Marsa zinātnes laboratorija, kas tika palaista pirms trim dienām sestdienas, 26. novembra, rītā, šobrīd ir ceļā uz Sarkano planētu - ceļojumu, kas ilgs gandrīz deviņus mēnešus. Kad pienāk 2012. gada augusta pirmā nedēļa, MSL sāks izpētīt augsni un atmosfēru Gale krāterī, meklējot vistālākos iepriekšējās dzīves padomus. Un atšķirībā no iepriekšējiem roveriem, kas darbojās ar saules enerģiju, MSL darbosies ar kodolenerģiju, ģenerējot savu enerģiju gandrīz 8 mārciņu plutonija-238 sabrukšanas laikā. Tas, iespējams, liks nākamās paaudzes maršrutētājam darboties gadiem ilgi…, bet kas veicinās turpmākās izpētes misijas tagad, kad NASA, iespējams, vairs nespēs finansēt plutonija ražošanu?
Pu-238 ir no radioaktīvā elementa nesaistīts izotops, ko NASA vairāk nekā 50 gadus izmanto kosmosa kuģu izpētei. Voyagers, Galileo, Cassini… visiem bija radioizotopu termoelektriskie ģeneratori (RTG), kas ģenerēja enerģiju caur Pu-238. Bet viela nav ražota ASV kopš 1980. gadu beigām; visi Pu-238 kopš tā laika ir ražoti Krievijā. Bet tagad ir palicis pietiekami daudz vēl vienai vai divām misijām, un 2012. gada budžeta plānā vēl nav piešķirts finansējums Enerģētikas departamentam ražošanas turpināšanai.
No kurienes nāks degviela nākotnē? Kā NASA izmantos nākamo robotu pētnieku klāstu? (Un kāpēc vairāk cilvēku tas neuztrauc?)
Amatieru astronoms, skolotājs un emuāru autors Deivids Dikinsons sīkāk par šo mīklaini uzzināja informatīvā rakstā, kas tika uzrakstīts šī gada sākumā. Šeit ir daži fragmenti no viņa ziņas:
________________
Izbraucot no mūsu godīgās planētas, masa ir viss. Tā kā kosmoss ir skarba vieta, jums jāņem līdzi gandrīz viss nepieciešamais, ieskaitot degvielu. Jā, vairāk degvielas nozīmē lielāku masu, vairāk degvielas, nozīmē… labi, ideja rodas. Viens no veidiem ir izmantot pieejamo saules enerģiju enerģijas ražošanai, bet tas labi darbojas tikai iekšējā saules sistēmā. Apskatiet saules paneļus Juno kosmosa kuģī, kas nākamajā mēnesī tiks novirzīts uz Jupiteru… šīm lietām ir jābūtmilzīgs lai izmantotu tai pieejamo salīdzinoši nelielo saules jaudu… tas viss mūsu drauga dēļ ir saistīts ar apgriezto kvadrātveida likumu, kas regulē visas lietas elektromagnētiski, ieskaitot gaismu.
Lai darbotosdziļivietas, jums ir nepieciešams uzticams enerģijas avots. Lai atrisinātu problēmas, visām iespējamām virszemes operācijām uz Mēness vai Marsa jāspēj patērēt enerģija ilgstošai darbībai bez saules; Mēness priekšpostenis saskartos, piemēram, ar naktīm, kas ilgst apmēram divas Zemes nedēļas. Šajā nolūkā NASA vēsturiski ir izmantojusi radioizotopu termiskos ģeneratorus (RTG) kā elektrisku “spēkstaciju” ilgtermiņa kosmosa misijām. Tie nodrošina vieglu, ilgstošu kurināmā avotu, kas saražo no 20-300 vatiem elektroenerģijas. Lielākā daļa ir apmēram maza cilvēka izmēra, un pirmie prototipi lidoja uz kosmosa kuģa Transit-4A & 5BN1 / 2 60. gadu sākumā. Kosmosa kuģis Pioneer, Voyager, New Horizons, Galileo un Cassini visu sportu Pu238 darbināmi RTG. Kosmosa kuģim Viking 1 un 2 bija arī RTG, tāpat kā ilgtermiņa Apollo Mēness virsmas eksperimentu paketes (ALSEP) eksperimentiem, kurus Apollo astronauti novietoja uz Mēness. Pat 2003. gadā tika ierosināta vērienīga atgriešanās misija uz planētu Plutonu, kurā būtu izmantots neliels kodoldzinējs.
Video: kas īsti patīk plutonijs?
Dāvids turpina pieminēt nenoliedzamas plutonija briesmas ...
Plutonijs irnejauks sīkumi. Tas ir spēcīgs alfa izstarotājs un ļoti toksisks metāls. Ieelpojot, tas pakļauj plaušu audus ļoti lielai vietējā starojuma devai ar vēža risku. Norijot, dažas plutonija formas uzkrājas mūsu kaulos, kur tas var sabojāt ķermeņa asins veidošanas mehānismu un sagraut DNS. NASA vēsturiski bija piestiprinājusi iespēju, ka kosmosa kuģis New Horizons varētu izlidot no 350 līdz 1, kam pat tad nebūtu obligāti jāpārrauj RTG un vidē jāizlaiž 11 kilogrami plutonija dioksīda. Piemēram, paraugu ņemšana ap Klusā okeāna dienvidu daļas atpūtas vietu iepriekš minētajam Apollo 13 LM atkārtotai iekļūšanai Mēness moduļa pacelšanās stadijā liek domāt, ka RTG atkārtota ievadīšana NAV konteineru plīsusi, jo nekad nav atrasts piesārņojums ar plutoniju. .
Tomēr kodolenerģijas briesmas bieži aizēno tās relatīvo drošību un neapšaubāmu ieguvumu:
Melno gulbju notikumi, piemēram, Trīs jūdžu sala, Černobiļa un Fukušima, ir palīdzējuši demonizēt visas kodolieroču lietas, līdzīgi kā uzskats, ka 19thgadsimta pilsoņiem bija elektrība. Nekad nedomājiet, ka ar oglēm kurināmi augi atmosfērā daudzkārt pārsniedz radioaktīvā piesārņojuma ekvivalentu svina veidā210, polonijs214, torija un radona gāzes,katru dienu. Drošības detektori atomelektrostacijās bieži tiek iedarbināti temperatūras maiņas laikā tuvumā esošo ogļu rūpnīcu izmešu dēļ ... starojums bija mūsu vides sastāvdaļa jau pirms aukstā kara, un šeit tas paliek. Citējot Karlu Saganu, “ceļojums kosmosā ir viens no labākajiem kodolieroču izmantošanas veidiem, par ko es varu domāt…”
Tomēr šeit mēs esam ar konkrētu galu redzesloka piegādei ar kodolieročiem, kas nepieciešami, lai vadītu kosmosa ceļojumus ...
Pašlaik NASA ir saskārusies ar dilemmu, kas nākamajā desmitgadē radīs nopietnu slāpētāju ārējās Saules sistēmas izpētei. Kā minēts, pašreizējās plutonija rezerves ir apmēram pietiekamas Marsa zinātniskās laboratorijas ziņkārībai, kurā būs 4,8 kilogrami plutonija dioksīda, un pēdējā pēdējā un, iespējams, viena mazā ārējās Saules sistēmas misija. MSL izmanto jaunas paaudzes MMRTG (“MM” nozīmē Multi-Mission), ko izstrādājusi Boeing un kas ražos 125 vati līdz 14 gadiem. Bet jauna plutonija ražošana būtu sarežģīta. Plutonija piegādes līnijas restartēšana būtu ilgs process, un tas varētu prasīt desmit gadus. Citas alternatīvas, kas balstītas uz kodolieročiem, patiešām pastāv, taču ne bez soda par zemu termisko aktivitāti, nepastāvību, ražošanas izmaksām vai īsu pussabrukšanas periodu.
Šī faktora ietekme var būt niecīga gan cilvēku, gan bezpilota ceļojumiem uz ārējo Saules sistēmu. Pretstatā tam, ko ierosina nesenais 2011. gada desmitgades pētījums par planētu izpēti, mums būs paveicies redzēt daudzus no šiem vērienīgajiem “Battlestar Galactica”- notiek stipras ārējās Saules sistēmas misijas.
Zemnieki, blandži un zemūdens akmeņi vietnē Europa, Titan un Enceladus darbosies tālu ārpus Saules teritorijas un būs vajadzīgas minētās atomelektrostacijas, lai paveiktu darbu. Pretstatā tam Eiropas Kosmosa aģentūras zonde Huygens, kas pēc nokļūšanas Titānā nokrita uz Titāna. izlaists no NASA kosmosa kuģa Cassini 2004. gadā, kurš ar akumulatora enerģiju darbojās dažas stundas, un pēc tam padevās temperatūrai -179,5 ° C, kas apzīmē jauku mierīgo dienu Saturna mēness laikā.
Tātad, ko darīt no kosmosa tālu vērsta civilizācija? Protams, opcija “neiet kosmosā” nav tā, ko mēs vēlamies uz galda, un velku vai ātrāka nekā gaisma virza katru sliktas zinātniskās fantastikas kinoizrādi tuvākajā nākotnē. Manā ļoti atzinīgajā skatījumā NASA ir šādas iespējas:
Izmantojiet citus RTG avotus soda laikā. Kā minēts iepriekš, pastāv citi kodolieroču avoti plutonija, torija un kurija izotopu formā, un tos varētu iedomāties iekļaut RTG; tomēr visiem ir problēmas. Dažiem ir nelabvēlīgs pusperiods; citi izdala pārāk maz enerģijas vai bīstami iekļūst gamma staros. Plutonijs238 ir liels enerģijas patēriņš visā ievērojamā dzīves laikā, un tā alfa daļiņu emisijas var viegli ierobežot.
Izstrādājiet novatoriskas jaunas tehnoloģijas.Saules bateriju tehnoloģija pēdējos gados ir nogājusi garu ceļu, tāpēc, iespējams, ir pietiekami daudz savākšanas laukumu, lai izpētītu Jupitera orbītā. NoplīsisGars unIespēja Marsa apvidus autovadītāji (kuru spektrometros bija Kurija izotopi!), Kas izgatavoti, ievērojami pārsniedz savus attiecīgos garantijas datumus, izmantojot saules baterijas, un NASA kosmosa kuģis Dawn, kas šobrīd riņķo asteroīdam Vesta sports, novatorisku jonu piedziņas tehnoloģiju.
Spiediet, lai atsāktu plutonija ražošanu. Atkal nav maz ticams vai pat iespējams, ka tas notiks mūsdienu finansiāli saspringtajā vidē pēc aukstā kara. Citas valstis, piemēram, Indija un Ķīna, meklē “kodolieročus”, lai izjauktu savu atkarību no naftas, taču būtu nepieciešams laiks, kamēr jebkurš ar nūju samazināts plutonijs nonāktu pie palaišanas bloka. Arī energoreaktori nav labi Pu ražotāji238. Specializētā produkcija Pu238 prasa vai nu augstas neitronu plūsmas reaktorus, vai arī specializētus “ātros” reaktorus, kas īpaši paredzēti trans-urāna izotopu ražošanai…
Balstoties uz kodolmateriālu ražošanas realitāti, Pu238 ražošanas restartēšana ir biedējoši maza. NASA ir jāpaļaujas uz DOE, lai iegūtu nepieciešamo infrastruktūru un zināšanas, un problēmas risinājumiem ir jāatbilst abu aģentūru realitātei.
Un tā ir drūmās jaunās drosmīgās pasaules, kas nesatur plutoniju un saskaras ar NASA, realitāte; iespējams, risinājums būs kā dažu vai visu iepriekšminēto kombinācija. Nākamo desmitgadi piemeklēs krīze un iespējas ... plutonijs dod mums sava veida Prometeāna kaulēšanos ar tā izmantošanu; mēs vai nu varam uzbūvēt ieročus un nogalināt sevi ar to, vai arī mēs varam mantot zvaigznes.
Paldies Deividam Dikinsonam par viņa izcilā raksta izmantošanu; noteikti izlasiet pilno versiju viņa Astro Guyz vietnē šeit (un sekojiet Deividam Twitter @astroguyz.) Pārbaudiet arī šo Emīlijas Lakdavallas no The Planetary Society rakstu par to, kā tika izveidota RTG vienība Curiosity.
“Daži cilvēki likumīgi uzskata, ka tā vienkārši nav prioritāte, ka nav pietiekami daudz naudas un tā nav viņu problēma. Bet es domāju, ka, ja jūs mēģināt atkāpties un apskatīt mežu, nevis tikai atsevišķus kokus, šī ir viena no lietām, kas mums ir palīdzējusi kļūt par tehnoloģisko spēkstaciju. Tas, ko mēs esam paveikuši ar robotizētu kosmosa izpēti, ir kaut kas tāds, uz ko var paļauties ne tikai ASV, bet arī visā pasaulē. ”
- Ralfs Maknuts, Džonsa Hopkinsa universitātes lietišķās fizikas laboratorijas (APL) planētu zinātnieks
(Augšējā attēla kredīts © 2011 Theodore Gray periodictable.com; izmantots ar atļauju.)
