Csillaghajó és hidegfúzió

A Voyager 1 hamarosan elhagyja a Naprendszert és első ember alkotta űreszközként kilép a csillagközi űrbe. Ez nem kis teljesítmény, és csupán bő 30 évre volt szükség az eléréséhez. Ha azonban komolyan gondolnánk azt, hogy eljussunk oda, ahol ember még soha nem járt, és űrhajósokat küldenénk a Naprendszeren túlra, akkor egy olcsó és bőséges energiaforrásra lenne szükségünk a megvalósításhoz. Pontosan mennyi energiáról is beszélünk? - teszi fel a kérdést a Discovery-n Jennifer Ouellette zsurnaliszta, több tudományos könyv szerzője.

Még januárban Marc Millis, a NASA Úttörő Hajtómű Fizikai Projektek egykori vezetője az arXiv-on megjelent tanulmányában számolgatta egy valódi csillagközi űrutazás energiaszükségletét, ami nem hozott túlságosan biztató eredményeket. Az egyik forgatókönyvében egy 500 fős űrhajóval kalkulált, ami emberi kolónia létesítésének céljával indul el egy távoli exobolyó felé, így csak az odaúttal kell kalkulálni, ám ehhez is 10¹⁸ joule energiára lenne szükség, ami nagyjából megfelel a Föld teljes lakosságának egy éves energiafogyasztásának.

Összehasonlításként egy űrsikló feljuttatásához 10¹³ joule-ra volt szükség. Egy ember nélküli küldetéshez a 4 fényévnyire fekvő Alpha Centauriba még ennél is nagyobb forrásokat, 10¹⁹ J-t kellene mozgósítani, mivel több bonyolult manővert is végre kell hajtani. Ahhoz, hogy egy űrhajó számára ekkora energiamennyiség generálására képessé váljunk évszázadokra lenne szükség, egy személyszállító űrhajó 2200, a robot küldetés 2500 környékén valósulhatna meg.

A tudósok éppen ezért mindenféle lehetőséget igyekeznek számba venni, köztük a csillagok energiájának hasznosítását, a nukleáris fúziót, ami nem keverendő az atomerőművek maghasadásos, fissziós technikájával. "Mindig amikor felnézünk az égre, minden egyes fénypont arra emlékeztet, hogy a fúziós energia kivonható hidrogénből és más könnyű elemekből, és mindez egy mindennapos valóság Tejút-szerte" - jegyezte meg egykor Carl Sagan, ami valóban egyszerűen hangzik, csupán egy bökkenője van.

Képesek vagyunk forró nukleáris fúziót előidézni, a csillagok belsejében uralkodó heves hőmérsékletek és nyomások újra alkotása azonban jelenleg több energiát emészt fel, mint amennyi kinyerhető belőle, vagyis gazdaságilag nem kifizetődő. Ha azonban sikerülne a fúziót szobahőmérsékleten elérni, az megoldaná a problémáinkat. A "hidegfúzió", ahogy azt a támogatói közel 20 évvel ezelőtt elnevezték, állítólagos felfedezése óta elég ingoványos talajon mozog és rengeteg vitát szül. 2000-ben a TIME magazin a 20. század egyik "legrosszabb ötleteként" aposztrofálta.

Az uralkodó tudományos nézet szerint a hidegfúziós kutatások döntő többsége a Nobel-díjas Irving Langmuir által "patologikus tudománynak" nevezett csoportba tartozik, melyek eredményei mindig az igazolás peremén táncolnak, többnyire átesve a nem működő kategóriába. Amikor végül az igazolás elvérzik, mindig akad néhány gyorsan előrántható, kézenfekvőnek tűnő magyarázat, ami szerint mindez nem nevezhető egyértelmű kudarcnak és az ellenzők csupán a tudomány begyepesedett kerékkötői.

Minden 1989-ben kezdődött, amikor a Utah Egyetem két kémikusa, Stanley Pons és Martin Fleischmann úgy vélte, sikerült nukleáris fúziót előidézniük egy asztali kísérletben. Március 23-i bejelentésük után több száz kutató igyekezett világszerte megismételni a kísérletet, sikertelenül. Az év végére az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) szakértői bizottsága elkészítette felülvizsgálatát, és arra a következtetésre jutott, hogy az állításoknak nem volt alapjuk.

15 évvel később a DOE úgy döntött, hogy átnézi az elmúlt másfél évtized során összegyűlt bizonyítékokat és újraértékeli a hidegfúzió körüli polémiát. A vizsgálat még mindig nem talált elég meggyőző bizonyítékot ahhoz, hogy az adófizetők pénzéből elindítsanak egy kormányzati támogatással futó programot, viszont nem zárkózott el attól, hogy más ügynökségek a szárnyuk alá vegyék valamelyik reményteljesnek kikiáltott projektet, feltéve, hogy azok "megfelelnek a tudományos kívánalmaknak és szigorú lektoráláson esnek át". A terület szerencséjére voltak olyanok, akik afféle "merjünk nagyot álmodni, és majd lesz valami" alapon támogatni kezdték a kutatást, ilyen az Egyesült Államok Haditengerészetének SPAWAR (Űr- és Haditengerészeti Hadviselési Rendszerek) ügynöksége által felkarolt kutatási program.

2009-ben a SPAWAR állítása szerint észlelték a hidegfúziót és rajtuk kívül is akadt egy-két ígéretes fellángolás, a Pons és Fleischmann által beharangozott kísérlet azonban továbbra is inkább elméleti síkon mozgott, megerősítve azokat a kritikus hangokat, amik szerint az eredeti kísérlet eredménye csupán egy hibának köszönhető, legyen az mérési, vagy kivitelezési.

Az elmúlt évtized sem hozta meg a várva-várt áttörést, így míg a fizikusok egy része hajlamos elfogadni, hogy valami zajlik a háttérben, a legtöbb tudós szkeptikus marad, ezáltal egyre halványul a hidegfúzióba, mint életképes energiaforrásba vetett hit, amit újabban inkább alacsony energiájú nukleáris reakcióknak (LENR) neveznek. A legutóbbi LENR-el kapcsolatos bejelentés Olaszországból származik, egy Andrea Rossi nevű fizikustól, aki felfedezett egy energia katalizátor (e-cat) elnevezésű eszközt. Rossi állítása szerint dúsított nikkelt olvasztott össze hidrogén atommagokkal, rezet állítva elő és hatalmas mennyiségű energiát szabadítva fel, mindezt a csillagméretű hőmérsékleteket és nyomásokat előállító hatalmas gépek helyett egyszerű asztali elektrokémiával érve el.

Ez ebben a formában döbbenetesen hangzik, máris a kezeink között érezhetjük a jegyet egy csillaghajóra. Rossi több félig publikus demonstrációt is tartott az eszközzel, a legutóbbi október 28-án zajlott le. Ennek a bemutatónak az állítólagos "sikere" újra élesztette a hidegfúzió megszállottjainak lelkesedését, a hír mégsem rengette meg a világot és a fizikusok sem ugrálták körbe Rossi találmányát. A miérteket Dr. Ethan Siegel asztrofizikus szedte csokorba.

Elsőként Rossi egyetlen lektorált szakmai fórumon sem tette közzé szerkezetének elméleti vagy gyakorlati működését. Csupán elnagyolt vázlatok állnak rendelkezésre, azok is a Journal of Nuclear Physics hasábjain, ami Rossi saját, 2010-ben alapított újsága, nem keverendő a több mint félévszázados múltra visszatekintő Nuclear Physics szaklappal. Rossi mellett szól azonban, hogy az 1980-as években Petroldragon nevű cégével kidolgozták, hogyan lehet hulladékból olajat előállítani, ami komoly bevételeket termelt az olasz államháztartás számára, Rossit az akkori amerikai elnök is megpróbálta átcsábítani az Egyesült Államokba, sikertelenül. 1987-ben azonban a történet 180 fokos fordulatot vett, a Petroldragon által felhasznált, addig is szigorúan ellenőrzött nyersanyagokat és a korábban jelentős adóbevételeket termelő ipari üzemanyagnak minősített végterméket is toxikusnak minősítették, a céget felszámolták, Rossi pedig még a börtönt is megjárta.

Mivel a mostani tesztek mögött zajló folyamatokba senki sem kaphatott betekintést, így senkinek nincs elképzelése az állítólagos nukleáris fúzió mögött meghúzódó valós belső mechanizmusról, ez azonban ismerve Rossi vállalkozói vénáját nem meglepő, ugyanakkor a tisztán látás hiányában továbbra is marad a szkepticizmus és az állandósuló viták. Ezt példázza, hogy Rossi állításaival kapcsolatosan Peter Thieberger, az amerikai Brookhaven Nemzeti Laboratórium tudósa részletes magyarázatban adott hangot kétségeinek, amire a hidegfúzió támogatói természetesen ismét felháborodással reagáltak.

A kétségek azonban sajnos nem alaptalanok, a néhai skót fizikus, Douglas Morrison egyike volt azon szkeptikusoknak, aki minden évben részt vett a hidegfúziós konferenciákon, egészen 2001-ben bekövetkezett haláláig. Minden évben végig hallgatta a "hőtöbbletről" szóló bejelentéseket, majd felállva egy csésze teát kért, amit a kísérletekből létrehozott többlet energiával sikerült megfőzni. A pimasz szurkálódás jogosnak tűnhet, hiszen a hidegfúzió egy rendkívül izgalmas téma, kézzel fogható eredményekben azonban finoman szólva sem bővelkedik.


Andrea Rossi
Egy kilogramm víz felforralásához 4,18 J energiára van szükség, ha visszagondolunk Millis számításaira és a csillagközi utazáshoz szükséges 10¹⁸ J-ra, akkor láthatjuk mekkora szakadékot kellene áthidalni, vagyis ha a hidegfúzió az egyetlen válaszunk egy csillaghajó meghajtására, akkor a jelenlegi állapotok szerint valóban évszázadokra lesz szükségünk a Naprendszer elhagyására.