„Benzinkút” az űrben
– Köszönöm, töltse tele. És vennék még 50 hektoliter gázt is... A vásárlás a kozmoszban hangzik majd el valamikor a távoli jövőben, legalábbis a NASA vizsgálja az ötlet megvalósíthatóságát.
A Jupiter a legnagyobb bolygó a Naprendszerben. Térfogata Földünkének a mintegy 1300-szorosa, tömege körülbelül 320-szor nagyobb bolygónkénál. Összességében: óriási. Az égitest elsősorban hidrogénből áll, egy kevés héliummal és más anyaggal keverten. Ha a mélybe alászállunk, legfeljebb néhány tízezer kilométert süllyedhetünk úgy, hogy még hidrogéngáz vesz körül minket. Ahogy merülünk, a hőmérséklet és a nyomás egyaránt növekszik, s a gáz ún. szuperkritikus állapotba megy át. Ekkor az anyag bizonyos tulajdonságait tekintve még gázként, más szempontok szerint viszont már folyadékként viselkedik. Ez a „sem ez, sem az” állapot egy újabb ezer kilométeren át tart, az alatt már minden tekintetben folyékonnyá válik a hidrogén.
De ne álljunk meg itt, folytassuk utunkat a mag felé! Ahogy elmerülünk a globális hidrogénóceánban, mélyebbre és mélyebbre ereszkedünk. Ismét megtéve néhány ezer kilométert. S amikor a nagy nyomás miatt a hidrogént alkotó protonok annyira megközelítik egymást, hogy távolságuk már az elektron hullámhosszával is összemérhető, a hidrogén szilárd halmazállapotot vesz fel. Ekkor az elektronok elszabadulnak protonjaiktól. Így tulajdonképpen a protonok fémes kötésbe rendeződnek, míg közöttük az elektronok szabadon mozognak. Megérkeztünk a Jupiter „felszínét” alkotó fémes, szilárd hidrogénrétegre.
A NASA azt vizsgálja, vajon a fémes hidrogén milyen üzemanyagként szolgálhatna az űreszközök, űrhajók számára. Mint a számítások mutatják, a mai legnagyobb gyorsítást elérni képes kémiai üzemanyagok hatásfokának többszöröse lehet. Az Amerikai Űrhivatal Innovatív Fejlesztési Koncepciókat leíró programja (NIAC) keretében olyan megoldásokat keres, melyek lehetővé teszik a fémes hidrogén nagy mennyiségű előállítását.
Szintén a rakéták meghajtásával kapcsolatos egy másik fejlesztési irány, noha ott nem az üzemanyag típusát, hanem az üzemanyag-utántöltés lehetőségét vizsgálják. A szakemberek javaslata szerint üzemanyagtöltő állomást kellene létesíteni Föld körüli pályán. Így kevesebb hajtóanyaggal, azaz kisebb teherrel, végső soron kisebb, olcsóbb rakétával lehetne indítani az űrhajót, amit aztán elég a világűrben megtankolni. (Arról nem szól a fáma, hogy a kutatók figyelembe vették-e azt, hogy a „benzinkúthoz” is el kell juttatni a rakétahajtást biztosító üzemanyagot.)
Ha mindkét terv, a fémes hidrogén felhasználása és az „égi benzinkút” megvalósul egyszer, akkor valóban lehet majd hidrogénfémet venni a kozmoszban. Talán a Wigner állomáson. A hidrogénfém létezését ugyanis Wigner Jenő jósolta meg még 1935-ben. Hatvanegy évvel később az amerikai Lawrence Livermore Laboratóriumban már elő is állították az első fémes szilárd hidrogént: másfél millió atmoszféra nyomás kellett hozzá; néhány mikroszekundumig létezett.