Στο πρώτο Story γνωρίσαμε τον Νικόλαο Χριστοφίλου πίσω από τις ατομικές εκρήξεις της Operation Argus στο Διάστημα. Εκείνο το παράτολμο πείραμα ήταν μόνο μία πλευρά της ιστορίας του: η μεγάλη επιστημονική εμμονή της ζωής του ήταν το Astron, μια μηχανή που θα έφερνε τη δύναμη των άστρων στη Γη.
Τον αφήσαμε λοιπόν στις 6 Σεπτεμβρίου 1958, τη στιγμή που η τρίτη ατομική βόμβα της Operation Argus εκρήγνυται εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από τον Νότιο Ατλαντικό. Η πρόβλεψή του επιβεβαιώνεται. Τα ηλεκτρόνια της έκρηξης παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο της Γης και δημιουργούν μια τεχνητή ζώνη ακτινοβολίας γύρω από τον πλανήτη.
Για το αμερικανικό Πεντάγωνο, το πείραμα ανοίγει την προοπτική ενός αόρατου όπλου που θα μπορούσε να επηρεάζει ραντάρ, επικοινωνίες και πυρηνικές κεφαλές.
Για τον Χριστοφίλου, όμως, ο δακτύλιος ηλεκτρονίων γύρω από τη Γη συνδέεται με ένα ακόμη μεγαλύτερο όνειρο. Εδώ και χρόνια προσπαθεί να δημιουργήσει έναν δεύτερο δακτύλιο – όχι στο Διάστημα, αλλά μέσα σε μια μηχανή.
Εάν τα ηλεκτρόνια μπορούσαν να σχηματίσουν ένα αρκετά ισχυρό και σταθερό μαγνητικό κλουβί, ίσως στο εσωτερικό του να μπορούσε να φυλακιστεί η φωτιά ενός άστρου. Η μηχανή ονομάζεται Astron.
Η άλλη ιστορία του «Crazy Greek»
Ο αυτοδίδακτος μηχανικός από την Αθήνα δεν φτάνει στις ΗΠΑ έχοντας στις αποσκευές του μόνο την αρχή της ισχυρής εστίασης, την ανακάλυψη που αλλάζει την κατασκευή των επιταχυντών σωματιδίων.
Έχει ήδη αρχίσει να επεξεργάζεται μια πολύ πιο φιλόδοξη ιδέα: έναν αντιδραστήρα ελεγχόμενης πυρηνικής σύντηξης.
Τον Απρίλιο του 1953, λίγο μετά την αναγνώριση της πατέντας του από τους Αμερικανούς, ο Χριστοφίλου συμμετέχει σε μια απόρρητη συνάντηση του Project Sherwood. Πίσω από αυτή την αθώα κωδική ονομασία κρύβεται το μυστικό πρόγραμμα των ΗΠΑ για την ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη.
Ο Χριστοφίλου στέκεται μπροστά σε μια επιτροπή κορυφαίων επιστημόνων. Δεν έχει πτυχίο Φυσικής, δεν έχει εργαστεί ποτέ σε πανεπιστημιακό ερευνητικό κέντρο και μέχρι πριν από λίγους μήνες επισκεύαζε ανελκυστήρες στην Ελλάδα.
Πλησιάζει στον πίνακα και παρουσιάζει μια μηχανή που δεν μοιάζει με κανένα από τα κυρίαρχα σχέδια της εποχής. Την ονομάζει Astron, από την ελληνική λέξη «άστρον», επειδή σκοπός της είναι να φέρει στη Γη την πηγή της ενέργειας των άστρων.
Πώς φυλακίζεται ένας ήλιος;
Η σύντηξη είναι η διαδικασία που τροφοδοτεί τον Ήλιο. Ελαφροί ατομικοί πυρήνες ενώνονται, σχηματίζουν βαρύτερους και απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας.
Στη Γη, όμως, για να πλησιάσουν αρκετά οι θετικά φορτισμένοι πυρήνες και να ενωθούν, το καύσιμο πρέπει να θερμανθεί σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τα 100 εκατ. βαθμούς Κελσίου.
Σε αυτές τις συνθήκες η ύλη μετατρέπεται σε πλάσμα: ένα νέφος από φορτισμένα σωματίδια, τόσο θερμό ώστε δεν μπορεί να έρθει σε επαφή με κανένα υλικό τοίχωμα. Εάν αγγίξει τη μηχανή, ψύχεται, αποσταθεροποιείται και η αντίδραση σταματά.
Οι επιστήμονες χρειάζονται επομένως ένα «μπουκάλι» χωρίς ύλη – ένα αόρατο δοχείο κατασκευασμένο από μαγνητικά πεδία.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1950, διαφορετικές ομάδες αναζητούν διαφορετικές λύσεις. Ο Λάιμαν Σπίτζερ παρουσιάζει στις ΗΠΑ το stellarator. Οι Αντρέι Ζαχάροφ και Ιγκόρ Ταμ αναπτύσσουν στη Σοβιετική Ένωση την αρχή που οδηγεί στο tokamak. Άλλοι επιστήμονες πειραματίζονται με μαγνητικά κάτοπτρα και διατάξεις συμπίεσης του πλάσματος.
Δεν υπάρχει ένας μοναδικός «πατέρας» της ελεγχόμενης σύντηξης. Ο Χριστοφίλου είναι ένας από τους πρωτοπόρους αυτής της πρώτης εποχής και ο δημιουργός ενός εντελώς ξεχωριστού δρόμου.
Ένα μαγνητικό κλουβί από ηλεκτρόνια
Το Astron προβλέπει έναν μακρόστενο θάλαμο στον οποίο ένας επιταχυντής θα εκτοξεύει ηλεκτρόνια με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Τα ηλεκτρόνια θα παγιδεύονται από μαγνητικά κάτοπτρα και θα σχηματίζουν ένα κυλινδρικό κέλυφος, το οποίο ο Χριστοφίλου ονομάζει E-layer. Καθώς ο δακτύλιος θα γινόταν πυκνότερος, θα δημιουργούσε το δικό του ισχυρό μαγνητικό πεδίο.
Στόχος ήταν να αναστραφεί το εξωτερικό πεδίο της μηχανής και οι μαγνητικές γραμμές να κλείσουν γύρω από το πλάσμα. Στο εσωτερικό αυτού του αόρατου κλουβιού θα εγχεόταν το καύσιμο της σύντηξης, θα θερμαινόταν και –εάν όλα πήγαιναν σύμφωνα με τους υπολογισμούς– θα διατηρούσε μια ελεγχόμενη θερμοπυρηνική αντίδραση.
Η σύνδεση με την Operation Argus είναι εντυπωσιακή. Στο ένα πείραμα, το μαγνητικό πεδίο της Γης παγιδεύει τα ηλεκτρόνια μιας πυρηνικής έκρηξης γύρω από τον πλανήτη. Στο άλλο, ο Χριστοφίλου θέλει να παγιδεύσει ηλεκτρόνια μέσα σε έναν θάλαμο και να χρησιμοποιήσει το δικό τους πεδίο για να συγκρατήσει το πλάσμα.
Δύο δακτύλιοι ηλεκτρονίων. Ο ένας γύρω από τη Γη, ο άλλος μέσα σε μια μηχανή. Πίσω και από τους δύο βρίσκεται το ίδιο μυαλό.
Δεκαεπτά χρόνια για μια στιγμή που δεν ήρθε
Το 1956, ο Χριστοφίλου εξασφαλίζει την απαραίτητη άδεια ασφαλείας και μετακινείται στο Lawrence Livermore Laboratory, όπου αναλαμβάνει την ηγεσία του Astron.
Το πρόγραμμα αποκτά εγκαταστάσεις, προσωπικό και σημαντική κρατική χρηματοδότηση. Για τη λειτουργία του αναπτύσσεται ένας νέος γραμμικός επαγωγικός επιταχυντής, ικανός να στέλνει ισχυρούς παλμούς ηλεκτρονίων στον θάλαμο.
Η κατασκευή της μηχανής αποδεικνύεται πολύ ευκολότερη από την εκπλήρωση της υπόσχεσής της.
Το 1964, το Astron κατορθώνει να δημιουργήσει μια σταθερή E-layer. Το μαγνητικό πεδίο της, όμως, αντιστοιχεί μόλις στο 0,05% της ισχύος που απαιτείται για την πλήρη αναστροφή.
Το 1967 το ποσοστό φτάνει στο 6%. Το 1971, έπειτα από αλλεπάλληλες μετατροπές και αναβαθμίσεις, ανεβαίνει στο 15%.
Ο Χριστοφίλου παραμένει πεπεισμένος ότι βρίσκεται πάντα μία αλλαγή πριν από τη μεγάλη επιτυχία. Ζητεί ισχυρότερους επιταχυντές, ανασχεδιάζει εξαρτήματα και αλλάζει την πειραματική διάταξη, συχνά με ταχύτητα που δυσκολεύει ακόμη και τους συνεργάτες του να ακολουθήσουν.
Οι επιτροπές αξιολόγησης γίνονται όλο και πιο δύσπιστες. Το Astron απορροφά χρήματα επί χρόνια, χωρίς να έχει φτάσει στο στάδιο περιορισμού και θέρμανσης του καυσίμου. Τα ηλεκτρόνια χάνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας μέσω ακτινοβολίας, δημιουργώντας σοβαρές αμφιβολίες για το εάν ένας τέτοιος αντιδραστήρας θα μπορούσε ποτέ να παράγει περισσότερη ενέργεια από όση κατανάλωνε.
Στις 24 Σεπτεμβρίου 1972, έπειτα από μία ακόμη συνάντηση με στελέχη της Atomic Energy Commission, ο Χριστοφίλου πεθαίνει αιφνιδίως από καρδιακή προσβολή. Είναι μόλις 55 ετών.
Το Astron συνεχίζει για μερικούς μήνες χωρίς τον δημιουργό του και κλείνει οριστικά τον Ιούνιο του 1973. Δεν έχει πετύχει την πλήρη αναστροφή του πεδίου και δεν έχει παραγάγει ενέργεια από σύντηξη.
Μπορεί μια αποτυχημένη μηχανή να αφήσει κληρονομιά;
Ο μεγάλος στόχος δεν επιτυγχάνεται. Αυτό, όμως, δεν σημαίνει ότι εξαφανίζεται και όλη η γνώση που γεννήθηκε μέσα στο Astron.
Ο γραμμικός επαγωγικός επιταχυντής που αναπτύχθηκε για το πρόγραμμα βρίσκει εφαρμογές πολύ πέρα από τη σύντηξη. Παράλληλα, η ιδέα ενός συμπαγούς πλάσματος με κλειστές μαγνητικές γραμμές θεωρείται πρώιμη μορφή της οικογένειας των compact toroids, στην οποία ανήκουν τα spheromaks και οι διατάξεις Field-Reversed Configuration – FRC.
Οι FRC παραμένουν ενεργό πεδίο έρευνας. Επιστημονικά κέντρα και ιδιωτικές εταιρείες δοκιμάζουν σήμερα πολύ πιο εξελιγμένες διατάξεις, χρησιμοποιώντας ισχυρότερους μαγνήτες, ουδέτερες δέσμες σωματιδίων και υπολογιστικά συστήματα που ο Χριστοφίλου δεν θα μπορούσε να έχει φανταστεί.
Δεν υπάρχει μια ευθεία τεχνολογική γραμμή που συνδέει το Astron με όλους τους σημερινούς αντιδραστήρες FRC. Επιβιώνει, όμως, η θεμελιώδης ιδέα ότι το ίδιο το πλάσμα μπορεί να συμβάλει στη δημιουργία του μαγνητικού πεδίου που θα το συγκρατήσει.
Το «Greek Fire» και η πραγματική θέση του Χριστοφίλου
Η έκφραση «Greek Fire» δεν αποτελεί μεν καθιερωμένη επιστημονική ονομασία της πυρηνικής σύντηξης. Χρησιμοποιήθηκε ωστόσο ως τίτλος μιας ιστορικής μελέτης που δημοσιεύθηκε το 2011 στο Journal of Fusion Energy: Greek Fire: Nicholas Christofilos and the Astron Project in America’s Early Fusion Program.
Πρόκειται για ένα εύστοχο λογοπαίγνιο: συνδέει την ελληνική καταγωγή του Χριστοφίλου με το βυζαντινό υγρό πυρ και με την προσπάθειά του να ελέγξει τη φωτιά των άστρων. Δεν είναι, όμως, όρος με τον οποίο οι επιστήμονες αποκαλούν τη σύντηξη γενικά.
Αντίστοιχα, δεν θα ήταν ιστορικά ακριβές να παρουσιαστεί ο Χριστοφίλου ως ο μοναδικός θεμελιωτής της έρευνας για τη σύντηξη. Ήταν κάτι διαφορετικό και εξίσου σημαντικό: ο δημιουργός ενός από τα πιο πρωτότυπα πειράματα της πρώτης εποχής της και ένας επιστήμονας που άνοιξε έναν τολμηρό, έστω αδιέξοδο, δρόμο.
Πιο κοντά από ποτέ – όχι ακόμη στην τελική ευθεία
Σήμερα, η σύντηξη βρίσκεται σε μια περίοδο πρωτοφανούς επιτάχυνσης. Οι ιδιωτικές επενδύσεις στον κλάδο έχουν ξεπεράσει τα 10 δισ. δολάρια, ενώ περισσότερες από 160 εγκαταστάσεις βρίσκονται σε λειτουργία, υπό κατασκευή ή στον σχεδιασμό.
Στο National Ignition Facility του Lawrence Livermore –στο ίδιο εργαστηριακό συγκρότημα όπου εργάστηκε ο Χριστοφίλου– η ανάφλεξη μέσω λέιζερ έχει πλέον επιτευχθεί επανειλημμένα. Τον Απρίλιο του 2025, ένα πείραμα απέδωσε 8,6 megajoules ενέργειας σύντηξης από 2,08 megajoules φωτός λέιζερ που έφτασαν στον στόχο. Έως τον Ιούνιο του 2026, το εργαστήριο είχε καταγράψει έντεκα επιτυχημένες αναφλέξεις.
Αυτό δεν ισοδυναμεί ακόμη με εμπορική ηλεκτροπαραγωγή. Η συνολική ενέργεια που καταναλώνει η εγκατάσταση είναι πολύ μεγαλύτερη, ενώ παραμένουν άλυτα προβλήματα σχετικά με τα υλικά, τη συνεχή λειτουργία, την παραγωγή τριτίου, τη συντήρηση και το κόστος.
Ο ITER, το μεγαλύτερο διεθνές πείραμα μαγνητικής σύντηξης, έχει σχεδιαστεί να παράγει 500 MW θερμικής ισχύος σύντηξης από 50 MW ισχύος θέρμανσης του πλάσματος. Δεν θα παράγει, όμως, ηλεκτρισμό. Με το σημερινό χρονοδιάγραμμα, η ερευνητική λειτουργία του αναμένεται να αρχίσει το 2034 και η χρήση καυσίμου δευτερίου–τριτίου το 2039.
Η σύντηξη βρίσκεται πιο κοντά από οποιαδήποτε άλλη στιγμή στην Ιστορία. Δεν βρίσκεται ακόμη στην τελική ευθεία.
Η Ελλάδα δεν ξεκινά από το μηδέν
Η ελληνική παρουσία στην έρευνα δεν τελειώνει με τον Χριστοφίλου. Η HellasFusion συντονίζει σήμερα τη συμμετοχή της χώρας στο ευρωπαϊκό πρόγραμμα EUROfusion.
Στις σχετικές εργασίες συμμετέχουν το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, το ΕΚΠΑ, το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, το Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, το Πολυτεχνείο Κρήτης και το Ελληνικό Μεσογειακό Πανεπιστήμιο.
Η Ελλάδα διαθέτει επομένως επιστήμονες, τεχνογνωσία και συμμετοχή στα ευρωπαϊκά ερευνητικά δίκτυα. Διαθέτει επίσης μια ιστορική μορφή που απέδειξε πόσο μακριά μπορεί να ταξιδέψει μια ιδέα γεννημένη έξω από τα μεγάλα κέντρα επιστημονικής εξουσίας.
Στο πρώτο μέρος της ιστορίας, ο Νικόλαος Χριστοφίλου χρησιμοποιεί το μαγνητικό πεδίο της Γης για να δημιουργήσει μια ζώνη ηλεκτρονίων γύρω από τον πλανήτη.
Στο δεύτερο, προσπαθεί να δημιουργήσει ένα μικρότερο μαγνητικό σύμπαν μέσα σε μια μηχανή.
Το Astron δεν άναψε ποτέ ένα τεχνητό άστρο. Αποσυναρμολογήθηκε και το όνειρο του δημιουργού του έμεινε ανολοκλήρωτο.
Το ερώτημα που προσπάθησε να απαντήσει, όμως, παραμένει ακριβώς το ίδιο: πώς μπορεί η ανθρωπότητα να κρατήσει τη φωτιά των άστρων αιωρούμενη μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, αρκετά σταθερή και αρκετά ζωντανή ώστε να τροφοδοτήσει τον κόσμο.
Για να τιμηθεί ο Χριστοφίλου, δεν χρειάζεται να τον μετατρέψουμε σε μύθο. Αρκεί η πραγματική ιστορία του: ο Έλληνας μηχανικός που έπεισε τις ΗΠΑ να ανατινάξουν ατομικές βόμβες στο Διάστημα αφιέρωσε τη ζωή του σε κάτι ακόμη δυσκολότερο. Να φέρει έναν ήλιο στη Γη – χωρίς να την κάψει.
