smršti, a to i přesto, že v energii bylo přeměněno pouhé jedno procento hmoty. Jak jsme uváděli, způsobů, jak načerpat energii do laserového paprsku, je celá řada. Zdaleka nejefektivnějším z nich je použití energie uvolněné jadernou pumou.
Rentgenové lasery jsou obrovským přínosem pro vědu i vojenství. Pro svou velmi krátkou vlnovou délku se dají použít k měření atomových vzdáleností a rozluštění atomové struktury složitých molekul, což je jinými metodami krajně obtížné. Můžeme-li „pozorovat“ pohyb samotných atomů a jejich uspořádání v molekule, otevře se nám zcela nový pohled na chemické reakce.
Vodíková puma uvolní obrovské množství energie v rentgenové oblasti spektra, a proto by se rentgenové lasery daly čerpat i jadernými zbraněmi.
Ve spojitosti s rentgenovým laserem se nejčastěji uvádí jméno Edwarda Tellera, otce vodíkové pumy.
…
Tellerův rentgenový laser je vlastně malá jaderná puma obklopená měděnými tyčemi. Výbuch jaderné nálože uvolní sférickou rázovou vlnu intenzivního rentgenového záření. To prochází měděnými tyčemi, které působí jako prostředí laseru a soustředí sílu rentgenových paprsků do intenzivních svazků, které by pak mohly být namířeny na nepřátelské bojové hlavice. Takové zařízení by ovšem mohlo být použito pouze jednou, protože se laser jaderným výbuchem sám zničí.
První test rentgenového laseru nesl označení „Cabra“ a byl proveden roku 1983 v podzemní šachtě. Vědci odpálili vodíkovou pumu a vzniklé rentgenové záření soustředili do koherentního rentgenového laserového paprsku. Zpočátku byl test prohlášen za úspěšný a fakticky přispěl k tomu, že roku 1983 prezident Reagan v historickém projevu ohlásil úmysl postavit obranný štít v rámci projektu „Hvězdné války“. Tak se dalo do pohybu do dnešních dnů pokračující mnohamiliardové úsilí, jehož cílem je postavit zařízení typu rentgenového laseru, které by sloužilo k sestřelení nepřátelských mezikontinentálních balistických střel. (Pozdější vyšetřování ukázalo, že detektor, použitý k měření během testu Cabra, byl rozbitý; jeho údajům se proto nedalo důvěřovat.)
Lze takového kontroverzního zařízení v současné době skutečně použít k sestřelování bojových hlavic mezikontinentálních balistických střel? Zřejmě ano, nepřítel by však mohl použít celé řady jednoduchých a levných prostředků k jeho neutralizaci. Mohl by kupříkladu vypustit miliony laciných klamných cílů k oklamání radarů, roztočit bojové hlavice, aby rozptýlily rentgenové paprsky, nebo vypustit chemický plášť k ochraně proti rentgenovému paprsku. Nebo by jednoduše vyrobil velké množství bojových hlavic a některé z nich by obranným štítem projektu Hvězdné války nakonec pronikly.
Rentgenový laser je tedy v dnešní době jako protiraketová obrana nepoužitelný. Bylo by však možné vytvořit hvězdu smrti a použít ji proti přibližujícímu se asteroidu, nebo ke zničení celé planety?
Fyzika hvězdy smrti
Lze sestrojit zbraně schopné zničit celou planetu, s jakými se setkáváme ve Hvězdných válkách? Teoreticky ano. Je několik způsobů, jak toho dosáhnout.
Za prvé nejsou žádné fyzikální hranice pro množství energie, které lze uvolnit vodíkovou pumou. Podívejme se nyní, jak taková bomba funguje. (Přesná specifikace vodíkové pumy podléhá ještě dnes z příkazu vlády Spojených států nejvyššímu utajení, hrubý nástin je však dobře znám.) Vodíková puma se skládá z několika stupňů. Seřadíme-li tyto stupně správně, můžeme postavit jadernou pumu téměř libovolné síly.
Prvním stupněm je obyčejná štěpná puma, která k uvolnění výtrysku rentgenových paprsků použije síly uranu 235, stejně jako tomu bylo v případě pumy v Hirošimě. Ve zlomku sekundy, dříve než výbuch atomové pumy všechno rozmetá, předběhne rozpínající se kulová plocha rentgenových paprsků samotný výbuch (šíří se totiž rychlostí světla) a je soustředěna na nádobu s deuteridem lithia, což je aktivní látka vodíkové pumy. (Detaily tohoto procesu stále ještě podléhají utajení.) Deuterid lithia se při dopadu rentgenových paprsků zahřeje na teplotu několika milionů stupňů, což vyvolá další výbuch, mnohem silnější než předchozí. Vlnu rentgenových paprsků z této vodíkové pumy pak lze soustředit na další dávku deuteridu lithia a vyvolat tak další výbuch. Tímto způsobem bychom za sebe mohli seřadit několik dávek deuteridu lithia a vytvořit vodíkovou pumu nepředstavitelné síly. Největší vodíkovou pumou, která byla doposud postavena, byla dvoustupňová puma o síle 50 milionů tun TNT, odpálená v Sovětském svazu roku 1961. Teoreticky však mohla dosáhnout síly až 100 milionů tun TNT, neboli zhruba 5000násobku síly hirošimské pumy.
Sežehnout celou planetu je ovšem zcela něco jiného. Pro zničení planety by hvězda smrti musela vypustit do prostoru tisíce takových rentgenových laserů, a ty by pak musely vypálit všechny najednou. (Pro srovnání si připomeňme, že na vrcholu studené války Spojené státy a Sovětský svaz shromáždili na své straně okolo třiceti tisíc jaderných pum.) Spojená energie takového velkého počtu rentgenových laserů by postačila k zapálení povrchu planety. Galaktická říše existující statisíce let v budoucnosti by tedy takovou zbraň jistě svedla postavit.
Pro velmi pokročilou civilizaci je tu i druhá možnost: vytvořit hvězdu smrti s použitím energie gama zdrojů. Taková hvězda smrti by vyzářila záblesk radiace srovnatelný jen s velkým třeskem. Gama zdroje jsou přirozenou součástí kosmického prostoru, lze si však představit, že pokročilá civilizace by uměla zužitkovat jejich obrovskou sílu. Regulací rotace hvězdy oka mžik před tím, než zkolabuje a vybuchne v supernovu, by bylo možno nasměrovat gama zářič jakýmkoli směrem v prostoru.
Gama zdroje
Gama zdroje byly poprvé pozorovány v 70. letech 20. století, kdy americké vojsko vypustilo družici Vela, která měla pátrat po důkazech o nepovolených výbuších jaderných zbraní. Místo toho však Vela zaznamenala obrovské záblesky záření přicházejícího z kosmického prostoru. V Pentagonu tento objev zpočátku vyvolal paniku: zkoušejí snad Sověti v kosmu novou jadernou zbraň? Později se ukázalo, že tyto záblesky přicházejí stejnoměrně ze všech směrů na obloze, což vlastně znamená, že přicházejí z míst vně naší galaxie. V takovém případě se však musí uvolňovat skutečně astronomické objemy energie, dostatečné k tomu, aby ozářily celý viditelný vesmír.
Když se roku 1990 rozpadl Sovětský svaz, Pentagon rázem odtajnil obrovské množství astronomických poznatků, které astronomy zcela zahltily. Náhle zjistili, že před nimi stojí nový, záhadný jev, který je přinutí přepsat učebnice. Životnost gama zářičů se měří na vteřiny, nanejvýš minuty. K jejich zaznamenání a zkoumání je proto třeba složitých senzorů. Nejprve zaznamenají družice počínající výtrysk a zašlou jeho přesné souřadnice na Zemi. Ty se pak předají hvězdárnám a radioteleskopům, které se na ono místo přesně zaměří.
Zbývá ovšem stále vyjasnit mnoho detailů. Jedna z teorií vzniku gama zářičů tvrdí, že se jedná o „hypernovy“ obrovské síly, které za sebou zanechají masivní černou díru. Zdá se tedy, že gama zářiče jsou vznikající obrovské černé díry.
Černé díry, které připomínají dětskou káču, však emitují dva proudy záření, jeden ze severního a druhý z jižního pólu. Záření zachycené ze vzdáleného gama zářiče je patrně jeden z těchto proudů, mířící přímo na Zemi. Kdyby paprsek z gama zářiče mířil přímo na Zemi a gama zářič sám se nacházel v našem galaktickém sousedství (ve vzdálenosti několika stovek světelných let), postačila by jeho energie k tomu, aby zničila na naší planetě veškerý život.
Nejdříve by rentgenový záblesk gama zářiče vytvořil elektromagnetický šok, který by na Zemi vyřadil z provozu veškerá elektronická zařízení. Intenzivní proud rentgenového a gama záření by postačil k takovému poškození atmosféry, že by došlo ke zničení ochranné ozonové vrstvy. Záření by dále rozpálilo povrch Země tak, že by celou planetu zahltily obrovské požáry. Gama zářič by snad nepřivedl celou planetu k výbuchu jako ve filmu Hvězdné války, ale jistě by zničil veškerý život a zanechal za sebou spálenou neobydlenou planetu.
Lze si představit, že civilizace o statisíce nebo miliony let pokročilejší než naše by mohla být schopna namířit takovou černou díru na určitý cíl. Toho by se dalo dosáhnout pozměněním dráhy planet a neutronových hvězd tak, aby těsně před závěrečnou katastrofou směřovaly v přesném úhlu směrem k hroutící se hvězdě. Takové odchýlení by postačilo k vychýlení rotační osy hvězdy, aby mířila zvoleným směrem. Umírající hvězda by se mohla stát největší možnou paprskovou zbraní.
Závěrem lze říci, že použití silných laserů k sestrojení mobilních nebo ručních paprskových zbraní a světelných mečů můžeme považovat za nemožnost I. řádu – za něco, co bude možné v blízké budoucnosti nebo snad během stovky let. Velkou výzvou však je zamířit rotující hvězdu, než se změní v černou díru, a proměnit ji ve hvězdu smrti. Něco takového by však bylo nutno klasifikovat jako nemožnost II. řádu – jedná se o něco, co zjevně neodporuje fyzikálním zákonům (vždyť gama zářiče existují), ale uskutečnit by se mohlo za statisíce až miliony let.
Tento text je úryvkem z knihy
Michio Kaku: Fyzika nemožného
Argo a Dokořán
nové vydání 2022
O knize na stránkách vydavatele
Kus obohaceného uranu velký jako tenisový míček si ani neprdne! Na to treba 50 kíl U235! Naproti tomu kus Pu xxx veľkosti míčku s váhou 6kg stačí na poriadne veľký tresk!