Марс научна лабораторија, покренута пре три дана ујутро у суботу, 26. новембра, тренутно је на путу за Црвену планету - путовање које ће трајати скоро девет месеци. Када стигне прве недеље августа 2012. године, МСЛ ће започети истраживање тла и атмосфере унутар Гале Цратер-а, тражећи најновије наговештаје из прошлог живота. А за разлику од претходних ровера који су радили на соларној енергији, МСЛ ће имати нуклеарни погон, производећи своју енергију пропадањем готово 8 килограма плутонијума-238. Ово ће потенцијално задржати ровер нове генерације годинама… али шта ће подстаћи будуће истраживачке мисије сада када НАСА можда више неће моћи да финансира производњу плутонијума?
Пу-238 је изотоп радиоактивног елемента без оружја, који НАСА користи више од 50 година за потицање експлоатационих свемирских летелица. Воиагерс, Галилео, Цассини ... сви су имали радиоизотопне термоелектричне генераторе (РТГс) који су стварали снагу путем Пу-238. Али та супстанца се не производи у САД-у од краја 1980-их; сви Пу-238 се од тада производе у Русији. Али сада нам је остало још само једна или две мисије, а буџетски план за 2012. годину још не предвиђа средства за одељење енергетике да настави производњу.
Одакле ће долазити гориво у будућности? Како ће НАСА напајати следећу линију роботских истраживача? (А зашто се због тога више не брине више људи?)
Аматерски астроном, учитељ и блогер Давид Дицкинсон детаљно је описао ову загонетку у информативном чланку написаном почетком ове године. Ево неколико одломака из његовог поста:
________________
Када напуштамо нашу фер планету, маса је све. Простор је груб, а са собом морате понијети готово све што вам треба, укључујући гориво. И да, више горива значи већу масу, значи више горива, значи ... па, схватили сте идеју. Један од начина за то је коришћење расположиве соларне енергије за производњу енергије, али то делује добро само у унутрашњем Сунчевом систему. Погледајте соларне панеле на свемирској летјелици Јуно која слиједи за Јупитер сљедећег мјесеца ... те ствари морају битиогроман да бисмо искористили релативно слабљи соларни напон који му је доступан ... све је то због нашег пријатеља закон обрнутог квадрата који управља свим стварима, укључујући и електромагнетну, светлост.
Да делује у околинидубокопростора, треба вам поуздан извор напајања. Да би се сложили проблеми, све потенцијалне површинске операције на Месецу или Марсу морају бити у могућности да користе енергију током дужих периода рада без сунца; На примјер, мјесечево стајалиште могло би се суочити са ноћима које трају око двије земаљске седмице. У ту сврху, НАСА је историјски користила Радиоизотопске термалне генераторе (РТГс) као електричну „електрану“ за дугорочне свемирске мисије. Они обезбеђују лаган, дугорочан извор горива, који ствара од 20-300 вата електричне енергије. Већина се ради о величини мале особе, а први прототипови летели су на свемирским броду Трансит-4А и 5БН1 / 2 у раним 60-има. Свемирски бродови Пионеер, Воиагер, Нев Хоризонс, Галилео и Цассини свирају Пу238 напајани РТГ-ови. Свемирска летелица Викинг 1 и 2 такође је имала РТГ-ове, као и дугорочни експерименти Аполло Лунар Сурфаце Екперимент Пацкаге (АЛСЕП) које су астронаути Аполона поставили на Месец. Амбициозна мисија повратка узорка на планету Плутон предложена је још 2003. године која би користила мали нуклеарни мотор.
Видео: шта је плутонијум у ствари?
Давид наставља да помиње неспорне опасности од плутонијума ...
Плутон јегадно ствари. То је јак алфа-емитер и веома токсичан метал. Ако се удише, излаже плућно ткиво врло високој локалној дози зрачења, уз ризик ризика од рака. Ако се прогута, неки облици плутонијума се накупљају у нашим костима, где могу да оштете механизам за формирање крви у телу и да униште хаос са ДНК. НАСА је историјски обећала шансу за лансирање неуспеха свемирске летелице Нев Хоризонс на 350 -1, која чак ни тада не би нужно срушила РТГ и пустила садржаних 11 килограма плутонијум-диоксида у околину. Узорковање обављено око одмаралишта Јужно Тихог оцеана горе поменутог поновног уласка Аполло 13 ЛМ у фазу успона из Лунарног модула, на пример, сугерише да поновним одласком РТГ-а НИЈЕ срушио контејнер, јер никад није пронађена контаминација плутонијумом. .
Па ипак, опасности од нуклеарне енергије често засјењују њену релативну сигурност и неизрециву корист:
Догађаји црног лабуда као што су Острво три миље, Чернобил и Фукушима послужили су за демонизацију свих нуклеарних ствари, баш као што је мишљење датхвеку грађани имали струју. Немајте на уму да постројења са угаљем стављају више пута еквивалент радиоактивном загађењу у атмосферу у облику олова210, полонијум214, плинови торијума и радона,сваки дан. Сигурносни детектори у нуклеарним електранама често се активирају током температурних инверзија због околних емисија у блиским постројењима ... зрачење је било део нашег окружења пре хладног рата и овде је да остане. Да цитирам Царл Саган, "Свемирска путовања су једна од најбољих употреба нуклеарног оружја о којима могу да се сјетим ..."
Па ипак, ту смо, са одређеним циљем у погледу испоруке нуклеарног „оружја“ потребног за напајање свемирских путовања…
Тренутно се НАСА суочава са дилемом која ће у наредној деценији ставити озбиљну заклопку на истраживање спољног соларног система. Као што је већ поменуто, тренутне резерве плутонијума су отприлике довољно за знатижељу Марс Сциенце Лаборатори, која ће садржати 4,8килограма плутонијум-диоксида и последњу велику и, можда, једну малу мисију спољног соларног система. МСЛ користи ММРТГ нове генерације („ММ“ значи Мулти-Миссион) који је дизајнирао Боеинг и који ће производити 125 вата до 14 година. Али, производња новог плутонијума била би тешка. Поново постављање плутонијумске линије било би дуготрајан процес и требало би можда деценију. Остале алтернативе засноване на нуклеарној бази заиста постоје, али не без казне и због ниске топлотне активности, хлапљивости, трошкова производње или кратког полуживота.
Импликације овог фактора могу бити тмурне и за путовани и беспилотни путник до свемирског система. Насупрот ономе што предлаже недавна Декадална анкета о планетарном истраживању 2011., имаћемо срећу да видимо многе од тих амбициозних “Баттлестар Галацтица- остварују се мисије спољног соларног система.
Земљишта, пупољци и подморнице на Европи, Титану и Енцеладусу ће добро функционисати изван Сунчевог домена и требаће јој да нуклеарне електране изврше посао ... супротно томе сонди Хуигенс Европске свемирске агенције, која је слетила на Титан након што је избачен са НАСА-ине свемирске летелице Цассини 2004. године, која је радила за неколико сати на батерији пре него што је подлегла темпрама од -179.5 Ц °, што представља леп балван дан на Сатурнусовом месецу.
Дакле, шта цивилизација свемирских фарми треба урадити? Свакако, опција „не иде у свемир“ није онаква какву желимо на столу, а варп или Фастер-Тхан-Лигхт покрећу сваки лош научни фантастични флицкр нигде у непосредној будућности. У [мом] изразито самоувереном погледу, НАСА има следеће могућности:
Користите друге изворе РТГ-а на пенал. Као што је претходно поменуто, други нуклеарни извори у облику изотопа Плутон, Торијум и Куријум постоје и могу се замислити уградити у РТГ; сви, међутим, имају проблема. Неки имају неповољан полуживот; други ослобађају премало енергије или опасних продирања гама зрака. Плутон238 има високу производњу енергије током значајног животног века, а емисије честица алфа лако се могу задржати.
Дизајнирајте нове иновативне технологије.Технологија соларних ћелија последњих је година доста напредовала, па је можда истраживање у орбити Јупитера могуће са довољно простора за сакупљање. БесмислениДух иПрилика Марс ровери (који су у својим спектрометрима садржавали куријеве изотопе!) Знатно су прешли своје одговарајуће датуме гаранције користећи соларне ћелије, а НАСА-ин свемирски брод Давн тренутно је у орбити око астероида Веста има иновативну технологију покретања јона.
Притисните за поновно покретање производње плутонијума. Опет, није вероватно или чак изводљиво да ће се то догодити у данашњем финансијском окружењу после хладног рата. Остале земље, попут Индије и Кине, желе да се „зауставе на нуклеарни погон“ да би разбиле своју зависност од нафте, али требаће времена да и један плићани плутони доведе до лансирања. Такође, енергетски реактори нису добри произвођачи Пу-а238. Посвећена продукција Пу238 захтевају или реакторе са високим неутронским флуксом или специјализоване „брзе“ реакторе посебно дизајниране за производњу изотрапа уранијума ...
На основу стварности производње нуклеарних материјала нивои финансирања за Пу238 поновно покретање производње застрашујуће је мало. НАСА се мора ослањати на ДОЕ за потребну инфраструктуру и знање, а решења проблема морају одговарати стварности у обе агенције.
А то је тмурна стварност храброг новог света без плутонијума који се суочава са НАСА-ом; можда ће решење доћи као комбинација неког или свега горе наведеног. Следећа деценија бит ће преплављена кризом и приликама ... плутонијум нам даје својеврсно Прометејево преговарање са његовом употребом; можемо или да направимо оружје и да се убијемо с њим или можемо да наследимо звезде.
Хвала Давиду Дицкинсону на употреби његовог одличног чланка; будите сигурни да прочитајте пуну верзију на његовој Астро Гуиз страници овде (и пратите Давида на Твиттеру @астрогуиз.) Такође погледајте овај чланак Емили Лакдавалла из Планетарног друштва о томе како је направљена РТГ јединица за Цуриосити.
„Постоје неки људи који се легитимно осећају да ово једноставно није приоритет, да нема довољно новца и то није њихов проблем. Али мислим да ако покушате да се повучете и погледате шуму, а не само појединачна стабла, ово је једна од ствари која нам је помогла да постанемо технолошка сила. Оно што смо урадили са роботским истраживањем свемира је нешто што људи не само у САД-у, већ и широм света, могу да погледају. “
- Ралпх МцНутт, планетарни научник са Лабораторија за примењену физику Универзитета Јохнс Хопкинс (АПЛ)
(Кредитна слика на врху © 2011 Тхеодоре Греи периодицтабле.цом; користи се уз дозволу.)
