Крај НАСА-иног недостатка плутонијума можда је на видику. У понедељак, 18. мартатх, Шеф НАСА-иног одељења за планетарне науке Јим Греен, објавио је да је производња Плутон-238 (Пу-238) од стране Министарства енергетике Сједињених Држава (ДОЕ) тренутно у тестним фазама што доводи до поновног покретања производње у пуној мери.
"До краја календарске године имаћемо комплетан план од Министарства енергетике о томе како ће они моћи да испуне наше потребе од 1,5 до 2 килограма годишње." Рекао је Греен у 44. годинитх Лунарна и планетарна научна конференција одржана је у Воодландсу у Тексасу прошлог понедјељка.
Ова вест не стиже прерано. Раније смо писали о надолазећем недостатку плутонијума и последицама које то има за будућа истраживања дубоког свемира. Соларна снага је адекватна у већини случајева када истражујете унутрашњи соларни систем, али када изађете ван астероидног појаса, потребна вам је нуклеарна енергија да бисте то учинили.
Производња изотопа Пу-238 била је сретна последица хладног рата. Први пут произведен од Глен Сеаборга 1940. године, изотоп плутонијума (-239) оружја произведен је бомбардовањем нептунијума (који је сам продукт распада уранијума-238) са неутронима. Користите исти циљни изотоп Нептуниума-237 у брзом реактору, а резултат је Пу-238. Пу-238 производи 280 пута већу температуру од распада од 560 вата по килограму у односу на степен оружја Пу-239 и идеалан је као компактан извор енергије за истраживање свемира.
Од 1961. године лансирано је више од 26 америчких свемирских летелица које носе вишенамјенске радиоизотопске термоелектричне генераторе (ММРТГ или раније РТГ-ове) као изворе енергије и истражују сваку планету осим Меркура. РТГ-ове су користили научни пакети Аполонових лунарних површинских експеримената (АЛСЕП) које су астронаути оставили на Месецу, а Цассини, Марс Цуриосити и Нев Хоризонс кренули су да истражују Плутон у јулу 2015. и сви су нуклеарни.
РТГ-ови са погоном на плутонијум су само технологија коју тренутно користимо може да изводи дубинско истраживање свемира. НАСА-ин свемирски брод Јуно први ће пут стићи до Јупитера 2016. године без употребе РТГ-а на нуклеарни погон, али за то ће требати да користе 3 огромна соларна панела величине 2,7 к 8,9 метара.
Проблем је у томе што је производња плутонија у Сједињеним Државама престала 1988. са завршетком хладног рата. Колико је нагомилано НАСА и ДОЕ Плутон-238, али се нагађа да је имао највише за још једну велику мисију класе заставе и можда малу мисију извиђачких класа. Поред тога, једном када се произведе плутонијум-239 оружја, више га не треба прерадити у жељени изотоп Пу-238. Путонијум који тренутно покреће Цуриосити преко површине Марса купљен је од Руса, а тај извор завршио је 2010. Нев Хоризонс опремљен је резервним ММРТГ који је направљен за Цассини, а лансиран је 1999. године.
Као додатни бонус, мисије са плутонијумом често превазилазе и очекивања. На пример, свемирска летјелица Воиагер 1 и 2 имала је првобитно трајање мисије од пет година и сада се очекује да настави добро у својој петој деценији рада. Марс Цуриосити не трпи проблеме „прашњавих соларних панела“ који плијене Духом и Приликом и могу дјеловати током дуге марсовске зиме. Узгред, док ровери Спирит анд Оппортунити нису били нуклеарни, је употребљавају сићушне пелете плутонијум-оксида у својим зглобовима да остану топле, као и радиоактивни куријум за обезбеђивање извора неутрона у својим спектрометарима. Могуће је чак да било која ванземаљска интелигенција налети на пет свемирских летелица које беже из нашег Сунчевог система (Пионеер 10 и 11, Воиагерс 1 и 2, Нев Хоризонс) може замислити свој одлазак са Земље мерењем пропадања њиховог извора енергије плутонијума. (Пу-238 има полуживот од 87,7 година и на крају пропада након преласка кроз дуги низ кћерских изотопа у олово-206).
Тренутни производни циклус Пу-238 обавиће се у Националној лабораторији Оак Ридге (ОРНЛ) користећи свој изотопски реактор високог флукса (ХФИР). „Стари“ Пу-238 се такође може оживјети додавањем ново произведеног Пу-238.
"За сваких 1 килограм заиста оживимо два килограма старијег плутонијума мешајући га ... то је критични део нашег процеса да би могли да искористимо постојећу залиху у енергетској густини какву желимо", рекао је Греен за недавно планирање истраживања Марса одбор.
Ипак, потпуна циљна производња од 1,5 килограма годишње може бити мало слободна. У контексту, Марс ровер Цуриосити користи 4,8 килограма Пу-238, а Нев Хоризонс 11 килограма. Ниједна мисија на вањске планете није напустила Земљу од покретања Цуриоситија у новембру 2011. године, а следећа мисија која ће вероватно имати РТГ је предложени ровер Марс 2020. Идеје на табли за цртање, као што су то језеро Титан и мисија Јупитер Ици Моонс, све би биле нуклеарне.
Упоредо са новом производњом плутонијума, НАСА планира да до 2016. постави и два нова РТГ-а названа Адванцед Стирлинг Радиоисотопе Генераторс (АСРГ). Иако је ефикаснији, АСРГ можда неће увек бити уређај по избору. На пример, Цуриосити користи своју отпадну топлоту ММРТГ за одржавање инструмената топлим путем фреонске циркулације. Радозналост је такође морала да испушта отпадну топлотну енергију произведену од 110-ватног генератора док се хладила у својој аеро-шкољци на путу за Марс.
И наравно, ту су и додатне мере предострожности које долазе с покретањем нуклеарног корисног оптерећења. Председник Сједињених Држава морао је да се одјави за покретање куриозитета са свемирске обале Флориде. Покретање Цассинија, Нев Хоризонс-а и Цуриосити-а све је довело до расејања демонстраната, као и било чега што је повезано са нуклеарним силама. Нема везе да електране на угаљ производе радиоактивни полонијум, радон и торијум као нежељени нуспроизвод дневно.
Споменуто лансирање није без опасности, мада с ризицима који се могу ублажити и управљати. Једна од најозлоглашенијих свемирских нуклеарних несрећа догодила се рано у америчком свемирском програму уз губитак РТГ-овог сателита Трансит-5БН-3 крај обала Мадагаскара, убрзо након лансирања 1964. И када је Аполло 13 морао да прекине и кад би се вратили на Земљу, астронаути су били усмерени да се ископају Водолија Следећи модул заједно са својим нуклеарним научним експериментима намењен је површини Месеца у Тихом океану близу острва Фиџи. (Не говоре вам то у филму) Неко се пита да ли би било исплативо „ускрснути“ овај РТГ са океанског дна за будућу свемирску мисију. На претходним лансираним нуклеарним снагама, као што су Нев Хоризонс, НАСА је поставила шансу за "лансирну несрећу која би могла пустити плутонијум" на 350-1 против Чак и тада, оклопљени РТГ је "прекомерно пројектован" да би преживео експлозију и удар са водом.
Али ризици су вредни добитака у погледу нових открића Сунчевог система. У храброј новој будућности истраживања свемира, поновно покретање производње плутонијума у мирољубиве сврхе даје нам наду. Да парафразирамо Царла Сагана, свемирска путовања су једна од најбољих употреба нуклеарне фисије о којој можемо размишљати!
