Кінець НАСА може відчути дефіцит плутонію. У понеділок 18 березняго, Керівник підрозділу планетарних наук NASA Джим Грін оголосив, що виробництво Плутонію-238 (Pu-238) Міністерством енергетики США (DOE) в даний час знаходиться на випробувальних фазах, що призводить до перезапуску повномасштабного виробництва.
"До кінця календарного року ми матимемо повний план Міністерства енергетики щодо того, як вони зможуть задовольнити наші вимоги від 1,5 до 2 кілограмів на рік". Грін сказав у 44го Конференція про місячні та планетарні науки, що проходила в понеділок у Вудлендс, штат Техас.
Ця новина не надто скоро з'являється. Раніше ми писали про майбутній дефіцит Плутонію та його наслідки для майбутніх досліджень у глибокому космосі. Сонячна потужність є адекватною у більшості випадків, коли ви досліджуєте внутрішню сонячну систему, але коли ви заходите за межі астероїдного пояса, для цього вам потрібна ядерна енергетика.
Виробництво ізотопу Pu-238 було вдалим наслідком холодної війни. Вперше вироблений Гленом Сіборгом у 1940 році, ізотоп плутонію (-239) для озброєння виробляється за допомогою бомбардування нептунію (який сам по собі є продуктом розпаду урану-238) нейтронами. Використовуйте той же цільовий ізотоп Neptunium-237 у швидкому реакторі, і Pu-238 - результат. Pu-238 виробляє в 280 разів більше теплоти розпаду при 560 Вт на кілограм проти озброєння класу Pu-239 і ідеально підходить як компактне джерело енергії для глибокої космічної розвідки.
Починаючи з 1961 року, понад 26 американських космічних кораблів було запущено з багатомісійними радіоізотопними термоелектричними генераторами (MMRTG, або раніше RTG) як джерела живлення, і досліджували кожну планету, окрім Меркурія. РТГ використовувались пакетом наукових досліджень «Місячний поверхневий експеримент Аполлона» (ALSEP), який залишилися космонавтами на Місяці, а Кассіні, Марс цікавості та Нові горизонти спрямовані на дослідження Плутона в липні 2015 року.
РТГ, що працюють на плутонієві тільки технологія, яку ми зараз використовуємо, яка може проводити глибокі дослідження космосу. Космічний корабель "Юнона" НАСА вперше вийде на Юпітер в 2016 році без використання ядерного RTG, але для цього для цього потрібно використовувати 3 величезні сонячні батареї розміром 2,7 х 8,9 метра.
Проблема полягає в тому, що виробництво плутонію в США припинилося в 1988 році із закінченням «холодної війни». Скільки складено запасів Плутонію-238 НАСА та Міністерства охорони здоров'я, але припускається, що у нього є щонайбільше для ще однієї великої місії класу «Прапор корабля» та, можливо, невеликої місії скаутських класів. Плюс, щойно озброєння плутонію-239 виготовлено, не буде перероблятися потрібний ізотоп Pu-238. Плутоній, який в даний час використовує Curiosity по всій поверхні Марса, був куплений у росіян, і це джерело закінчилося в 2010 році. Нові горизонти оснащені запасним MMRTG, який був побудований для Cassini, який був запущений у 1999 році.
Як додатковий бонус, місії з плутонієм часто також перевищують очікування. Наприклад, космічний корабель "Voyager 1 & 2" мав оригінальну тривалість місії в п'ять років і тепер, як очікується, він продовжить своє п’яте десятиліття експлуатації. Mars Curiosity не страждає від питань "запилених сонячних панелей", які страждають від Духу і Можливості і можуть діяти протягом довгої марсіанської зими. Між іншим, поки греблі "Spirit and Opportunity" не працювали на ядерному режимі, вони зробила застосовують крихітні гранули оксиду плутонію у своїх суглобах, щоб залишатись теплими, а також радіоактивний курій для забезпечення джерел нейтронів у своїх спектрометрах. Навіть цілком можливо, що будь-який інопланетний інтелект натрапить на п’ять космічних кораблів, що рятуються від нашої Сонячної системи (Піонери 10 і 11, Вояджери 1 і 2 та Нові горизонти), можливо, можна дати дати їх відходу з Землі, вимірюючи занепад джерела живлення плутонію. (У Pu-238 період напіввиведення 87,7 років і в підсумку розпадається після переходу через довгу серію дочірніх ізотопів у свинець-206).
Поточний випуск Pu-238 буде здійснюватися в Національній лабораторії Дубового хребта (ORNL), використовуючи його високоточний ізотопний реактор (HFIR). "Старий" Pu-238 також можна відродити, додавши до нього щойно виготовлений Pu-238.
"На кожні 1 кілограм ми реально відроджуємо два кілограми старшого плутонію, змішуючи його ... це найважливіша частина нашого процесу, щоб ми могли використовувати наявний запас у тій щільності енергії, яку ми цього хочемо", - сказав Грін недавно у плануванні розвідки Марса. комітет.
Однак повне цільове виробництво 1,5 кілограма на рік може зайняти деякий час. Для контексту, марсохід Rover Curiosity використовує 4,8 кілограма Pu-238, а New Horizons - 11 кілограмів. Жодна місія на зовнішні планети не залишила Землю з моменту запуску Curiosity в листопаді 2011 року, і наступною місією, яка, ймовірно, стане спокійною RTG, є запропонований мотоблок Mars 2020. Ідеї на креслярській дошці, такі як приземлення озера «Титан» та місія «Юпітер Крижані місяці», були б атомними.
Поряд з новим виробництвом плутонію, НАСА планує до 2016 року отримати два нових RTG, які отримали назву Advanced Radio-Ізотопні Генератори Стірлінга (ASRG). Хоча ефективніше, ASRG може не завжди бути пристроєм вибору. Наприклад, Curiosity використовує своє відпрацьоване тепло MMRTG для збереження приладів теплими через циркуляцію фреона. Цікавістю також довелося викидати відпрацьоване тепло, вироблене генератором потужністю 110 Вт, охолоджуючись в аероплані на Марсі.
І звичайно, є додаткові запобіжні заходи, які виникають із запуском ядерної корисної навантаження. Президент США повинен був відмовитися від запуску Curiosity з космічного узбережжя Флориди. Запуск "Кассіні", "Нові горизонти" та "Цікавості" призвів до розсіювання протестуючих, як і будь-що, що пов'язане з ядерними наслідками. Не забувайте, що електростанції, що працюють на вугіллі, щодня виробляють радіоактивний полоній, радон і торій як небажаний побічний продукт.
Зазначені запуски не несуть небезпеки, хоча і з ризиками, які можна пом'якшити та керувати ними. Одна з найвідоміших ядерних аварій, пов'язаних з космічним транспортом, сталася на початку космічної програми США з втратою супутника, який оснащений RTG Transit-5BN-3 біля узбережжя Мадагаскару, незабаром після запуску в 1964 році. І тоді Аполлону 13 довелося перервати і повернувшись на Землю, космонавти були спрямовані на виривання Водолій Модуль приземлення разом з його ядерними науковими експериментами призначений для поверхні Місяця в Тихому океані поблизу острова Фіджі. (Вони не кажуть тобі що у фільмі) Хтось задається питанням, чи було б рентабельним "воскресити" цю RTG з океанського дна для майбутньої космічної місії. На попередніх оснащених ядерними ракетами, таких як "Нові горизонти", NASA поставила шанс "аварії запуску, яка могла б випустити плутоній" на рівні 350 до 1. Навіть тоді екранований РТГ "перероблений", щоб пережити вибух і удар з водою.
Але ризики варті виграшу з точки зору нових відкриттів Сонячної системи. У відважному майбутньому дослідженні космосу перезапуск виробництва плутонію в мирних цілях дає нам надію. Перефразовуючи Карла Сагана, космічні подорожі - це одне з найкращих застосувань ядерного поділу, про які ми можемо думати!
