Mars Science Laboratory, která byla zahájena před třemi dny ráno v sobotu 26. listopadu, je v současné době na cestě k Rudé planetě - cesta, která bude trvat téměř devět měsíců. Až přijde první týden v srpnu 2012, MSL začne zkoumat půdu a atmosféru v kráteru Gale a hledat nejmenší náznaky minulého života. A na rozdíl od předchozích roverů, které využívaly sluneční energii, bude MSL poháněn jadernou energií a generuje svou energii rozkladem téměř 8 liber plutonia 238. To potenciálně udrží příští generaci běžet roky ... ale co bude pohánět budoucí průzkumné mise teď, když NASA již nebude schopna financovat výrobu plutonia?
Pu-238 je izotop radioaktivního prvku bez zbraně, který NASA používá více než 50 let k podpoře průzkumné kosmické lodi. Voyagers, Galileo, Cassini… všichni měli radioizotopové termoelektrické generátory (RTG), které vyráběly energii přes Pu-238. Tato látka se však v USA nevyráběla od konce 80. let; vše Pu-238 se od té doby vyrábí v Rusku. Nyní však zbývá už jen dost pro jednu nebo dvě další mise a rozpočet na rok 2012 zatím nepřiděluje finanční prostředky ministerstvu energetiky, aby pokračovalo ve výrobě.
Odkud pochází budoucí palivo? Jak bude NASA pohánět další řadu robotických průzkumníků? (A proč se o to více lidí nezajímá?)
Amatérský astronom, učitel a bloger David Dickinson se podrobně informoval o tomto hlavolamu v informativním článku napsaném začátkem tohoto roku. Zde jsou některé výňatky z jeho příspěvku:
________________
Když opouštíme naši spravedlivou planetu, hmotnost je všechno. Vesmír je drsné místo, musíte přinést téměř vše, co potřebujete, včetně paliva, s sebou. A ano, více paliva znamená více hmoty, znamená více paliva, znamená ... no, máte představu. Jedním ze způsobů, jak to obejít, je využití dostupné sluneční energie pro výrobu energie, ale to funguje dobře pouze ve vnitřní sluneční soustavě. Podívejte se na solární panely na kosmické lodi Juno určené pro Jupiter příští měsíc ... tyhle věci musí býtobrovský aby bylo možné využít relativně slabého solárního příkonu, který má k dispozici ... to je vše kvůli našemu příteli, inverzní čtvercový zákon, který upravuje všechny věci elektromagnetické, včetně světla.
Provozovat v okolíhlubokýprostor, potřebujete spolehlivý zdroj energie. Aby se problémy ještě zhoršily, musí být případné povrchové operace na Měsíci nebo na Marsu schopny využívat energii po dlouhou dobu provozu bez slunce; například měsíční základna bude čelit noci, které jsou například asi dva týdny Země. Za tímto účelem NASA historicky používala tepelné generátory radioizotopů (RTG) jako elektrickou „elektrárnu“ pro dlouhodobé vesmírné mise. Poskytují lehký, dlouhodobý zdroj paliva, vyrábějící 20 až 300 W elektřiny. Většina z nich se týká velikosti malého člověka a první prototypy létaly na kosmické lodi Transit-4A a 5BN1 / 2 na počátku 60. let. Kosmická loď Pioneer, Voyager, New Horizons, Galileo a Cassini všechny sportovní Pu238 poháněné RTG. Kosmická loď Viking 1 a 2 měla také RTG, stejně jako dlouhodobé experimenty Apollo Lunar Surface Experimental Package (ALSEP), které astronomové Apollo umístili na Měsíc. V roce 2003 byla dokonce navržena ambiciózní vzorová návratová mise na planetu Pluto, která by využila malý jaderný motor.
Video: co je to opravdu plutonium?
David dále zmiňuje nepopiratelná nebezpečí plutonia…
Plutonium jeošklivý věci. Je to silný alfa-emitor a vysoce toxický kov. Při vdechnutí vystavuje plicní tkáň velmi vysoké lokální radiační dávce s přítomným rizikem rakoviny. Při požití se v našich kostech hromadí některé formy plutonia, které mohou poškodit mechanismus tvorby krve v těle a zničit DNA. NASA historicky zavěšila šanci na selhání vypuštění kosmické lodi New Horizons při 350: 1 proti, což by ani potom nutně neprotrhlo RTG a neuvedlo do životního prostředí 11 kilogramů plutonium dioxidu. Odběr vzorků prováděný kolem klidového místa jižního Tichomoří výše uvedeného opětovného vstupu Apollo 13 LM do stádia výstupu Lunárního modulu například naznačuje, že opakovaný pokus o RTG NEPORUŠIL kontejner, protože nebyla nikdy zjištěna kontaminace plutonia. .
Přesto nebezpečí jaderné energie často zastíní její relativní bezpečnost a nezaměnitelný přínos:
Události černé labutě, jako je ostrov Three Mile Island, Černobyl a Fukušima, sloužily k démonizaci všech jaderných věcí, podobně jako názor, že 19tisobčané století měli elektřinu. Nevadí, že rostliny spalující uhlí dávají mnohokrát ekvivalent radioaktivní kontaminace do atmosféry ve formě olova210, polonium214, thoriové a radonové plyny,každý den. Bezpečnostní detektory v jaderných elektrárnách se často spouští během teplotních inverzí v důsledku emisí blízkých uhelných elektráren ... záření bylo součástí našeho prostředí ještě před studenou válkou a je zde, aby zůstalo. Chcete-li citovat Carla Sagana, „Vesmírné cestování je jedním z nejlepších využití jaderných zbraní, na které si vzpomenu…“
Přesto jsme zde, s určitým cílem v dohledu, dodávka jaderných „zbraní“ potřebných k napájení vesmírného cestování…
V současné době NASA čelí dilematu, které v nadcházejícím desetiletí přinese těžký tlumič průzkumu vnější sluneční soustavy. Jak již bylo zmíněno, současné zásoby plutonia jsou dostatečně velké na zvědavost laboratoře Mars Science Laboratory, která bude obsahovat 4,8 kilogramů oxidu plutonia a jednu poslední velkou a možná i malou misi vnější sluneční soustavy. Společnost MSL využívá novou generaci MMRTG („MM“ znamená Multi-Mission) navrženou společností Boeing, která bude produkovat 125 wattů po dobu až 14 let. Výroba nového plutonia by však byla obtížná. Opětovné spuštění plutoniové přívodní linky by bylo zdlouhavý proces a trvalo by asi deset let. Jiné alternativy založené na jaderné energii skutečně existují, ale ne bez sankcí, a to ani při nízké tepelné aktivitě, volatilitě, výrobních nákladech, ani při krátkém poločasu.
Důsledky tohoto faktoru mohou být ponuré pro cestující bez posádky i bez posádky do vnější sluneční soustavy. Juxtaposed proti tomu, co navrhuje nedávný Decadal Survey for Planetary Exploration z roku 2011, budeme mít štěstí, když uvidíme mnoho z těchto ambiciózních „Battlestar Galactica“- stávají se mise vnější sluneční soustavy.
Landers, kalamáry a ponorky na Europa, Titan a Enceladus budou všichni dobře fungovat mimo oblast Slunce a budou potřebovat řečené jaderné elektrárny, aby tuto práci dokončily ... v kontrastu s Huygensovou sondou Evropské kosmické agentury, která po přistání přistála na Titanu propuštěn z kosmické lodi Cassini od NASA v roce 2004, která fungovala po dobu několika hodin na energii z baterie, než podlehla tempu -179,5 ° C, které představují pěkný balzámový den na saturnském měsíci.
Co tedy musí udělat civilizace s kosmickými dalekohledy? Volba „nechodit do vesmíru“ rozhodně není ta, kterou chceme na stole, a warp nebo Faster-Than-Light řídí každý špatný film sci-fi v blízké budoucnosti nikde. V [mém] vysoce názorném pohledu má NASA následující možnosti:
Využijte další zdroje RTG na trest. Jak již bylo uvedeno výše, existují jiné jaderné zdroje ve formě izotopů Plutonia, Thoria a Curia, které by mohly být začleněny do RTG; všichni však mají problémy. Některé mají nepříznivé poločasy; jiní uvolňují příliš málo energie nebo nebezpečné penetrační paprsky gama. Plutonium238 má vysoký energetický výkon po celou životnost a emise alfa částic lze snadno zadržet.
Navrhujte inovativní nové technologie.Technologie solárních článků prošla v posledních letech dlouhou cestou, takže možná průzkum na oběžné dráze Jupiteru je proveditelný s dostatečným prostorem pro sběr. PluckyDuch aPříležitost Mars rovery (které ve svých spektrometrech obsahovaly izotopy Curium!) Se díky solárním článkům dostaly daleko za svá příslušná data záruky a kosmická loď NASA Dawn v současnosti obíhá kolem asteroidu Vesta sports inovativní technologií iontového pohonu.
Stisknutím restartujete výrobu plutonia. Opět to není tak pravděpodobné nebo dokonce proveditelné, že se to projeví v dnešním finančně omezeném prostředí po studené válce. Jiné země, jako je Indie a Čína, se snaží „přejít na jadernou energii“, aby přerušily svou závislost na ropě, ale nějakému triklionovému plutoniu by trvalo nějakou dobu, než se dostane na odpalovací rampu. Také energetické reaktory nejsou dobrými výrobci Pu238. Speciální produkce Pu238 vyžaduje buď reaktory s vysokým tokem neutronů nebo specializované „rychlé“ reaktory speciálně určené pro výrobu izotopů uranu…
Na základě skutečností výroby jaderných materiálů je míra financování Pu238 restart výroby je děsivě malý. NASA se musí spoléhat na DOE pro potřebnou infrastrukturu a znalosti a řešení problému musí odpovídat realitě obou agentur.
A to je ponurá realita statečného nového světa bez plutonia, který stojí před NASA; možná řešení přijde jako kombinace některých nebo všech výše uvedených. Příští desetiletí bude plné krizí a příležitostí ... plutonium nám dává jakési prometheanské vyjednávání s jeho využitím; buď můžeme stavět zbraně a zabíjet se s nimi, nebo můžeme zdědit hvězdy.
Děkuji Davidovi Dickinsonovi za použití jeho vynikajícího článku; přečtěte si plnou verzi svého webu Astro Guyz zde (a sledujte Davida na Twitteru @astroguyz.) Podívejte se také na tento článek Emily Lakdawallové z The Planetetary Society o tom, jak byla vyrobena RTG jednotka pro zvědavost.
"Někteří lidé se legitimně domnívají, že to prostě není priorita, že není dost peněz a není to jejich problém." Ale myslím, že pokud se pokusíte ustoupit a podívat se na les a nejen na jednotlivé stromy, je to jedna z věcí, která nám pomohla přivést se stát se technologickou silou. To, co jsme udělali s robotickým průzkumem vesmíru, je něco, na co se lidé nejen v USA, ale po celém světě mohou podívat. “
- Ralph McNutt, planetární vědec Applied Physics Laboratory (APL) na Johns Hopkins University
(Kredit na horní obrázek © 2011 Theodore Gray periodictable.com; používá se se svolením.)
