„Mars Science“ laboratorija, įsteigta prieš tris dienas, lapkričio 26 d., Šeštadienį, šiuo metu yra pakeliui į Raudonąją planetą - kelionę, kuri truks beveik devynis mėnesius. Ateinant pirmąją 2012 m. Rugpjūčio savaitę, MSL pradės tirti Gale kraterio dirvožemį ir atmosferą, ieškodama tolimiausių ankstesnio gyvenimo užuominų. Ir skirtingai nuo ankstesnių motociklų, kurie važiavo saulės energija, MSL bus varoma branduolinės energijos, generuojanti savo energiją beveik 8 svarų plutonio-238 skilimo metu. Tai potencialiai leis naujos kartos „rover“ bėgti ilgus metus ... bet kas paskatins ateities tyrinėjimo misijas dabar, kai NASA gali nebegalėti finansuoti plutonio gamybos?
„Pu-238“ yra radioaktyviojo elemento ne ginklo lygio izotopas, NASA naudojamas daugiau nei 50 metų, norint naudoti kosminius erdvėlaivius. Voyagers, Galileo, Cassini ... visi turėjo radioizotopinius termoelektrinius generatorius (RTG), kurie generuodavo energiją per Pu-238. Tačiau ši medžiaga JAV nebuvo gaminama nuo devintojo dešimtmečio pabaigos; visi „Pu-238“ nuo to laiko buvo gaminami Rusijoje. Tačiau dabar liko tik dar vienai ar dviem misijoms, o 2012 m. Biudžeto plane dar nėra lėšų Energetikos departamentui tęsti gamybą.
Iš kur ateis kuras? Kaip NASA sustiprins savo kitą robotų tyrinėtojų grupę? (Ir kodėl daugiau žmonėms tai nerūpi?)
Astronomijos mėgėjas, dėstytojas ir tinklaraštininkas Davidas Dickinsonas išsamiau papasakojo apie šią mintį informaciniame straipsnyje, parašytame šių metų pradžioje. Štai kelios jo įrašo ištraukos:
________________
Išeinant iš sąžiningos planetos, masė yra viskas. Erdvė yra atšiauri vieta, todėl jūs turite atsinešti beveik viską, ko jums reikia, įskaitant degalus. Ir taip, daugiau degalų reiškia daugiau masės, reiškia daugiau degalų, reiškia ... gerai, jūs sugalvosite idėją. Vienas iš būdų tai panaudoti turimai saulės energijai gaminti, tačiau tai gerai veikia tik vidinėje saulės sistemoje. Pažvelkite į „Juno“ erdvėlaivio, kuris kitą mėnesį vyks į Jupiterį, saulės baterijas ... Tokie dalykai ir turi būtididelis norint išnaudoti palyginti nedidelę saulės galią ... visa tai yra dėl mūsų draugo atvirkštinio kvadrato dėsnio, kuris reglamentuoja visus dalykus, įskaitant elektromagnetinius, įskaitant šviesą.
Veikti mikrorajonegiliaivietos, jums reikia patikimo maitinimo šaltinio. Norėdami išspręsti problemas, visos būsimos paviršiaus operacijos Mėnulyje ar Marse turi būti pajėgios sunaudoti energiją ilgą laiką veikiant be saulės; Pvz., Mėnulio užuomazgos susidurtų su tokiomis naktimis, kurios trunka maždaug dvi Žemės savaites. Šiuo tikslu NASA istoriškai naudojo radioizotopinius šiluminius generatorius (RTG) kaip elektrinę „jėgainę“ ilgalaikėms misijoms kosmose vykdyti. Tai yra lengvas, ilgalaikis degalų šaltinis, generuojantis nuo 20–300 vatų elektros energijos. Dauguma jų yra maždaug mažo žmogaus dydžio, o pirmieji prototipai skrido erdvėlaivyje „Transit-4A & 5BN1 / 2“ 60-ųjų pradžioje. „Pioneer“, „Voyager“, „New Horizons“, „Galileo“ ir „Cassini“ erdvėlaiviai - visa tai „Pu“238 varomos RTG. „Viking 1“ ir „2“ erdvėlaiviai taip pat turėjo RTG, kaip ir ilgalaikiai „Apollo“ Mėnulio paviršiaus eksperimentų paketo (ALSEP) eksperimentai, kuriuos „Apollo“ astronautai padėjo Mėnulyje. 2003 m. Netgi buvo pasiūlyta plataus užmojo pavyzdžių grąžinimo misija į Plutoną, kuri būtų panaudojusi nedidelį branduolinį variklį.
Vaizdo įrašas: kas iš tikrųjų yra plutonis?
Dovydas tęsia neginčijamą plutonio pavojų ...
Plutonis yrabjaurus daiktai. Tai stiprus alfa skleidėjas ir labai toksiškas metalas. Įkvėpus, plaučių audiniai patiria labai didelę vietinės radiacijos dozę, taip sukeldami vėžio riziką. Nurijus, kai kurios plutonio formos kaupiasi mūsų kauluose, kur jis gali pažeisti kūno kraujo formavimo mechanizmą ir sunaikinti DNR. NASA istoriškai buvo priskyrusi tikimybę, kad „New Horizons“ erdvėlaivis gali paleisti, jei jo greitis bus nuo 350 iki 1, kuris net tada nebūtinai sugadins RTG ir išleis į aplinką 11 kilogramų plutonio dioksido. Pvz., Mėginių ėmimas aplink minėto „Apollo 13 LM“ pietų Ramiojo vandenyno poilsio vietą pakartotinai patekus į Mėnulio modulio pakilimo tarpsnį rodo, kad pakartotinis RTG įvedimas NENORAUJO konteinerio, nes plutonio užteršimo niekada nebuvo rasta .
Tačiau branduolinės energijos pavojai dažnai nustelbia santykinę jos saugą ir neabejotiną naudą:
Juodosios gulbės įvykiai, tokie kaip Trijų mylių sala, Černobylis ir Fukušima, padėjo demonizuoti visus branduolinius dalykus, panašiai kaip požiūris, kad 19tūkstamžiaus piliečiai turėjo elektros energiją. Niekada neprieštaraukite, kad anglimis kūrenami augalai į atmosferą daug kartų prilygino radioaktyviojo užterštumo švino pavidalu210, polonis214, torio ir radono dujos,kiekvieną dieną. Branduolinių elektrinių saugos detektoriai dažnai įjungiami keičiant temperatūrą dėl netoliese esančių anglies elektrinių išmetamų teršalų ... radiacija buvo mūsų aplinkos dalis dar prieš šaltąjį karą ir yra čia, kur pasilikti. Cituojant Carlą Saganą, „kelionės kosmose yra vienas iš geriausių branduolinių ginklų panaudojimo būdų, apie kuriuos aš galvoju“.
Vis dėlto čia yra akivaizdus branduolinių „ginklų“, reikalingų kelionėms į kosmosą, tiekimas ...
Šiuo metu NASA susiduria su dilema, dėl kurios ateinantį dešimtmetį bus smarkiai slopinama išorinių Saulės sistemų tyrinėjimai. Kaip minėta, dabartinių plutonio atsargų pakanka Marso mokslinės laboratorijos „Curiosity“, kurioje bus 4,8 kilogramai plutonio dioksido, ir paskutinei didžiausiai ir galbūt vienai mažai išorinei Saulės sistemos misijai. MSL naudoja naujos kartos MMRTG („MM“ reiškia daugialypę misiją), kurią sukūrė „Boeing“ ir kuri gamins 125 vatus iki 14 metų. Tačiau gaminti naują plutonį būtų sunku. Plutonio tiekimo linijos atnaujinimas būtų ilgas procesas, kuris užtruktų gal dešimtmetį. Kitos branduolinės energijos alternatyvos iš tikrųjų egzistuoja, tačiau ne be baudos už mažą šiluminį aktyvumą, nestabilumą, gamybos sąnaudas ar trumpą pusėjimo trukmę.
Šis faktorius gali būti niūrus tiek vykstant, tiek nepilotuojamai kosmoso kelionei į išorinę Saulės sistemą. Patenkinti prieš tai, ką siūlo naujausias 2011 m. Dekadalinis planetų tyrinėjimo tyrimas, mums pasiseks pamatyti daugelį tų ambicingų „„Battlestar Galactica““- Įvykdomos visos išorinės Saulės sistemos misijos.
„Europa“, „Titan“ ir „Enceladus“ pakrantės, žvilgsniai ir povandeniniai požeminiai įrenginiai veiks gerai už Saulės srities ribų ir jiems reikės minėtų atominių elektrinių, kad būtų galima atlikti darbą ... priešingai nei Europos kosmoso agentūros „Huygens“ zondas, kuris nusileido ant Titano. išleistas iš NASA kosminio laivo „Cassini“, 2004 m., kurį naudojant akumuliatoriaus energija buvo vykdoma nedaug valandų, ir tada jis pasidavė -179,5 ° C tempoms, vaizduojančioms gražią miegančią dieną Saturno mėnulyje.
Taigi, ką turi padaryti kosminė erdvė? Be abejo, pasirinkimo „nevažiuokime į kosmosą“ nėra tas, kurio norime ant stalo, o metmenys ar greitesnė šviesa skatina bet kokį blogos mokslinės fantastikos filmą artimiausiu metu. Mano nuomone, NASA turi šias galimybes:
Išnaudokite kitus RTG šaltinius bausdami. Kaip minėta anksčiau, egzistuoja kiti branduoliniai šaltiniai, pvz., Plutonio, torio ir kurio izotopai, ir juos būtų galima įsivaizduoti į RTG; vis dėlto visi turi problemų. Kai kurių pusinės eliminacijos laikas yra nepalankus; kiti išskiria per mažai energijos ar pavojingų skverbiasi gama spindulių. Plutonis238 pasižymi didele energijos išeiga per visą pastebimą eksploatavimo laiką, todėl jos alfa dalelių išmetimą galima lengvai sumažinti.
Kurkite novatoriškas naujas technologijas.Saulės elementų technologija pastaraisiais metais nuėjo ilgą kelią, todėl galbūt tyrinėjant Jupiterio orbitą yra pakankamai surinkimo ploto. PliušinisDvasia irGalimybė Marso visureigiai (kurių spektrometruose buvo Kurio izotopų!) Pagamino gerokai anksčiau nei jų atitinkamos garantijos datos, naudodamiesi saulės elementais, o NASA „Dawn“ erdvėlaivis, šiuo metu skriejantis į asteroidą „Vesta sports“, yra novatoriška jonų pavaros technologija.
Paspauskite, kad paleistumėte plutonio gamybą. Vėlgi, nėra tikėtina ar net įmanoma, kad tai įvyks šiandieninėje finansinėje padėtyje atsidūrusioje šaltojo karo aplinkoje. Kitos šalys, tokios kaip Indija ir Kinija, nori „branduoliškai“ sunaikinti savo priklausomybę nuo naftos, tačiau prireiks šiek tiek laiko, kol bet koks apgaubtas plutonis pasieks paleidimo plokštę. Be to, galios reaktoriai nėra geri „Pu“ gamintojai238. Skirta produkcija Pu238 reikalauja arba didelio neutronų srauto reaktorių, arba specializuotų „greitųjų“ reaktorių, specialiai sukurtų trans-urano izotopų gamybai…
Remiantis branduolinių medžiagų gamybos realijomis, Pu238 gamybos iš naujo yra bauginančiai mažai. NASA turi pasikliauti DOE reikalinga infrastruktūra ir žiniomis, o problemos sprendimai turi atitikti abiejų agentūrų realijas.
Tokia drąsaus naujo pasaulio, kuriame nėra plutonio, susidūrusi su NASA, niūri tikrovė; galbūt sprendimas bus kai kurių ar visų aukščiau paminėtų variantų derinys. Ateinantį dešimtmetį užklups krizė ir galimybės ... plutonis suteikia mums savotišką „Prometėjo“ sandorį su jo naudojimu; mes galime arba susikurti ginklus, ir su tuo save nužudyti, arba galime paveldėti žvaigždes.
Ačiū Davidui Dickinsonui už naudojimąsi puikiu straipsniu; būtinai perskaitykite pilną versiją jo „Astro Guyz“ svetainėje čia (ir sekite Dovydą „Twitter“ @astroguyz.). Taip pat peržiūrėkite Emily Lakdawalla iš „Planetų draugijos“ straipsnį apie tai, kaip buvo sukurtas RTG padalinys „Curiosity“.
„Kai kurie žmonės teisėtai jaučia, kad tai paprasčiausiai nėra prioritetas, kad nėra pakankamai pinigų ir tai nėra jų problema. Bet aš manau, kad jei bandysite atsitraukti ir pažiūrėti į mišką, o ne tik į pavienius medžius, tai yra vienas iš dalykų, padėjusių mums tapti technologine jėgaine. Tai, ką padarėme atlikdami robotų kosmoso tyrinėjimą, gali įžvelgti ne tik JAV, bet ir visame pasaulyje. “
- Ralphas McNutt, Johnsono Hopkinso universiteto Taikomosios fizikos laboratorijos (APL) planetų mokslininkas
(Aukščiausio vaizdo kreditas © 2011 Theodore Gray periodictable.com; naudojamas su leidimu.)
