Марсовата научна лаборатория, стартирана преди три дни сутринта на събота, 26 ноември, в момента е на път към Червената планета - пътешествие, което ще отнеме близо девет месеца. Когато пристигне първата седмица на август 2012 г., MSL ще започне да изследва почвата и атмосферата в Гале Кратер, търсейки най-малките намеци от миналия живот. И за разлика от предишните роувъри, работещи със слънчева енергия, MSL ще работи с ядрена енергия, генерирайки своята енергия чрез разпадането на близо 8 килограма плутоний-238. Това потенциално ще задържи роувъра от следващото поколение в продължение на години ... но какво ще подхранва бъдещите проучвателни мисии сега, когато НАСА може вече да не може да финансира производството на плутоний?
Pu-238 е изотоп на радиоактивния елемент без оръжие, използван от НАСА в продължение на 50 години за зареждане на космически кораби за проучване. Вояджърс, Галилео, Касини ... всички имаха радиоизотопни термоелектрични генератори (RTGs), които генерираха енергия чрез Pu-238. Но веществото не е в производство в САЩ от края на 80-те години; всички Pu-238 оттогава са произведени в Русия. Но сега са ни останали само една или две мисии, а бюджетният план за 2012 г. все още не предвижда финансиране за Министерството на енергетиката да продължи производството.
Откъде ще идва бъдещото гориво? Как НАСА ще захранва следващата си гама от роботизирани изследователи? (И защо повече хора не са загрижени за това?)
Любителският астроном, учител и блогър Дейвид Дикинсън подробно разгледа тази главоблъсканица в информативна статия, написана по-рано тази година. Ето някои откъси от неговия пост:
________________
Когато напускаме нашата справедлива планета, маса е всичко. Космосът е тежък, трябва да носите със себе си почти всичко необходимо, включително гориво. И да, повече гориво означава повече маса, означава повече гориво, означава ... е, вие разбирате идеята. Един от начините за това е да се използва наличната слънчева енергия за производство на енергия, но това работи добре само във вътрешната слънчева система. Обърнете внимание на слънчевите панели на космическия кораб „Юнона“ за Юпитер следващия месец… тези неща трябва да бъдатогромен за да се възползваме от сравнително немощната слънчева мощност, достъпна за нея ... това е всичко заради нашия приятел, обратния квадратен закон, който управлява всички неща, включени в електромагнитната, включена светлина.
Да работи в околностите наДълбокпространство, имате нужда от надежден източник на енергия. За да се усложнят проблемите, всички потенциални повърхностни операции на Луната или Марс трябва да могат да използват енергия за дълги периоди на работа без слънце; лунната застава би се изправила срещу нощи, които са около две земни седмици, например. За тази цел НАСА исторически използва радиоизотопни термични генератори (RTGs) като електрическа „електроцентрала“ за дългосрочни космически мисии. Те осигуряват лек, дългосрочен източник на гориво, генериращ от 20-300 вата електроенергия. Повечето са с размерите на малък човек, а първите прототипи са летели на космическия кораб Transit-4A & 5BN1 / 2 в началото на 60-те. Космическите кораби Pioneer, Voyager, New Horizons, Galileo и Cassini спортуват Pu238 захранвани RTG. Космическият апарат Viking 1 и 2 също имаше RTG, както и дългосрочните експерименти с лунен повърхностен експеримент на Apollo (ALSEP), които астронавтите Аполон поставиха на Луната. През 2003 г. дори беше предложена амбициозна мисия за връщане на планетата Плутон, която би използвала малък ядрен двигател.
Видео: какво всъщност е плутоний?
Дейвид продължава да споменава неоспоримите опасности от плутония ...
Плутоний егаден неща. Това е силен алфа-излъчвател и силно токсичен метал. При вдишване, той излага белодробната тъкан на много висока локална радиационна доза с присъстващия риск от рак. При поглъщане някои форми на плутоний се натрупват в костите ни, където може да повреди кръвообразуващия механизъм на тялото и да унищожи пораженията с ДНК. НАСА исторически бе свързана с шанс за изстрелване на космическия кораб „New Horizons“ при 350 до 1 срещу, което дори тогава не би трябвало да разруши RTG и да изпусне съдържащите се 11 килограма плутониев диоксид в околната среда. Проби, проведени около мястото за почивка в Южен Тихоокеански регион на гореспоменатия Apollo 13 LM, повторно влизане в етапа на изкачване на Лунния модул, например, предполага, че повторното изтичане на RTG НЕ е разрушило контейнера, тъй като досега не е открито замърсяване с плутоний. ,
И все пак опасностите от ядрената енергия често засенчват нейната относителна безопасност и безпогрешна полза:
Събитията с черния лебед като остров Три мили, Чернобил и Фукушима служат за демонизиране на всички ядрени неща, подобно на мнението, че 19татавек гражданите са имали ток. Няма значение, че въглищните инсталации излагат многократно еквивалента на радиоактивно замърсяване в атмосферата под формата на олово210, полоний214, ториеви и радонови газове,всеки ден, Детекторите за безопасност в ядрените централи често се задействат по време на температурни инверсии поради близките емисии на въглищни инсталации ... радиацията беше част от нашата среда още преди Студената война и е тук, за да остане. За да цитирам Карл Сагън, „Космическото пътуване е едно от най-добрите приложения на ядрените оръжия, за които се сещам ...“
И все пак тук сме, с определен край с оглед на доставката на ядрени „оръжия“, необходими за захранване на космическите пътувания…
В момента НАСА е изправена пред дилема, която ще постави сериозен амортисьор при проучването на външната слънчева система през следващото десетилетие. Както споменахме, настоящите резерви на плутоний стоят приблизително достатъчно за любопитството на научната лаборатория на Марс, което ще съдържа 4,8килограма плутониев диоксид и една последна голяма и може би една малка мисия на външната слънчева система. MSL използва MMRTG от ново поколение („MM“ означава „Multi-Mission“), проектиран от Boeing, който ще произвежда 125 вата до 14 години. Но производството на нов плутоний би било трудно. Рестартирането на линията за доставка на плутоний би било дълъг процес и отнема може би десетилетие. Други алтернативи на ядрена основа наистина съществуват, но не без неустойка или при ниска топлинна активност, нестабилност, разход в производството или кратък полуживот.
Последиците от този фактор могат да бъдат мрачни както за пътуване с пилотиран, така и за безпилотен космос към външната Слънчева система. Срещу това, което предлага последното Десетилетно проучване за планетарно проучване през 2011 г., ще имаме късмета да видим много от тези амбициозни “Battlestar Galactica”- изпълняват се мисии за външна слънчева система.
Кацателите, баловете и потопяемите на Европа, Титан и Енцелад ще работят добре извън областта на Слънцето и ще се нуждаят от атомните електроцентрали, за да свършат работата ... контрастират това със сондата на Хайгенс на Европейската космическа агенция, която кацна на Титан след като бе освободен от космическия кораб Cassini на НАСА през 2004 г., който работеше за оскъдни часове на батерията, преди да се поддаде на темповете от -179.5 C °, които представляват хубав бален ден на луната на Сатурна.
И така, какво трябва да направите цивилизация в космическото пространство? Разбира се, опцията „да не отидем в космоса“ не е тази, която искаме на масата, а деформация или по-бърз от светлината задейства ала всяко лошо научнофантастично трептене няма никъде в близко бъдеще. Според [моето] силно убедено мнение, НАСА има следните опции:
Използвайте други източници на RTG при наказание, Както бе споменато по-горе, други ядрени източници под формата на изотопи на плутоний, торий и курий съществуват и могат да бъдат интегрирани в RTG; всички обаче имат проблеми. Някои имат неблагоприятен полуживот; други отделят твърде малко енергия или опасни проникващи гама-лъчи. плутоний238 има високо енергийно производство през значителен период от време и емисиите на алфа-частици могат лесно да се съдържат.
Проектирайте иновативни нови технологии.През последните години технологията на слънчевите клетки достигна дълъг път, поради което може би проучването до орбитата на Юпитер е възможно с достатъчно площ за събиране. Пъпкатадух иOpportunity Марсоходите (които съдържаха изотопи на Curium в своите спектрометри!) Направиха доста повече от съответните им гаранционни дати, използвайки соларни клетки, а космическият апарат на НАСА „Зората“ в момента обикаля около астероида Vesta Sports иновативна технология за задвижване на йони.
Натиснете, за да рестартирате производството на плутоний. Отново не е толкова вероятно или дори възможно да се случи това в днешната финансово обвързана среда след Студената война. Други страни, като Индия и Китай, се стремят да „ядрят“, за да прекъснат зависимостта си от петрола, но ще отнеме известно време, докато плутонийът с понижение ще достигне стартовата площадка. Също така силовите реактори не са добри производители на Pu238, Специално производство на Pu238 изисква или реактори с висок неутронен поток, или специализирани „бързи“ реактори, специално проектирани за производство на транс-уран изотопи ...
Въз основа на реалността на производството на ядрени материали нивата на финансиране за Pu238 рестартирането на производството е плашещо малко. НАСА трябва да разчита на DOE за необходимата инфраструктура и знания, а решенията на проблема трябва да отговарят на реалностите в двете агенции.
И това е мрачната реалност на един смел нов свят без плутоний, изправен пред НАСА; може би решението ще дойде като комбинация от някои или всички по-горе. Следващото десетилетие ще бъде изпълнено с криза и възможности ... плутоний ни дава един вид прометейска сделка с неговото използване; можем или да изградим оръжие и да се самоубием с него, или можем да наследим звездите.
Благодаря на Дейвид Дикинсън за използването на отличната му статия; не забравяйте да прочетете пълната версия на неговия сайт Astro Guyz тук (и следвайте Дейвид в Twitter @astroguyz.) Вижте и тази статия на Емили Лакдавала от Планетарното общество за това как е направена RTG единицата за любопитство.
„Има хора, които легитимно смятат, че това просто не е приоритет, че няма достатъчно пари и това не е техен проблем. Но мисля, че ако се опитате да отстъпите назад и да разгледате гората, а не само отделните дървета, това е едно от нещата, които ни помогнаха да се превърнем в технологична централа. Това, което направихме с роботизираното космическо проучване, е нещо, което хората не само в САЩ, но и по целия свят могат да търсят. “
- Ралф МакНът, планетарен учен от лабораторията по приложна физика на университета Джон Хопкинс (APL)
(Кредит за най-високо изображение © 2011 Теодор Грей periodictable.com; използва се с разрешение.)
