מדענים עומדים ליצור שמש מלאכותית

לפני כ-100 שנה, זו נראתה מטרה בלתי אפשרית להשגה ואולם כעת, מדענים מאמינים כי הם עומדים על סף פיצוח אחת הבעיות הגדולות ביותר של הפיסיקה: לרתום את כוח ההיתוך הגרעיני, הריאקציה הבוערת בליבה של השמש, לייצור חשמל.

באביב יתחיל צוות פיזיקאים בניסויים ליצור כוכב מלאכותי קטן בתוך מעבדה, ולחולל בו ריאקציה תרמו-גרעינית. המטרה שלו היא ליצור טמפרטורות של יותר מ-100 מיליון מעלות צלסיוס, ולחצים הגבוהים פי מיליארדים מאלה שמצויים בכל מקום אחר על פני כדור הארץ, מגופיף זעיר, מעט יותר גדול מראש סיכה.

אם יצליח הניסוי, זה יהיה צעד ראשון לקראת בניית תחנת כוח היתוך גרעיני, ומקור לאנרגיה כמעט בלתי מוגבלת.

בזמן שאספקת הדלק מפחם, גז ונפט אוזלת והולכת, והחששות להתחממות כדור הארץ מאלצים ממשלות לחפש מקורות אנרגיה נקיים, ההיתוך עשוי לספק את התשובה האולטימטיבית. המימן, הדלק הדרוש לריאקציה של היתוך, הוא אחד הגזים המצויים בכמות הגדולה ביותר בכדור הארץ. עבודת הבנייה של ניסוי ההיתוך, בהשקעה של 1.2 מיליארד ליש"ט תושלם באביב.

מדענים במתקן ההצתה הלאומי (NIF) בליברמור, השוכן בין כרמי היין של מרכז קליפורניה, יעשה שימוש בלייזר המרכז, באופן יחסי, פי 1,000 מכוח ייצור החשמל של ארה"ב לתוך החלק המיליארד של שנייה. התוצאה צריכה להיות התפוצצות בתא ריאקציה ברוחב של כ-11 מטר, שתפיק פי 10 מכמות האנרגיה ששימשה ליצירתה.

"אנו יוצרים את התנאים הקיימים בתוך השמש", אמר אד מוזס, מנהל המתקן. "זוהי פיסיקה מרגשת באמת, אך מעבר לכך עומדות מאחוריה בעיות חברתיות, כלכליות וגלובליות עצומות שניתן לפתור בעזרתה".


קרן הלייזר שתחולל את ההיתוך

בתוך מבנה המשתרע על שטח של שלושה מגרשי כדורגל, תישלח קרן לייזר אינפרה-אדומה יחידה דרך קילומטר וחצי של עדשות, מראות ומגבירים, כדי ליצור קרן שהיא חזקה פי 10 מיליארד מנורת חשמל ביתית.

הלייזר יתפצל לאחר מכן ל-192 קרניים נפרדות, שיומרו לאור אולטרא סגול ויתמקדו בקפסולה במרכזו של תא היעד המצופה באלומיניום ובטון. כאשר יפגעו קרני הלייזר בקפסולה, הן אמורות ליצור קרני X בעלות אנרגיה גבוהה, ובתוך כמה חלקי מיליארד של שנייה, לדחוס כדורית דלק פנימה עד שהקליפה החיצונית תתפוצץ. התפוצצות זו תיצור ריאקציה שווה ונגדית, שתדחס את הדלק עד שיתחיל היתוך גרעיני, שישחרר כמויות עצומות של אנרגיה.

מדענים ניסו לרתום היתוך גרעיני לייצור כוח חשמל מאז עוררה התיאוריה של איינשטיין, ב-1905, את האפשרות שהיתוך של אטומים יחד יכול לשחרר כמויות עצומות של אנרגיה. לפי התיאוריה של איינשטיין, הכמות של אנרגיה הכלואה בתוך גרם אחד של חומר, די בה כדי ליצור כוח ל-28,500 נורות של 100 ואט למשך שנה.
עד עתה היה היתוך כזה אפשרי רק בתוך נשק גרעיני או בפלסמות לא יציבות הנוצרות בשדות מגנטיים חזקים מאד. המחקר של ליברמור עשוי לשנות הכל.

ההתרגשות במתקן מובנת. בעיר עצמה, אנשים מדברים ברחוב על הניסוי ועל מה שהוא עשוי להביא. עד עתה היה לעיר הכבוד המפוקפק להיות המקום שבו שוכנות מעבדות המחקר של הממשל האמריקני לפיתוח נשק גרעיני.


צעד גדול לאנושות

במתקן ההצתה הלאומי NIF, הפועל לידן, המדענים חסרי סבלנות. אחרי 11 שנות פיתוח, הם רוצים שכבר ייבנו העדשות והמראות האחרונות ללייזר, ושהמשימה המייגעת של התאמת הלייזר וכיוונו תסתיים, תהליך שהם חוששים שיימשך עד שנה קודם שיצליחו להשיג היתוך.

ג'ף וויסוף, אסטרונאוט לשעבר שהוא סגן המנהל המדעי ב-NIF אומר: "כולם רוצים להתחיל, אך עלינו לכוון נכון, שאם לא כן - זה לא יעבוד. נירה פולסים של לייזר שנמשכים כמה חלקי מיליארד של שנייה, אך ניצור תנאים שניתן למצוא בתוך כוכבים או בתוך התפוצצות של נשק גרעיני".

"עבדתי על בניית תחנת החלל הבינלאומית, אבל כאן זה אתגר הרבה יותר גדול וההשלכות הן עצומות. כאשר התחלנו את הפרויקט, הרבה מהטכנולוגיות שהיינו זקוקים להן לא היו קיימות, ולכן היה עלינו לפתח טכנולוגיות כאלה משלנו".

"הצעד הבא יהיה לראות כיצד ניתן להשתמש בהצתה כדי להשיג משהו בעל ערך לאנושות. יש לכך פוטנציאל להיות אחד ההישגים הגדולים שהשיג האדם מעולם".

אף שמדענים כבר ניסו בעבר ליצור את התנאים הדרושים להיתוך גרעיני, נראה שלייזרים הם הטכניקה הסבירה ביותר לאספקת חשמל.