Na konci je nedostatok plutónia NASA. V pondelok 18. marcath, Vedúci divízie planetárnej vedy agentúry NASA Jim Green oznámil, že výroba Plutónia 238 (Pu-238) Ministerstvom energetiky USA (DOE) je v súčasnosti v skúšobnej fáze, ktorá vedie k obnoveniu výroby v plnom rozsahu.
„Do konca kalendárneho roka budeme mať od Ministerstva energetiky úplný plán, ako budú schopní splniť našu požiadavku 1,5 až 2 kilogramy ročne.“ Green povedal na 44th Minulý pondelok sa v Woodlands v Texase konala lunárna a planetárna vedecká konferencia.
Táto správa neprichádza príliš skoro. Už sme písali o blížiacom sa nedostatku plutónia a jeho dôsledkoch pre budúci prieskum vesmíru. Solárna energia je vo väčšine prípadov primeraná, keď skúmate vnútornú slnečnú sústavu, ale keď sa pustíte za asteroidový pás, potrebujete na to jadrovú energiu.
Výroba izotopu Pu-238 bola šťastným dôsledkom studenej vojny. Prvý izotop plutónia (239), ktorý Glen Glenborg prvýkrát vyrobil v roku 1940, sa vyrába bombardujúcim neptuniom (ktoré je samo o sebe produktom rozpadu uránu 238) neutrónmi. Použite rovnaký cieľový izotop Neptunia-237 v rýchlom reaktore a výsledkom je Pu-238. Pu-238 produkuje 280x-krát horúce teplo pri 560 wattoch na kilogram v porovnaní so zbraňami Pu-239 so zbraňami a je ideálny ako kompaktný zdroj energie pre hlboký prieskum vesmíru.
Od roku 1961 bolo spustených viac ako 26 kozmických lodí USA, ktoré ako zdroje energie dodávajú termoelektrické generátory s viacnásobným rádioizotopom (MMRTG alebo predtým jednoducho RTG) ako zdroje energie a preskúmali každú planétu okrem ortuti. RTG boli použité v rámci vedeckých užitočných zaťažení Apolla Lunar Surface Experimental Package (ALSEP), ktoré zostali astronauti na Mesiaci, a Cassini, Mars Curiosity a New Horizons enroute na preskúmanie Pluta v júli 2015 sú všetky jadrovo poháňané.
RTG s plutóniom sú iba technológia, ktorú v súčasnosti používame a ktorá môže vykonávať hlboký prieskum vesmíru. Kozmická loď Juno agentúry NASA bude prvou spoločnosťou Jupiter v roku 2016 bez použitia RTG s jadrovým pohonom, na jej uskutočnenie však bude potrebné použiť 3 obrovské solárne panely s rozmermi 2,7 x 8,9 metra.
Problém je v tom, že výroba plutónia v USA prestala v roku 1988 koncom studenej vojny. Koľko je na sklade nahromadených plutónia 238 NASA a DOE, ale špekulovalo sa, že má nanajvýš dosť pre jednu ďalšiu veľkú misiu triedy Flag Ship a možno aj pre malú misiu Scout. Navyše, akonáhle sa vyrobí plutónium 239 so zbraňami, nie je možné ho znova spracovať na požadovaný izotop Pu-238. Plutónium, ktoré v súčasnosti poháňa zvedavosť na povrchu Marsu, bolo kúpené od Rusov a tento zdroj sa skončil v roku 2010. New Horizons je vybavený náhradným MMRTG, ktorý bol postavený pre spoločnosť Cassini a ktorý bol uvedený na trh v roku 1999.
Ako bonus navyše môžu misie s plutóniom často tiež prekračovať očakávania. Napríklad kozmická loď Voyager 1 a 2 mala pôvodnú dĺžku misie päť rokov a teraz sa očakáva, že bude pokračovať aj do piatej dekády svojej činnosti. Zvedavosť na Marse netrpia problémami „zaprášených solárnych panelov“, ktoré trápia Ducha a príležitosť a môžu fungovať po dlhú marťanskú zimu. Mimochodom, zatiaľ čo vozítka Spirit a Opportunity neboli poháňané jadrovou energiou, oni urobil používajú malé pelety oxidu plutónia vo svojich kĺboch, aby zostali v teple, ako aj rádioaktívne kurium na zabezpečenie zdrojov neutrónov vo svojich spektrometroch. Je dokonca celkom možné, že akákoľvek mimozemská inteligencia narazí na päť kozmických lodí unikajúcich z našej slnečnej sústavy (Pioneer 10 a 11, Voyagers 1 a 2 a New Horizons), ktoré by mohli predstavovať dátum ich odchodu zo Zeme meraním úbytku ich plutóniového zdroja energie. (Pu-238 má polčas 87,7 roka a nakoniec sa rozpadne po prechode cez dlhú sériu dcérskych izotopov na olovo-206).
Súčasný výrobný cyklus Pu-238 sa uskutoční v Národnom laboratóriu Oak Ridge (ORNL) s použitím reaktora s vysokým tokom izotopov (HFIR). „Starý“ Pu-238 je možné oživiť aj pridaním novo vyrobeného Pu-238.
"Na každý 1 kilogram skutočne oživíme dva kilogramy staršieho plutónia jeho zmiešaním ... je to kritická súčasť nášho procesu, aby sme mohli využiť naše súčasné dodávky pri hustote energie, ktorú chceme," uviedol Green pre nedávne plánovanie prieskumu na Marse. výbor.
Napriek tomu môže byť úplná cieľová produkcia 1,5 kilogramu ročne voľna. V súvislosti s tým zvedavosť Mars rover využíva 4,8 kilogramu Pu-238 a New Horizons obsahuje 11 kilogramov. Od spustenia zvedavosti v novembri 2011 neopustili Zem žiadnu misiu na vonkajších planétach. Ďalšou misiou, ktorá pravdepodobne vyrazí na RTG, je navrhovaný rover Mars 2020. Nápady na rýsovacej doske, ako napríklad landanské jazero Titan a misia Jupiter Icy Moons, by boli všetky poháňané jadrovou energiou.
Spolu s novou produkciou plutónia plánuje NASA mať do roku 2016 k dispozícii dva nové RTG nazvané Advanced Stirling Radioisotope Generators (ASRG). Hoci je ASRG efektívnejší, nemusí vždy byť zariadením voľby. Napríklad spoločnosť Curiosity využíva svoje odpadové teplo MMRTG, aby udržiavala nástroje v teple prostredníctvom cirkulácie Freonom. Zvedavosť musela tiež odvádzať odpadové teplo produkované 110 wattovým generátorom, keď spolupracovala vo svojej vzdušnej škrupine na Mars.
A samozrejme, existujú ďalšie bezpečnostné opatrenia, ktoré prichádzajú so spustením jadrového užitočného zaťaženia. Prezident Spojených štátov sa musel pri vypustení zvedavosti z vesmírneho pobrežia na Floride podpísať. Vypustenie Cassiniho, New Horizontu a zvedavosti vyvolalo rozptýlenie demonštrantov, rovnako ako všetko súvisiace s jadrom. Nevadí, že elektrárne spaľujúce uhlie produkujú rádioaktívne polónium, radón a tórium ako nežiaduci vedľajší produkt každý deň.
Uvedenie na trh nie je bez nebezpečenstiev, aj keď s rizikami, ktoré je možné zmierniť a riadiť. Jedna z najznámejších jadrových nehôd súvisiacich s kozmickým priestorom sa vyskytla začiatkom vesmírneho programu USA so stratou satelitu Transit-5BN-3 vybaveného RTG pri pobreží Madagaskaru krátko po vypustení v roku 1964. A keď sa Apollo 13 muselo prerušiť a po návrate na Zem boli astronauti nasmerovaní do priekopov Vodnár Pristátie modul spolu s jeho jadrovo poháňanými vedeckými experimentmi znamenali povrch Mesiaca v Tichom oceáne neďaleko ostrova Fidži. (Nepovedia vám to že vo filme) Človek si kladie otázku, či by bolo nákladovo efektívne „vzkriesiť“ tento RTG z morského dna pre budúcu vesmírnu misiu. Na predchádzajúcich štartoch, ktoré boli vybavené jadrovými zariadeniami, napríklad New Horizons, NASA postavila šancu na „haváriu pri štarte, ktorá by mohla uvoľniť plutónium“, na 350 ku 1 proti. Aj napriek tomu je tienený RTG „prepracovaný“, aby prežil explóziu a náraz. s vodou.
Riziko však stojí za to, pokiaľ ide o nové objavy slnečnej sústavy. V odvážnej novej budúcnosti výskumu vesmíru nám opätovné spustenie výroby plutónia na mierové účely dáva nádej. Aby sme parafrázovali Carla Sagana, vesmírne cestovanie je jedným z najlepších spôsobov využitia jadrového štiepenia, na ktoré si myslíme!
