A Mars Science Laboratory, amelyet három nappal ezelőtt, november 26-án, szombat reggel indítottak, jelenleg a Vörös Bolygó felé tart - egy közel kilenc hónapig tartó utazáson. Amikor 2012. augusztus első hetében érkezik, az MSL megkezdi a talaj és a légkör vizsgálatát a Gale-kráter belsejében, és keresni fogja a múlt élet legvékonyabb tippeit. És ellentétben a korábbi, napenergiával működtetett roverokkal, az MSL nukleáris energiájú lesz, és energiáját közel 8 kiló plutónium-238 bomlásával állítja elő. Ez potenciálisan évekig tovább fogja tartani a következő generációs rover működését ... de mi fogja táplálni a jövőbeli kutatási missziókat most, amikor a NASA már nem képes finanszírozni a plutónium előállítását?
A Pu-238 a radioaktív elem nem fegyverzetű izotópja, amelyet a NASA több mint 50 éve használ felfedező űrhajók üzemanyagához. A Voyagers, Galileo, Cassini… mindegyikének volt radioizotóp hőelektromos generátora (RTG), amely energiát generált a Pu-238-on keresztül. Az anyag azonban az 1980-as évek vége óta nem termelődik az Egyesült Államokban; az összes Pu-238-ot azóta Oroszországban gyártották. De most már elég egy vagy két küldetés marad, és a 2012. évi költségvetési terv még nem rendelkezik forrásokkal az Energiaügyi Minisztérium számára a termelés folytatásához.
Hol fog származni a jövőbeni üzemanyag? Hogyan hajtja végre a NASA a robot felfedezőinek következő sorozatát? (És miért nem érdekli több embert ez?)
Amatőr csillagász, tanár és blogger, David Dickinson az ez év elején írt informatív cikkben részletezte ezt a problémát. Íme néhány részlet a posztjáról:
________________
Ha elhagyjuk a tisztességes bolygónkat, a tömeg minden. Mivel a hely nagyon nehéz hely, szinte mindent, amire szüksége van, ideértve az üzemanyagot is, magával kell vinni. És igen, a több üzemanyag több tömeget jelent, több üzemanyagot jelent, azt jelenti ... nos, megkapod az ötletet. Ennek egyik módja a rendelkezésre álló napenergia felhasználása energiatermeléshez, de ez csak a belső napenergia rendszerben működik jól. Vessen egy pillantást a jövő hónapban Jupiter felé tartó Juno űrhajó napelemeire ... ezeknek kell lenniehatalmas annak érdekében, hogy kihasználhassuk a rendelkezésre álló viszonylag csekély napenergia teljesítményt ... mindez barátunknak az a fordított négyzet alakú törvénye miatt, amely minden dolgot az elektromágneses, a fényt is magában foglal.
Működtetni amélyhelyet igényelnie kell egy megbízható áramforráshoz. A problémák megoldása érdekében a Holdon vagy a Marson várhatóan végzett felszíni műveleteknek képeseknek kell lenniük az energia felhasználására hosszú ideig, napsütés nélkül; egy holdi előőrs például olyan éjszakákkal szembesül, amelyek körülbelül két Föld hete hosszúak. E célból a NASA történelmileg radioizotóp hőgenerátorokat (RTG-ket) használt elektromos „erőműként” hosszú távú űri missziókhoz. Ezek könnyű, hosszú távú üzemanyagot biztosítanak, 20-300 watt villamos energiát termelve. A legtöbbjük egy kicsi ember méretére vonatkozik, és az első prototípusok a 60-as évek elején repültek a Transit-4A & 5BN1 / 2 űrhajón. A Pioneer, a Voyager, a New Horizons, a Galileo és a Cassini űrhajók mindegyike a Pu238 meghajtású RTG-k. A Viking 1 és 2 űrhajóknak is vannak RTG-jük, csakúgy, mint az Apollo Holdi Felszíni Kísérleti Csomag (ALSEP) hosszú távú kísérletei, amelyeket az Apollo űrhajósok a Holdra helyeztek. 2003-ban még a Plútó bolygóra irányuló ambiciózus visszatérési missziót javasoltak, amely egy kis nukleáris motort hasznosított volna.
Videó: mi a valójában a plutónium?
David megemlíti a plutónium vitathatatlan veszélyeit is ...
A plutóniumcsúnya dolog. Ez egy erős alfa-emitter és egy nagyon mérgező fém. Belélegzése esetén a tüdőszövet nagyon magas helyi sugárterhelésnek van kitéve, és ezzel jár a rák kockázata. Lenyeléskor a plutónium bizonyos formái felhalmozódnak a csontokba, ahol károsíthatják a test vérképző mechanizmusát, és elpusztíthatják a DNS-t. A NASA történelmileg megkötötte annak esélyét, hogy a New Horizons űrhajó robbanásszerűen elinduljon 350: 1 arányban, amely még akkor sem lenne feltétlenül szakítani az RTG-t, és a benne lévő 11 kilogramm plutónium-dioxidot a környezetbe engedné. A fent említett Apollo 13 LM dél-csendes-óceáni pihenőhely körül elvégzett mintavétel például a Holdmodul emelkedési szakaszának újbóli belépésére utal arra, hogy az RTG újbóli belépése NEM szakította meg a tartályt, mivel még soha nem találtak plutónium-szennyeződést. .
A nukleáris energia veszélye azonban gyakran elhomályosítja annak relatív biztonságát és félreérthetetlen előnyeit:
A fekete hattyú eseményei, mint például a Három mérföldes sziget, Csernobil és Fukushima, mindent nukleáris módon demonizáltak, hasonlóan ahhoz a nézethez, hogy 19thszázadi polgárok villamos energiát fogyasztottak. Ne törődj vele, hogy a széntüzelésű növények sokszor ekvivalens radioaktív szennyeződést vezetnek a légkörbe ólom formájában210, polónium214, tórium- és radongázok,minden nap. Az atomerőművekben a biztonsági detektorokat gyakran bekapcsolják a hőmérsékleti inverziók során a közeli szénüzemi kibocsátások miatt. A sugárzás még a hidegháború előtt is része volt környezetünknek, és itt marad. Carl Sagan idézéséhez: „Az űrutazás az atomfegyverek egyik legjobb felhasználása, amire gondolok…”
Mégis itt vagyunk, határozottan véget vetve az űrutazáshoz szükséges nukleáris „fegyverek” szállításnak…
Jelenleg a NASA dilemmával szembesül, amely súlyos csillapító hatást gyakorol a külső Naprendszer feltárására az elkövetkező évtizedben. Mint már említettem, a jelenlegi plutónium-tartalék elég nagy ahhoz, hogy a Mars Science Laboratory kíváncsiságát elérje, amely 4,8 kilogramm plutónium-dioxidot tartalmaz, és egy utolsó nagy és talán egy kis külső Naprendszer küldetését. Az MSL egy új generációs MMRTG-t (az „MM” a Multi-Mission-t jelenti), amelyet a Boeing tervezett és amely 125 wattot képes előállítani akár 14 évig. De az új plutónium előállítása nehéz lenne. A plutónium-ellátó vezeték újraindítása hosszú folyamat, és talán egy évtizedig tart. Más nukleáris alapú alternatívák valóban léteznek, de nem büntetés nélkül sem alacsony hőhatás, illékonyság, termelési költségek, vagy rövid felezési ideje mellett.
Ennek a tényezőnek a következményei súlyosak lehetnek a személyzet és a pilóta nélküli űrutazás során is a külső Naprendszerhez. A közelmúltban a bolygók felfedezéséről szóló, 2011. évi évtizedes felmérés javaslatával összevetve szerencsések leszünk sok ambiciózus „Battlestar Galactica”- a külső Naprendszer küldetései megvalósulnak.
Az Európán, a Titanon és az Enceladuson található fedélzet, bolygó és merülő víz alatti jól működik, és a munka elvégzéséhez szükségük lesz az említett atomerőművekre… ellentétben áll az Európai Űrügynökség Huygens szondájával, amely a Titanon landolt. 2004-ben kiadták a NASA Cassini űrhajójából, amely kevés órát üzemeltetett akkumulátorral, mielőtt megbukott volna a -179,5 ° C-os hőmérsékleteknek, amelyek egy szép balzsam napot jelentenek a szaturnusz holdján.
Szóval, mit kell tennie egy űrkutató civilizációnak? Természetesen a „nem megy az űrbe” opciót nem akarjuk az asztalon, és a warp vagy a Faster-Than-Light minden rossz tudományos fantasztikus mozdulatot a közeljövőben sehol sem vezet. Az én nagy véleményem szerint a NASA a következő lehetőségekkel rendelkezik:
Használjon más RTG-forrásokat büntetéssel. Mint korábban említettük, léteznek más nukleáris források plutónium, torium és kurium izotópok formájában, és elképzelhetően beépíthetők az RTG-kbe; mindazonáltal problémák vannak. Néhányuknak kedvezőtlen felezési ideje van; mások túl kevés energiát bocsátanak ki vagy veszélyesen áthatoló gamma-sugarakat bocsátanak ki. Plutónium238 magas energiaszükséglettel rendelkezik egy észlelhető élettartam alatt, és alfa-részecske-kibocsátása könnyen korlátozható.
Tervezze meg az innovatív új technológiákat.A napelemes technológia az utóbbi években hosszú utat tett meg, így a Jupiter pályájára történő felfedezés talán elegendő gyűjtőterülettel képes. A fickóSzellem ésLehetőség A Mars hajtóművei (amelyekben a curium-izotópokat tartalmaztak a spektrométerükben!) Jóval túlteljesítik a megfelelő jótállási határidőket napelemek felhasználásával, és a NASA Dawn űrhajója, amely jelenleg a Vesta sport aszteroidát kering, innovatív ionmeghajtó technológia.
Nyomja meg a plutónium-termelés újraindítását. Ismét nem igazán valószínű, vagy nem is kivitelezhető, hogy ez megvalósuljon a mai hidegháború utáni pénzügyi helyzetben. Más országok, például India és Kína arra törekszenek, hogy „nukleáris üzembe lépjenek” az olajfüggőség megszüntetése érdekében, de időbe telik, amíg minden cseppfolyósított plutónium eljut az indítópadhoz. Az erőművi reaktorok szintén nem jó Pu gyártói238. A Pu. Dedikált produkciója238 vagy nagy neutronfluxusú reaktorokra, vagy kifejezetten transz-urán izotópok előállítására tervezett speciális „gyors” reaktorokra van szükség…
A nukleáris anyagok előállításának realitása alapján a Pu finanszírozásának mértéke238 a termelés újraindítása félelmetesen kicsi. A NASA-nak a szükséges infrastruktúrára és ismeretekre kell támaszkodnia a DOE-re, és a probléma megoldásainak illeszkedniük kell a két ügynökség valóságához.
És ez egy bátor új, plutónium-mentes világ komor valósága, amely a NASA-val szembesül; talán a megoldás a fentiek egy részének vagy mindegyikének kombinációjaként jön létre. A következő évtized válságokkal és lehetőségekkel teli lesz ... a plutónium egyfajta Promethean-akciót kínál nekünk annak használatával; fegyvereket építhetünk és megölhetjük magunkat, vagy örökíthetjük a csillagokat.
Köszönet David Dickinsonnak a kitűnő cikk felhasználásáért; feltétlenül olvassa el a teljes verziót az Astro Guyz webhelyén itt (és kövesse David-t a Twitteren @astroguyz.) Olvassa el Emily Lakdawalla, a The Planetary Society cikkét is arról, hogy miként készültek a kíváncsiság RTG egysége.
„Vannak olyan emberek, akik jogszerűen érzik úgy, hogy ez egyszerűen nem prioritás, hogy nincs elég pénz, és ez nem az ő problémájuk. De azt hiszem, ha megpróbál visszalépni és az erdőre, és nem csak az egyes fákra nézi, ez az egyik dolog, amely elősegítette számunkra, hogy technológiai erőművé váljunk. Amit mi tettünk a robotikus űrkutatással, az az, amit az emberek nemcsak az Egyesült Államokban, hanem az egész világon is felfigyelhetnek. "
- Ralph McNutt, a Johns Hopkins Egyetem Alkalmazott Fizikai Laboratórium (APL) bolygótudós
(Felső kép jóváírás © 2011 Theodore Gray periodictable.com; engedély felhasználásával.)
