Наукова лабораторія Марса, запущена три дні тому вранці в суботу, 26 листопада, зараз на шляху до Червоної планети - подорож, яка займе майже дев'ять місяців. Коли він прийде в перший тиждень серпня 2012 року, MSL розпочне дослідження ґрунту та атмосфери всередині Гале Кратера, шукаючи найменші натяки на минуле життя. І на відміну від попередніх роверів, які працювали на сонячній енергії, MSL буде працювати на ядерній енергії, генеруючи свою енергію за рахунок розпаду майже 8 фунтів плутонію-238. Це потенційно дозволить роверу наступного покоління працювати протягом багатьох років ... але що спричинить майбутні розвідувальні місії тепер, коли НАСА вже не зможе фінансувати виробництво плутонію?
Pu-238 - це неізотопний ізотоп радіоактивного елемента, який НАСА використовує понад 50 років для розвідки космічних кораблів. У «Вояджерів», «Галілео», «Кассіні» всі були радіоізотопні термоелектричні генератори (РТГ), які генерували енергію через Pu-238. Але ця речовина не виробляється у США з кінця 1980-х; весь Pu-238 з тих пір виробляється в Росії. Але зараз залишилося лише ще однієї або двох місій, і план бюджету на 2012 рік ще не передбачає фінансування Міністерства енергетики для продовження виробництва.
Звідки прийде майбутнє паливо? Як NASA зможе живити наступну лінійку роботодавців? (І чому це більше не турбується людей?)
Астроном-аматор, викладач і блогер Девід Дікінсон детально розповів про цю загадку в інформативній статті, написаній на початку цього року. Ось кілька уривків з його допису:
________________
Виходячи з нашої прекрасної планети, маса - це все. Оскільки місце є суворим місцем, ви повинні взяти з собою майже все необхідне, включаючи пальне. І так, більше палива означає більшу масу, означає більше палива, значить… ну, ви зрозуміли ідею. Одним із способів цього є використання наявної сонячної енергії для виробництва електроенергії, але це добре працює лише у внутрішній Сонячній системі. Погляньте на сонячні батареї на космічному кораблі «Юнона», що курсує на Юпітер наступного місяця… це має бутивеличезний для того, щоб скористатися доступною для нього відносно слабкою сонячною енергією ... це все завдяки нашому другові, зворотному квадратному закону, який регулює електромагнітні речі, включаючи світло.
Діяти в околицяхглибокийпростору, вам потрібно надійне джерело живлення. Для вирішення складних проблем будь-які перспективні поверхневі операції на Місяці чи Марсі повинні бути здатні використовувати енергію протягом тривалих періодів роботи без сонця; Наприклад, місячний форпост зіткнеться, наприклад, з ночами, які тривають близько двох земних тижнів. З цією метою NASA історично використовувала радіоізотопні теплові генератори (РТГ) як електричну «електростанцію» для тривалих космічних місій. Вони забезпечують легке, довготривале джерело палива, генеруючи 20-300 Вт електроенергії. Більшість стосується розміру маленької людини, а перші прототипи летіли на космічному кораблі Transit-4A і 5BN1 / 2 на початку 60-х. Космічні кораблі "Піонер", "Вояджер", "Нові горизонти", "Галілео" та "Кассіні" - все це Пу238 живлення RTG. У космічних кораблях «Вікінг 1» також було встановлено РТГ, як і багаторічні експерименти «Місячний поверхневий експеримент Аполлона» (ALSEP), які астронавти Аполлона розміщували на Місяці. У 2003 році навіть була запропонована амбітна місія з повернення на планету Плутон, яка використовувала б невеликий ядерний двигун.
Відео: що таке плутоній насправді?
Девід продовжує згадувати про незаперечні небезпеки плутонію ...
Плутоній єбридкий речі. Це сильний альфа-випромінювач і високотоксичний метал. При вдиханні воно піддає тканини легенів дуже високій місцевій дозі опромінення, що викликає ризик раку. При попаданні всередину в наші кістки накопичуються деякі форми плутонію, де це може пошкодити механізм кровотворення організму і пошкодити ДНК. НАСА історично прив'язувала шанс до виходу з ладу космічного корабля "New Horizons" на рівні 350 на-1, що навіть тоді не обов'язково розбивало б RTG і випустило містити 11 кілограмів діоксиду плутонію в навколишнє середовище. Проба, проведена навколо місця відпочинку Південного Тихого океану згаданого вище Apollo 13 LM, повторне входження в стадію сходження Місячного модуля, наприклад, свідчить про те, що повторне введення RTG НЕ зруйнувало контейнер, оскільки жодного забруднення плутонієм ніколи не було знайдено. .
Однак небезпека атомної енергетики часто затьмарює її відносну безпеку та безпомилкову користь:
Події чорного лебедя, такі як острів Три милі, Чорнобиль та Фукусіма, послужили демонізації ядерних речей, як і думка, що 19гостоліття громадяни мали електрику. Не забувайте, що вугільні установки в атмосферу в багато разів перевищують еквівалент радіоактивного забруднення у вигляді свинцю210, полоній214, торієві та радонові гази,щодня. Детектори безпеки на атомних станціях часто спрацьовують під час перетворення температури через викиди вугільних заводів поблизу… радіація була частиною нашого навколишнього середовища ще до холодної війни і тут залишається. Цитуючи Карла Сагана, "Космічні подорожі - це одне з найкращих застосувань ядерної зброї, про які я можу придумати ..."
І все-таки ми тут, з певним кінцем з огляду на постачання ядерної "зброї", необхідної для забезпечення космічних подорожей ...
В даний час НАСА стоїть перед дилемою, яка поставить серйозну заслінку на розвідку зовнішньої сонячної системи в найближче десятиліття. Як уже згадувалося, поточні запаси плутонію становлять приблизно достатньо для курсової наукової лабораторії Марса, яка буде містити 4,8 кілограмів діоксиду плутонію та остання велика та, можливо, одна невелика місія зовнішньої сонячної системи. MSL використовує MMRTG нового покоління («ММ» означає багатомісійне), розроблений Boeing, який буде виробляти 125 Вт протягом 14 років. Але виробництво нового плутонію було б складно. Перезапуск лінії постачання плутонію був би тривалим процесом і зайняв, можливо, десятиліття. Інші альтернативи на ядерній основі дійсно існують, але не без штрафних санкцій ні за низької теплової активності, нестабільності, витрат на виробництво, або за короткий період напіввиведення.
Наслідки цього фактора можуть бути похмурими як для подорожей, так і для безпілотного космосу до зовнішньої Сонячної системи. Всупереч тому, що пропонує нещодавнє Декадальне опитування планетарних розвідок 2011 року, нам пощастить побачити багатьох таких амбітних "Battlestar Galactica- виконуються місії зовнішньої сонячної системи.
Землі, задирки та заглибники на Європі, Титані та Енцеладі будуть добре працювати поза домом Сонця, і для того, щоб виконати роботу, знадобляться атомні електростанції… протиставити це зонду Єгерського космічного агентства Гюйгенса, який після приземлення на Титані. випущений з космічного корабля НАСА Кассіні в 2004 році, який працював протягом декількох годин на зарядці акумулятора, перш ніж піддатися темперам -179,5 С °, що представляють гарний примхливий день на сатуріанському Місяці.
Отже, що робити цивілізацією з космосу? Безумовно, варіант "не йде в космос" - це не те, що ми хочемо на столі, і викривлення або Швидше, ніж світло приводить до ладу кожного поганого науково-фантастичного флікту нікуди в найближчому майбутньому. На мій погляд, [НА] дуже впевнено, NASA має такі варіанти:
Використовуйте інші джерела RTG на штраф. Як уже згадувалося раніше, інші ядерні джерела у вигляді ізотопів Плутонію, Торію та Кюрію існують і можуть бути інтегровані до складу РТГ; всі, однак, мають проблеми. Деякі мають несприятливий період напіввиведення; інші виділяють занадто мало енергії чи небезпечних проникаючих гамма-променів. Плутоній238 має високу віддачу енергії протягом значного періоду життя, і її викиди альфа-частинок можна легко утримувати.
Дизайн нових інноваційних технологій.Технологія сонячних клітин в останні роки пройшла довгий шлях, завдяки чому, можливо, дослідження на орбіту Юпітера можливо з достатньою площею збору. ПощипнийДух іМожливість Марсохід (який містив ізотопи курію в своїх спектрометрах!) Досягнув відповідних термінів гарантій, використовуючи сонячні батареї, а космічний корабель NASA світанку в даний час на орбіті астероїда Vesta Sports - інноваційна технологія приводу іонів.
Натисніть на перезапуск виробництва плутонію. Знову ж таки, це не так імовірно або навіть можливо, що це станеться сьогодні в умовах фінансового перенапруження після холодної війни. Інші країни, такі як Індія та Китай, прагнуть "вийти на ядерну енергію", щоб зруйнувати свою залежність від нафти, але пройде певний час, щоб будь-який прутоній, що витікає, досягти стартового майданчика. Також енергетичні реактори не є хорошими виробниками Pu238. Виділене виробництво Пу238 потрібні або реактори високого потоку нейтронів, або спеціалізовані «швидкі» реактори, спеціально розроблені для виробництва транс-уранових ізотопів ...
Виходячи з реалій виробництва ядерних матеріалів, рівень фінансування Пу238 перезапуск виробництва страхітливий невеликий. NASA має розраховувати на DOE для необхідної інфраструктури та знань, а рішення проблеми повинні відповідати реаліям обох відомств.
І це сувора реальність хороброго нового світу без плутонію, що стоїть перед NASA; можливо рішення знайдеться як поєднання того чи іншого вищезазначеного. Наступне десятиліття буде загрожує кризою та можливістю ... плутоній дає нам своєрідну прометеївську угоду з її використанням; ми можемо або скласти зброю і вбити себе з нею, або ж наслідувати зірок.
Спасибі Девіду Дікінсону за використання його чудової статті; не забудьте прочитати повну версію на його сайті Astro Guyz тут (і слідкуйте за Давидом у Twitter @astroguyz.) Також ознайомтеся з цією статтею Емілі Лакдавалли з Планетарного товариства про те, як було створено підрозділ RTG для цікавості.
"Є люди, які легітимно вважають, що це просто не є пріоритетом, що не вистачає грошей, і це не їхня проблема. Але я думаю, що якщо ви спробуєте відступити назад і подивитися на ліс, а не лише на окремі дерева, це одна з речей, яка допомогла нам перетворитися на технологічну електростанцію. Те, що ми зробили за допомогою роботизованого космічного дослідження, - це те, на що можуть звернути увагу люди не лише в США, а й у всьому світі ".
- Ральф МакНутт, науковий співробітник планети з лабораторії прикладної фізики університету Джона Хопкінса (APL)
(Кредит верхнього зображення © 2011 Theodore Grey periodictable.com; використовується з дозволу.)
