Sfarsitul deficitului de plutoniu al NASA poate fi la vedere. Luni 18 martielea, Șeful diviziei științifice planetare a NASA, Jim Green, a anunțat că producția de Plutoniu-238 (Pu-238) de către Departamentul de Energie al Statelor Unite (DOE) se află în prezent în fazele de testare, conducând la o repornire a producției pe scară completă.
„Până la sfârșitul anului calendaristic, vom avea un plan complet din partea Departamentului Energiei cu privire la modul în care vor putea satisface cerințele noastre de 1,5 până la 2 kilograme pe an.” A spus Green la 44lea Conferința științifică lunară și planetară care a avut loc luni Woodland, Texas, luni.
Această veste nu vine prea curând. Am scris anterior despre iminentul deficit de Plutoniu și consecințele pe care le are pentru viitoarele explorări spațiale profunde. Energia solară este adecvată în majoritatea cazurilor când explorați sistemul solar interior, dar atunci când vă aventurați dincolo de centura asteroidului, aveți nevoie de energie nucleară pentru a face acest lucru.
Producția izotopului Pu-238 a fost o consecință norocoasă a Războiului Rece. Produs pentru prima dată de Glen Seaborg în 1940, izotopul armelor de plutoniu (-239) este produs prin neptuniu bombardant (care este el însuși un produs de descompunere a uraniului-238) cu neutroni. Utilizați același izotop țintă al Neptunului-237 într-un reactor rapid, iar Pu-238 este rezultatul. Pu-238 produce de 280 de ori căldura de descompunere la 560 wați pe kilogram față de gradul de arme Pu-239 și este ideală ca sursă compactă de energie pentru explorarea spațiului profund.
Din 1961, peste 26 de nave spațiale din SUA au fost lansate care transportă generatoare termoelectrice multi-misiune radioizotop (MMRTG, sau anterior, pur și simplu RTG) ca surse de energie și au explorat fiecare planetă, cu excepția Mercurului. RTG-urile au fost utilizate de pachetul științific științific de la Apollo Lunar Surface Experiments (ALSEP), încărcat de astronauți pe Lună, iar Cassini, Mars Curiosity și New Horizons se înrolează pentru a explora Pluton în iulie 2015 sunt toate cu energie nucleară.
RTG-urile cu plutoniu sunt numai tehnologie pe care o folosim în prezent, care poate efectua explorarea spațială profundă. Nava spațială Juno a NASA va fi prima care va ajunge la Jupiter în 2016 fără utilizarea unui RTG cu energie nucleară, dar va trebui să folosească 3 panouri solare enorme de 2,7 x 8,9 metri pentru a face acest lucru.
Problema este că producția de plutoniu din SUA a încetat în 1988 odată cu sfârșitul Războiului Rece. Cât de mult s-au stocat Plutoniu-238 NASA și DOE este clasificat, dar s-a speculat că are cel mult suficient pentru o misiune mai mare din clasa navelor de pavilion și poate o mică misiune de clasă scout. În plus, odată fabricat plutoniu-239 pentru arme, nu se procesează izotopul Pu-238 dorit. Plutoniu care alimentează în prezent Curiosity pe toată suprafața planetei Marte a fost cumpărat de la ruși, iar acea sursă s-a încheiat în 2010. New Horizons este echipat cu un MMRTG de rezervă care a fost construit pentru Cassini, lansat în 1999.
Ca bonus suplimentar, misiunile alimentate cu plutoniu depășesc adesea și așteptările. De exemplu, nava spațială Voyager 1 & 2 a avut o durată de misiune inițială de cinci ani și este de așteptat să continue până în a cincea decadă de funcționare. Curiositatea pe Marte nu suferă de „panourile solare prăfuite” care au afectat spiritul și oportunitatea și pot funcționa pe parcursul iernii lungi marțiene. De altfel, în timp ce rovers-urile Spirit și Oportunitate nu erau alimentate cu energie nucleară, ei făcut folosește pelete minuscule de oxid de plutoniu în articulațiile lor pentru a rămâne cald, precum și curioase radioactive pentru a furniza surse de neutroni în spectrometrele lor. Este chiar posibil ca orice inteligență extraterestră să se poticnească cu cele cinci nave spațiale care scapă de sistemul nostru solar (Pioneer 10 & 11, Voyagers 1 & 2 și New Horizons) ar putea concepe o dată plecarea lor de pe Pământ, măsurând descompunerea sursei lor de energie plutoniu. (Pu-238 are un timp de înjumătățire de 87,7 ani și, în cele din urmă, se descompune după trecerea printr-o serie lungă de izotopi fiici în plumb-206).
Procesul curent de producție de Pu-238 va fi efectuat la Laboratorul Național Oak Ridge (ORNL) folosind reactorul său de înaltă izotopă (HFIR). Pu-238 „vechi” poate fi, de asemenea, reînviat adăugându-l Pu-238 nou fabricat.
"Pentru fiecare 1 kilogram, reînviem într-adevăr doi kilograme de plutoniu mai vechi, amestecându-l ... este o parte critică a procesului nostru pentru a putea folosi aprovizionarea existentă la densitatea de energie pe care o dorim", a spus Green pentru o recentă planificare de explorare a planetei Marte. comitet.
Totuși, producția țintă completă de 1,5 kilograme pe an poate fi de mult timp. Pentru context, Mars rover Curiosity folosește 4,8 kilograme de Pu-238, iar New Horizons conține 11 kilograme. Niciun fel de misiuni către planetele exterioare nu au părăsit Pământul de la lansarea Curiosity în noiembrie 2011, iar următoarea misiune de a face un RTG este roverul Mars 2020 propus. Ideile de pe tabloul de desen, cum ar fi un debarcator de lac Titan și o misiune Jupiter Icy Moons ar fi toate alimentate nuclear.
Alături de producția nouă de plutoniu, NASA intenționează să aibă două noi RTG denumite Advanced Stirling Generator Radioisotope (ASRG) disponibile până în 2016. Deși este mai eficient, ASRG mereu fi dispozitivul ales. De exemplu, Curiosity folosește căldura reziduală MMRTG pentru a menține instrumentele calde prin circulația Freon. Curiozitatea a trebuit, de asemenea, să se descarce de căldura produsă de generatorul de 110 wați, în timp ce se înconjura în aeronava sa de pe Marte.
Și, desigur, există și alte precauții care vin cu lansarea unei sarcini nucleare. Președintele Statelor Unite a fost nevoit să se înscrie la lansarea Curiozității de pe coasta spațială din Florida. Lansarea lui Cassini, Noile Orizonturi și Curiosity au atras toate riscul de protestatari, la fel ca orice legătură nucleară. Nu vă amintiți că centralele electrice pe cărbune produc zilnic poloniu radioactiv, radon și toriu ca un produs secundar nedorit.
Lansările menționate nu sunt fără pericole, cu toate că există riscuri care pot fi atenuate și gestionate. Unul dintre cele mai notorii accidente nucleare legate de spațiu s-a produs devreme în programul spațial american, cu pierderea unui satelit Transit-5BN-3, echipat cu RTG, în largul coastei Madagascarului, la scurt timp după lansare, în 1964. Și când Apollo 13 a trebuit să avorteze și întorcându-se pe Pământ, astronauții au fost îndrumați să șanțeze Vărsătorul Modulul de aterizare, împreună cu experimentele sale științifice cu energie nucleară, destinate suprafeței Lunii în Oceanul Pacific, lângă insula Fiji. (Nu vă spun acea în film) Unul se întreabă dacă ar fi rentabil să „reînviem” acest RTG de pe fundul oceanului pentru o viitoare misiune spațială. La lansările anterioare echipate cu nucleare, cum ar fi New Horizons, NASA a pus șansa unui „accident de lansare care ar putea elibera plutoniu” la 350-la-1 împotriva Chiar și atunci, RTG-ul ecranat este „supra-proiectat” pentru a supraviețui unei explozii și impactului. cu apa.
Dar riscurile sunt în valoare de câștig în ceea ce privește noile descoperiri ale sistemului solar. Într-un nou viitor curajos al explorării spațiale, reluarea producției de plutoniu în scopuri pașnice ne oferă speranță. Pentru a parafraza Carl Sagan, călătoria în spațiu este una dintre cele mai bune utilizări ale fisiunii nucleare la care ne putem gândi!
