Üç gün önce 26 Kasım Cumartesi sabahı başlatılan Mars Bilim Laboratuarı, yaklaşık dokuz ay sürecek bir yolculuk olan Kızıl Gezegene doğru yol alıyor. Ağustos 2012'nin ilk haftasına geldiğinde MSL, Gale Krateri içindeki toprak ve atmosferi araştırmaya başlayacak ve geçmiş yaşamın en ince ipuçlarını arayacaktır. Ve güneş enerjisiyle çalışan önceki gezicilerin aksine, MSL nükleer enerjiyle çalışacak ve yaklaşık 8 kilo plütonyum-238 çürümesi ile enerjisini üretecek. Bu, potansiyel olarak yeni nesil gezginin yıllarca çalışmasını sağlayacak ... ancak NASA artık plütonyum üretimini finanse edemeyeceği için gelecekteki keşif görevlerini ne harekete geçirecek?
Pu-238, NASA tarafından keşif uzay aracına yakıt sağlamak için 50 yılı aşkın bir süredir kullanılan radyoaktif elementin silah sınıfı olmayan bir izotopudur. Voyagers, Galileo, Cassini… hepsinde Pu-238 yoluyla güç üreten radyoizotop termoelektrik jeneratörleri (RTG'ler) vardı. Ancak madde 1980'lerin sonlarından beri ABD'de üretimde değil; tüm Pu-238 o zamandan beri Rusya'da üretildi. Ama şimdi sadece bir veya iki görev için daha yeterli kaldı ve 2012 bütçe planı Enerji Bakanlığı'nın üretime devam etmesi için henüz fon ayırmıyor.
Gelecekteki yakıt nereden gelecek? NASA bir sonraki robotik kaşif serisine nasıl güç verecek? (Peki neden bu konuda daha fazla kişi endişelenmiyor?)
Amatör gökbilimci, öğretmen ve blog yazarı David Dickinson bu bilmeceyle ilgili olarak bu yılın başlarında yazılan bilgilendirici bir makalede ayrıntılara girdi. İşte görevinden bazı alıntılar:
________________
Adil gezegenimizden ayrılırken kitle her şeydir. Alan sert bir yer, yakıt da dahil olmak üzere ihtiyacınız olan her şeyi yanınızda getirmelisiniz. Ve evet, daha fazla yakıt daha fazla kütle, daha fazla yakıt demek, demek… Eh, fikri anlıyorsunuz. Bunun bir yolu, enerji üretimi için mevcut güneş enerjisini kullanmaktır, ancak bu sadece iç güneş sisteminde iyi çalışır. Önümüzdeki ay Jüpiter'e bağlı Juno uzay aracındaki güneş panellerine bir bakın ... bu şeylerKocaman mevcut nispeten zayıf güneş enerjisinden faydalanmak için… Bunun nedeni, arkadaşımızın elektromanyetik, ışık dahil her şeyi yöneten ters kare yasasıdır.
Bölgesinde çalışmakderinalan, güvenilir bir güç kaynağına ihtiyacınız var. Sorunları birleştirmek için, Ay veya Mars'taki olası yüzey operasyonları, uzun süre güneşsiz çalışma için enerji kullanabilmelidir; Örneğin, bir ay karakolu, yaklaşık iki Dünya haftası süren gecelerle karşılaşırdı. Bu amaçla NASA, uzun vadeli uzay görevleri için Radyoizotop Termal Jeneratörleri (RTG'ler) elektrikli bir “enerji santrali” olarak kullandı. Bunlar, 20-300 watt elektrik üreten, hafif ve uzun vadeli bir yakıt kaynağı sağlar. Çoğu küçük bir insanın büyüklüğü hakkında ve ilk prototipler 60'ların başında Transit-4A ve 5BN1 / 2 uzay aracında uçtu. Öncü, Voyager, Yeni Ufuklar, Galileo ve Cassini uzay aracı Pu'yu tamamladı238 motorlu RTG'ler. Viking 1 ve 2 uzay aracında da uzun vadeli Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) deneyleri ve Apollo astronotlarının Ay'a yerleştirdiği RTG'ler vardı. Plüton gezegenine 2003 yılında küçük bir nükleer motor kullanacak iddialı bir örnek geri dönüş görevi bile önerildi.
Video: Plütonyum gerçekten nasıl?
David, plütonyumun yadsınamaz tehlikelerinden bahsetmeye devam ediyor…
Plütonyum:pis şey. Güçlü bir alfa yayıcı ve oldukça toksik bir metaldir. Solunursa, akciğer dokusunu, devam eden kanser riski ile birlikte çok yüksek bir lokal radyasyon dozuna maruz bırakır. Yutulursa, bazı plütonyum formları kemiklerimizde birikir ve vücudun kan oluşturma mekanizmasına zarar verebilir ve DNA'ya zarar verebilir. NASA, tarihsel olarak Yeni Ufuklar uzay aracının 350'den 1'e karşı fırlatma başarısızlığı şansına sahipti, bu da o zaman bile RTG'yi parçalamayacak ve içerdiği 11 kilogram plütonyum dioksiti çevreye salmayacaktı. Söz konusu Apollo 13 LM'nin Lunar Modülünün çıkış aşamasına yeniden girmesinin Güney Pasifik dinlenme yeri çevresinde yapılan örnekleme, RTG'nin yeniden girilmesinin konteyneri parçalamamasını, plütonyum kontaminasyonunun bulunmadığını göstermektedir. .
Yine de nükleer enerjinin tehlikeleri çoğu zaman göreceli güvenliğini ve açık faydasını gölgede bırakır:
Three Mile Island, Chernobyl ve Fukushima gibi siyah kuğu olayları, tıpkı 19inciyüzyılda vatandaşların elektriği vardı. Kömürle çalışan tesislerin, radyoaktif kirlenmeye eşdeğer miktarda kurşun şeklinde atmosfere koyduğunu unutmayın.210, polonyum214, toryum ve radon gazları,her gün. Nükleer santrallerdeki güvenlik dedektörleri, yakındaki kömür santrali emisyonları nedeniyle sıcaklık inversiyonları sırasında tetiklenir… Radyasyon, Soğuk Savaş'tan önce bile çevremizin bir parçasıydı ve burada kalmak için. Carl Sagan, “Uzay yolculuğu, düşünebildiğim nükleer silahların en iyi kullanımlarından biri…”
Yine de, uzay yolculuğuna güç vermek için gerekli olan nükleer “silahların” tedarik edilmesinde kesin bir sonla karşınızdayız…
Şu anda NASA, önümüzdeki on yıl içinde dış güneş sistemi keşfine ciddi bir damper koyacak bir ikilemle karşı karşıya. Belirtildiği gibi, mevcut plütonyum rezervleri, 4.8 kilogram plütonyum dioksit ve bir son büyük ve belki de bir küçük dış güneş sistemi görevi içerecek Mars Bilim Laboratuarı Merakı için yeterli. MSL, Boeing tarafından tasarlanan ve 14 yıla kadar 125 watt üretecek yeni nesil MMRTG'yi (“MM” Çoklu Görev anlamına geliyor) kullanıyor. Ancak yeni plütonyum üretimi zor olurdu. Plütonyum tedarik hattının yeniden başlatılması uzun bir süreç olacak ve belki de on yıl alacaktır. Diğer nükleer temelli alternatifler de vardır, ancak düşük termal aktivite, oynaklık, üretim gideri veya kısa yarılanma ömründe herhangi bir ceza yoktur.
Bu faktörün sonuçları, dış güneş sistemine hem insanlı hem de insansız uzay yolculuğu için korkunç olabilir. Son 2011 Gezegensel Keşif Decadal Araştırması'nın önerisine karşı durduğumuzda, bu iddialıların çoğunu gördüğümüz için şanslı olacağız. ”Battlestar Galactica”- tarzı dış güneş sistemi görevleri geçiyor.
Europa, Titan ve Enceladus'taki inişler, keşifler ve dalgıçlar Güneş'in alanından iyi bir şekilde çalışacak ve işi yapmak için söz konusu nükleer santrallere ihtiyaç duyacaklar ... NASA'nın Cassini uzay aracından 2004'te piyasaya sürüldü ve bu da Satürn ayında güzel ve sakin bir günü temsil eden -179.5 ° C sıcaklıklara yenilmeden önce pil gücünde az saatlerce çalıştı.
Peki, uzay gezen bir medeniyet ne yapacak? Kuşkusuz, “uzaya gitmeme” seçeneği masada istediğimiz bir seçenek değildir ve çözgü veya Işıktan Daha Hızlı, her kötü bilim kurgu hareketinin yakın gelecekte hiçbir yerde bulunmamasını sağlar. Benim görüşüme göre [NAS], NASA aşağıdaki seçeneklere sahiptir:
Cezadaki diğer RTG kaynaklarından yararlanın. Daha önce belirtildiği gibi, Plütonyum, Toryum ve Surium izotopları biçimindeki diğer nükleer kaynaklar mevcuttur ve RTG'lere akla getirilebilir; ancak hepsinin problemleri var. Bazılarının olumsuz yarılanma ömürleri vardır; diğerleri çok az enerji veya tehlikeli delici gama ışınları salar. plutonyum238 kayda değer bir kullanım ömrü boyunca yüksek enerji çıkışına sahiptir ve alfa parçacık emisyonları kolayca bulunabilir.
Yenilikçi yeni teknolojiler tasarlayın.Güneş pili teknolojisi son yıllarda uzun bir yol kat etti, belki de Jüpiter'in yörüngesine keşif yapmak yeterli toplama alanı ile mümkün. Cesurruh vefırsat Spektrometrelerinde Curium izotopları içeren Mars roversleri, güneş pilleri kullanarak ilgili garanti tarihlerini geçti ve şu anda asteroit Vesta sporunun yörüngesindeki yenilikçi bir iyon sürüş teknolojisi olan NASA'nın Dawn uzay aracı.
Plütonyum üretimini yeniden başlatmak için basın. Yine, bunun bugünün mali olarak sarılı Soğuk Savaş sonrası ortamından geçmesi muhtemel veya hatta mümkün değil. Hindistan ve Çin gibi diğer ülkeler petrole olan bağımlılıklarını ortadan kaldırmak için “nükleer silahlara gitmeye” çalışıyorlar, ancak herhangi bir damlama plütonyumunun fırlatma rampasına ulaşması biraz zaman alacaktı. Ayrıca, güç reaktörleri Pu'nin iyi üreticileri değildir238. Pu'nin özel üretimi238 trans-uranyum izotoplarının üretimi için özel olarak tasarlanmış yüksek nötron akı reaktörleri veya özel “hızlı” reaktörler gerektirir…
Nükleer malzeme üretiminin gerçeklerine dayanarak Pu için finansman seviyeleri238 üretimin yeniden başlatılması korkutucu derecede küçük. NASA, gerekli altyapı ve bilgi için DOE'ye güvenmelidir ve soruna yönelik çözümler her iki kurumdaki gerçeklere uymalıdır.
NASA ile karşı karşıya kalan cesur, yeni bir plütonyum içermeyen dünyanın korkunç gerçekliği bu; belki de çözüm, yukarıdakilerin bir kısmının veya tamamının bir kombinasyonu olarak gelecektir. Önümüzdeki on yıl kriz ve fırsatla dolu olacak… plütonyum bize kullanımı ile bir tür Promethean pazarlığı sağlıyor; ya silahlar yapıp kendimizi öldürebiliriz ya da yıldızları devralabiliriz.
Mükemmel makalesinin kullanımı için David Dickinson'a teşekkürler; Astro Guyz sitesindeki tam sürümü burada okuduğunuzdan emin olun (ve David'i Twitter'da takip edin @astroguyz.) Ayrıca Merak için RTG biriminin nasıl yapıldığıyla ilgili Planet Society'den Emily Lakdawalla tarafından da bu makaleye göz atın.
“Meşru bir şekilde bunun bir öncelik olmadığını, yeterli para olmadığını ve onların sorunu olmadığını düşünen bazı insanlar var. Ama geri çekilmeye ve sadece bireysel ağaçlara değil, ormana bakmaya çalışırsanız, bu bizi teknolojik bir güç merkezi haline getirmemize yardımcı olan şeylerden biri. Robotik uzay araştırmaları ile yaptığımız şey, yalnızca ABD'de değil, tüm dünyada insanların görebileceği bir şey. ”
- Ralph McNutt, Johns Hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuvarı (APL) gezegen bilimcisi
(Üst görüntü kredisi © 2011 Theodore Gray periodictable.com; izin alınarak kullanılmıştır.)
