چرا «سلاح پلاسمایی» در حال حاضر یک خیال است؟ توضیحات یک فیزیکدان را بخوانید
یک فیزیکدان با ارائه توضیحات مفصل درباره ویژگی‌های پلاسما و چالش‌های موجود در کنترل و انتشار آن در فواصل دور، تاکید کرد که ساخت یک سلاح نظامی کاربردی بر پایه این ماده در آینده نزدیک امکان‌پذیر نیست و اخبار منتشر شده در این زمینه فاقد اعتبار علمی است.
چندی پیش خبری در مورد دستیابی ایران به «سلاح پلاسمایی» که هیچ کشور دیگری این فناوری را در اختیار ندارد در فضای مجازی و برخی شبکه‌ها دست به دست می‌شد. در متن این خبر هیچ منبع یا توضیحی در مورد مدعاهای مطروحه داده نشده و بیشتر به خبرسازی بی‌پایه و مبنا می‌ماند. به عنوان یک فیزیکدان چیزهایی که درباره پلاسما گفته شده و خواص متنسب به آن را به کلی نادرست می‌دانم.
از منظر فیزیک کارکرد یک سلاح نظامی رساندن و انتشار بسته‌ای مشخص از انرژی یا تکانه از مکان و زمانی داده شده به مکان و زمانی خاص (هدف) است. هر چه دقت تعیین و تشخیص مکان و زمان و میزان انرژی و البته تمرکز مکانی-زمانی این انرژی یا تکانه بیشتر باشد سلاح بهتری داریم. در محیط‌های پلاسمایی که تاکنون توسط بشر ساخته شده یا تا حداقل ۱۰-۲۰ سال آینده امکان ساخت دارند، امکان انتشار کنترل شده پلاسما که برای سلاح پلاسمایی نیاز است با انرژی قابل ملاحظه در فواصلی بیش از سانتیمتر وجود ندارد. بنابراین پلاسماهای دست‌ساز بشر تا آینده‌ای قابل پیش‌بینی اصولا به درد ساخت سلاح نمی‌خورد.
برای روشن شدن بیشتر موضوع و آشنایی خوانندگان با پلاسما متن زیر و مراجع آن می‌توانند راه‌گشا باشند.
می‌دانیم که مواد از اتمها تشکیل شده‌اند. اتمها از هسته‌ای سنگین با بار الکتریکی مثبت در مرکز و الکترونها که بار الکتریکی منفی دارند، در اطراف هسته تشکیل شده‌اند. طوری که جرم هسته عملا در هسته متمرکز است و حجم اتمها بیشتر از «ابر الکترونی» اطراف هسته می‌اید. در حالت معمول اتمها از نظر بار الکتریکی خنثی هستند. با بالا بردن سطح انرژی اتمها (مثلا با تابش نور با فرکانسهای مشخصه اتم) یا با گرم کردن آنها (که در اثر آن اتمها به هم برخورد تصادفی اما با تواتر زیاد می‌کنند) می‌توان الکترونها را به طور موثر از اطراف هسته‌ها کند و به اصطلاح اتمها را یونیزه کرد، به طوری که گازی از الکترونها و هسته‌ها داشت. اگر بتوان این محیط گاز داغ یونیزه را به نوعی تعادل رساند طوری که این سیستم در همین حالت بماند به آن پلاسما می‌گویند. محیط داخل ستارگان، مثلا خورشید، چنین چیزی است. از دیگر جاهایی که در اطراف زمین پلاسمای طبیعی می‌تواند به وجود بیاید در مدت زمان کوتاهی در هنگام رعد و برق و در باریکه‌ای که در اطراف برق که مشاهده می‌شود است. البته در این مورد پلاسما به مدت بسیار کوتاهی تشکیل و به سرعت از بین می‌رود.
نکته چالش برانگیز برای ساخت پلاسماهای این چنینی نگه‌داری سیستم در چنین وضعیتی است، زیرا سیستم با تابش، انرژی از دست می‌دهد و با از دست دادن انرژی الکترونها در اطراف هسته‌ها به دام می‌افتند و محیط از حالت پلاسما به اتمهای خنثی بازمی‌گردد.
روش معمول برای رفع مساله پایداری پلاسما که در دنیا بیش از ۷۰ سال قدمت دارد، ساخت و نگه‌داری پلاسما در محفظه‌های محبوس است. این کار با استفاده از میدانهای الکتریکی و مغناطیسی خاصی که در درون محفظه طراحی شده، انجام می‌شود. این دستگاه «توکومک» نام دارد. توکومک‌ها توانسته‌اند مشکل پایداری پلاسما را تا حدی حل کنند. مشکل اصلی فعلی آن است که بتوان زمان پایداری پلاسما را به طرز دلخواهی افزایش داد و این که بتوان توکومک‌های بزرگ ساخت که مقدار قابل ملاحظه‌ای پلاسمای پر‌انرژی در‌آن قابل ذخیره باشد. در حال حاضر بزرگترین توکومک دنیا ایتر (ITER) نام دارد و در شهری در فرانسه واقع است که توسط یک کنسرسیوم بین‌المللی ساخته شده و اداره می‌شود.
استفاده اصلی توکومک‌ها ایجاد محیطی برای شروع و ادامه فرآیند همجوشی هسته‌ای است: اگر این پروژه موفق باشد توکومک ایتر اولین رآکتور همجوشی هسته‌ای دنیا خواهد بود. این نوع رآکتور هسته‌ای در واقع مدلی بسیار کوچک شده از خورشید است. اگر این فناوری به سطح کاربردی برسد، عملا مشکل انرژی دنیا را حل خواهد کرد.
چند نکته دیگر هم راجع به همجوشی هسته‌ای و پلاسما خالی از لطف نیست:
- گرچه اولین بمب اتمی که در هیروشیما و ناکازاکی در سال ۱۹۴۵ استفاده شدند، بمبهای شکافت هسته‌ای (اورانیومی) بودند، نسل بعدی بمبهای هسته‌ای که از دهه ۱۹۵۰ میلادی ساخته شدند بمبهای هیدروژنی بودند که بر اساس همجوشی هسته‌ای کار می‌کنند. البته فناوری بمبهای هسته‌ای در دهه‌های بعد تحولات بسیاری کرد و بسیاری از بمبهای اتمی موجود از تلفیقی از فناوری شکافت و همجوشی هسته‌ای استفاده می‌کنند. به هر حال چالش اصلی انجام همجوشی هسته‌ای نیست، بلکه فراهم کردن شرایطی کاملا کنترل شده برای همجوشی است که تاکنون به طور قابل اطمینانی حاصل نشده است.
- علاوه بر پلاسمای اصطلاحا داغ که در بالا توضیح داده شد، در دو-سه دهه اخیر بحث «پلاسمای سرد» و جت‌های پلاسمایی خیلی مطرح شده است. در این نوع پلاسما مواد یونیزه انرژی بسیار پایینتری دارند و می‌توانند برای مسافت بسیار کوتاهی در حد چند میلی‌متر در محیط آزاد هم منتشر شوند. پلاسمای سرد مصارف متعددی در پزشکی، کشاورزی (اصلاح بذر) و ..... پیدا کرده است. در این نوع پلاسما مساله پایداری مطرح نیست زیرا بسته به نوع کاربرد اتفاقا این که پلاسما زود از بین برود و بتوان مقدار کم اما متمرکزی را به ناحیه‌ای از محیط هدف منتقل کند مد نظر است.
شاید درباره طوفان‌های خورشیدی شنیده باشید. این طوفان‌ها با تواتر حدودا ۱۱ ساله اتفاق می‌افتند و در طی آن شراره‌هایی داغ از سطح خورشید به بیرون پرتاب می‌شوند و تا چند ده هزار کیلومتر هم در فضا در اطراف خورشید پراکنده می‌شوند. این شراره‌ها از جنس پلاسما هستند. اثرات این شراره‌ها حتی روی زمین هم که ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد به صورت اختلالات در امواج رادیوی و تلفن همراه و اینترنت قابل حس و مشاهده است. البته برای داشتن چنین شراره‌های پلاسمایی باید منبع انرژی بسیار بسیار بزرگی مانند خورشید داشت. با منابع پلاسماهای روی سطح زمین دستیابی به چنین انرژیهایی که امکان انتشار شراره‌های پلاسمایی بیش از چند سانتیمتر را داشته باشند وجود ندارد.
منبع: عصر ایران
