Mars Science Laboratory, pokrenut prije tri dana ujutro u subotu, 26. studenog, trenutno je na putu za Crvenu planetu - putovanje koje će trajati gotovo devet mjeseci. Kada dođe prvi tjedan kolovoza 2012. godine, MSL će započeti istraživanje tla i atmosfere unutar Gale Cratera, tražeći najsitnije naznake prošloga života. A za razliku od prethodnih rovera koji su radili na solarnoj energiji, MSL će imati nuklearni pogon, proizvodeći svoju energiju propadanjem gotovo 8 kilograma plutonija-238. To će potencijalno zadržati rover nove generacije godinama… ali što će potaknuti buduće istraživačke misije sada kada NASA više neće moći financirati proizvodnju plutonija?
Pu-238 je izotop radioaktivnog elementa bez oružja koji NASA koristi više od 50 godina za gorivo svemirskim brodovima. Voyagers, Galileo, Cassini ... svi su imali radioizotopne termoelektrične generatore (RTGs) koji su stvarali snagu putem Pu-238. Ali tvar se u SAD-u ne proizvodi od kraja 1980-ih; svi Pu-238 od tada se proizvode u Rusiji. Ali sada nam je ostalo još samo jedna ili dvije misije, a proračunskim planom za 2012. godinu još nije predviđeno financiranje Ministarstva za energetiku za nastavak proizvodnje.
Odakle će dolaziti gorivo u budućnosti? Kako će NASA napajati svoj sljedeći niz robotskih istraživača? (A zašto to više nije zabrinuto zbog toga?)
Amaterski astronom, učitelj i bloger David Dickinson detaljno je opisao ovu zagonetku u informativnom članku napisanom početkom ove godine. Evo nekoliko ulomaka iz njegovog posta:
________________
Kad napuštamo naš fer planet, masa je sve. Budući da je prostor grub, morate sa sobom ponijeti gotovo sve što vam treba, uključujući gorivo. I da, više goriva znači veću masu, znači više goriva, znači ... pa, shvatili ste. Jedan od načina za to je korištenje raspoložive solarne energije za proizvodnju energije, ali to djeluje dobro samo u unutarnjem Sunčevom sustavu. Pogledajte solarne ploče na svemirskom brodu Juno koji slijedi za Jupiter sljedećeg mjeseca ... te stvari moraju bitiogroman kako bismo iskoristili relativno slabu solarnu snagu koja mu je dostupna ... sve je to zbog našeg prijatelja zakon obrnutog kvadrata koji upravlja svim stvarima, uključujući i elektromagnetsku svjetlost.
Da djeluje u okolini gradadubokoprostora, trebate pouzdan izvor napajanja. Za složene probleme, sve potencijalne površinske operacije na Mjesecu ili Marsu moraju biti u mogućnosti koristiti energiju za dugo razdoblje rada bez sunca; Na primjer, lunarna ispostava suočena je, primjerice, s noćima koje traju oko dva zemaljska tjedna. U tu svrhu, NASA je povijesno koristila Radioizotopne termalne generatore (RTG-ove) kao električnu „elektranu“ za dugoročne svemirske misije. Oni osiguravaju lagan, dugotrajan izvor goriva, koji generiraju od 20-300 vata električne energije. Većina se radi o veličini male osobe, a prvi prototipovi letjeli su na svemirskim brodu Transit-4A i 5BN1 / 2 u ranim 60-ima. Svemirski brodovi Pioneer, Voyager, New Horizons, Galileo i Cassini sviraju Pu238 pogonom RTG-ova. Svemirska letjelica Viking 1 i 2 također je imala RTG-ove, kao i dugoročni pokusi Apollo Lunar Surface Experiment Package (ALSEP) koje su astronauti Apolona smjestili na Mjesec. Čak je 2003. predložena ambiciozna misija vraćanja na planet Pluton koja bi koristila mali nuklearni motor.
Video: kakav je zapravo plutonij?
David nastavlja spominjati nesporne opasnosti od plutonija ...
Pluton jegadan stvari. To je snažan alfa-odašiljač i vrlo toksičan metal. Ako se udiše, izlaže plućno tkivo vrlo visokoj lokalnoj dozi zračenja, što predstavlja rizik od raka. Ako se progutaju, neki se oblici plutonija nakupljaju u našim kostima, gdje može oštetiti mehanizam za stvaranje krvi u tijelu i uništiti pustoš s DNK. NASA je povijesno rezultirala šansom lansiranja svemirske letjelice New Horizons na rangu od 350 do 1, koja čak i tada ne bi nužno srušila RTG i pustila sadržanih 11 kilograma plutonijevog dioksida u okoliš. Primjerice, uzorkovanje provedeno oko počivališta južnog Tihog oceana gore spomenutog Apollo 13 LM ponovnog ulaska u fazu uspona iz Lunarnog modula, na primjer, sugerira da ponovno ulazak u RTG nije uništio spremnik, jer nikad nije pronađena kontaminacija plutonijem. ,
Pa ipak, opasnosti nuklearne energije često zasjenjuju njenu relativnu sigurnost i neizrecivu korist:
Događaji crnog labuda kao što su Ostrvo Tri milje, Černobil i Fukušima poslužili su za demoniziranje nuklearnih stvari, slično mišljenju 19thstoljeća građani imali struju. Nemajte na umu da postrojenja koja se aktiviraju na ugljen stavljaju mnogostruko ekvivalent radioaktivne kontaminacije u atmosferu u obliku olova210, polonij214, plinovi torija i radona,svaki dan, Sigurnosni detektori u nuklearnim postrojenjima često se pokreću tijekom temperaturnih inverzija zbog okolnih emisija u postrojenju ugljena… zračenje je bilo dio našeg okoliša prije hladnog rata i tu je da ostane. Da citiram Carla Sagana, "Svemirska putovanja su jedna od najboljih korištenja nuklearnog oružja koje se mogu sjetiti ..."
Pa ipak, tu smo s točno određenim pogledom na opskrbu nuklearnim „oružjem“ potrebnim za napajanje svemirskih putovanja…
Trenutno se NASA suočava s dilemom koja će u narednom desetljeću staviti ozbiljnu zaklopku na istraživanje vanjskog solarnog sustava. Kao što je spomenuto, trenutne rezerve plutonija približno su dovoljne za znatiželju Mars Science Laboratoryja koja će sadržavati 4,8kilograma plutonijevog dioksida i posljednju veliku i možda jednu malu vanjsku misiju Sunčevog sustava. MSL koristi MMRTG nove generacije ("MM" znači Multi-Mission) dizajniran od strane Boeinga koji će proizvoditi 125 vata do 14 godina. No, proizvodnja novog plutonija bila bi teška. Ponovno pokretanje plutonijske opskrbne linije bilo bi dugotrajan proces i moglo bi potrajati desetak godina. Ostale alternative utemeljene na nuklearnoj bazi postoje, ali ne bez kazne, bilo zbog niske toplinske aktivnosti, hlapljivosti, troškova proizvodnje ili kratkog poluživota.
Posljedice ovog faktora mogu biti tmurne i za put kojom putuje i čovjek bez posade prema vanjskom Sunčevom sustavu. Nasuprot onome što predlaže nedavna Dekadalna anketa o planetarnom istraživanju 2011., mi ćemo imati sreću da vidimo mnoge od tih ambicioznih “Battlestar Galactica- ostvaruju se misije vanjskog solarnog sustava.
Zemljišta, bubnjevi i podmornice na Europa, Titanu i Enceladusu dobro će raditi izvan Sunčeve domene i trebat će joj spomenute nuklearne elektrane da bi dovršile posao ... suprotno tome sondi Huygens Europske svemirske agencije koja je nakon što je sletila na Titan izbačen s NASA-inog svemirskog broda Cassini 2004. godine, koji je djelovao oskudnih sati na bateriji prije nego što je podlegao tempima od -179,5 C °, što predstavlja lijep blag dan na Saturnusovome mjesecu.
Dakle, što civilizacija svemirskih farmi treba učiniti? Svakako, opcija "ne ide u svemir" nije onakva kakvu želimo na stolu, a warp ili Faster-Than-Light pokreću svaki loš znanstveni fantastični zamah nigdje u neposrednoj budućnosti. U [mom] vrlo uvjerenom pogledu, NASA ima sljedeće mogućnosti:
Koristite ostale RTG izvore po kazni, Kao što je prethodno spomenuto, drugi nuklearni izvori u obliku izotopa Pluton, Torijum i Kurij postoje i mogu se zamisliti ugraditi u RTG; svi, međutim, imaju problema. Neki imaju nepovoljan poluživot; drugi ispuštaju premalo energije ili opasnih prodiranja gama zraka. plutonijum238 ima visoku potrošnju energije tijekom značajnog životnog vijeka, pa se emisije alfa čestica mogu lako zadržati.
Dizajnirajte inovativne nove tehnologije.Tehnologija solarnih ćelija dostigla je posljednjih godina, pa je možda istraživanje u orbiti Jupitera moguće s dovoljno prostora za sakupljanje. GlupDuh iPrilika Marsovi roveri (koji su u svojim spektrometarima sadržavali kurijeve izotope!) Upotrijebili su odgovarajuće datume jamstva pomoću solarnih ćelija, a NASA-in svemirski brod trenutno je u orbiti oko asteroida Vesta ima inovativnu tehnologiju pokretanja iona.
Pritisnite za ponovno pokretanje proizvodnje plutonija. Opet, nije toliko vjerojatno ili čak izvodljivo da će se to dogoditi u današnjem financijskom napregnutom okruženju nakon hladnog rata. Ostale zemlje, poput Indije i Kine, žele "ugasiti nuklearno oružje" kako bi razbile svoju ovisnost o nafti, ali trebat će neko vrijeme da plutonij s poteškoćama dođe do lansirne ploče. Također, reaktorima snage nisu dobri proizvođači Pu238, Posvećena proizvodnja Pu238 zahtijevaju bilo reaktore s visokim neutronskim fluksom ili specijalizirane "brze" reaktore posebno dizajnirane za proizvodnju izotrata urana
Na temelju stvarnosti proizvodnje nuklearnih materijala, razine financiranja Pu238 ponovno pokretanje proizvodnje zastrašujuće su malene. NASA se mora oslanjati na DOE za potrebnu infrastrukturu i znanje, a rješenja problema moraju se uklopiti u stvarnost obje agencije.
A to je tmurna stvarnost hrabrog novog svijeta bez plutonija koji se suočava s NASA-om; možda će rješenje doći kao kombinacija nekih ili svega navedenog. Sljedeće desetljeće bit će prekriveno krizom i prilikama ... plutonij nam daje svojevrsnu Prometejsku pogodbu s njegovom uporabom; možemo ili izgraditi oružje i ubiti se s njim ili možemo naslijediti zvijezde.
Hvala Davidu Dickinsonu na korištenju njegovog izvrsnog članka; svakako pročitajte cijelu verziju na njegovoj stranici Astro Guyz ovdje (i pratite Davida na Twitteru @astroguyz.) Pogledajte i ovaj članak Emily Lakdawalla iz Planetarnog društva o tome kako je napravljena RTG jedinica za znatiželju.
"Postoje neki ljudi koji se legitimno smatraju da ovo jednostavno nije prioritet, da nema dovoljno novca i to nije njihov problem. Ali mislim da ako pokušate odstupiti i pogledati šumu, a ne samo pojedinačna stabla, ovo je jedna od stvari koja nam je pomogla da postanemo tehnološka sila. Ono što smo napravili s robotskim istraživanjem svemira je nešto što ljudi mogu pogledati ne samo u SAD-u, već i širom svijeta. "
- Ralph McNutt, planetarni znanstvenik u Laboratoriji za primijenjenu fiziku Sveučilišta Johns Hopkins (APL)
(Gornja kreditna slika © 2011 Theodore Gray periodictable.com; koristi se s dopuštenjem.)
