Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Четверг, 21.09.2017, 11:04

Вселенная Сегодня » 2013 » Март » 22 » США возобновили производство плутония для освоения глубокого космоса

22.03.2013
США возобновили производство плутония для освоения глубокого космоса
Автор: David Dickinson



Таблетка Pu-238 размером с пастилку ожидает космическую миссию. Предоставлено: The Department of Energy.

Конец дефицита плутония у НАСА может быть на виду. 18 марта в понедельник, глава дивизиона планетарной науки НАСА Jim Green объявил о том, что производство Плутония-238 (Pu-238) Департаментом Энергии США в настоящее время находится в тестовой фазе, приводящей к возобновлению полномасштабного производства.

"К концу календарного года, мы завершим план от Департамента Энергии по тому, как они смогут удовлетворить наше требование 1.5-2 килограмма в год". Green сообщил 44-й Лунной и Планетарной Научной Конференции, проводившейся в Woodlands, Техас в понедельник.



Эти новости появились не скоро. Мы (сайт Universe Today) писали ранее о неминуемом дефиците Плутония и последствиях для будущего освоения глубокого космоса. Солнечная энергия адекватна в большинстве случаев, когда вы исследуете внутреннюю Солнечную Систему, но когда вы решаетесь лететь за пределы астероидного пояса, вам нужна ядерная энергия.

Производство изотопа Pu-238 было удачным последствием Холодной Войны. Впервые произведенный Glen Seaborg в 1940 году, оружейный изотоп Плутония (-239) производился бомбардировкой Нептуния (который сам является продуктом распада Урана-238) с нейтронами. Используйте такой же целевой изотоп Нептуния-237 в быстром реакторе, и результатом будет Pu-238. Pu-238 производит в 280 раз больше тепла от распада в 560 ватт на килограмм в отличие от оружейного Pu-239 и идеален в качестве компактного источника энергии для освоения глубокого космоса.

С 1961 года более 26 космических кораблей США были запущены, неся Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generators (MMRTG, или Мульти-Миссионные Радиоизотопные Термоэлектрические Генераторы) в качестве источников энергии и исследовали каждую планету, за исключением Меркурия. MMRTG использовались научными грузами Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP), оставленными астронавтами Аполлон на Луне, и Cassini, марсоход Curiosity и New Horizons на маршруте для исследования Плутона в июле 2015 году - все имеют ядерный источник энергии.

Плутоний, питающий MMRTG, является единственной технологией, которую мы в настоящее время имеем в своем распоряжении, с которой можно осуществлять освоение глубокого космоса. Космический корабль НАСА Juno будет первым, достигшим Юпитера в 2016 году без использования ядерного двигателя MMRTG, но ему будет нужно использовать 3 огромные 2.7 х 8.9 метра солнечные панели, чтобы выполнить это.


Источник энергии Плутоний внутри Mars Science Laboratory MMRTG во время сборки в Idaho National Laboratory. Предоставлено: Department of Energy/Idaho National Laboratory при Creative Commons Generic Attribution 2.0 License.

Проблема в том, что производство Плутония в США прекратилось в 1988 году с концом Холодной Войны. Сколько Плутония-238 НАСА и DOE накопили - секретно, но предполагают, что его более чем достаточно для еще одной миссии класса Flag Ship и возможно для небольшой миссии класса Scout. Плюс, когда производят оружейный Плутоний-239, то нет переработки его желательный изотоп Pu-238. Плутоний, который в настоящее время питает марсоход Curiosity на поверхности Марса, был куплен у Русских, и этот источник закончился в 2010 году. New Horizons оборудован запасным MMRTG, который был построен для Cassini, запущенного в 1999 году.


Техники обрабатывают RTG в Payload Hazardous Servicing Facility в Космическом Центре Кеннеди для космического корабля Cassini. Предоставлено: NASA.

В качестве бонуса, миссии, заправленные Плутонием, часто превышают ожидания. Например, космические корабли Voyager 1 и 2 имели первоначальную длительность миссии 5 лет, а теперь ожидается, что они продолжат свои операции в пятом десятилетии. Марсоход Curiosity не испытывает проблем с "пыльными солнечными панелями", которые поражают марсоходы Spirit и Opportunity, и может работать в течение долгой марсианской зимы. Между прочим, в то время как марсоходы Spirit и Opportunity не имеют ядерного источника энергии, они использовали крошечные гранулы оксида плутония в своих суставах, чтобы согреться, а также радиоактивный Кюрий, чтобы обеспечить нейтронные источники в своих спектрометрах. Вполне возможно, что какой-нибудь инопланетный разум наткнется на пять космических кораблей, убегающих из нашей Солнечной Системы (Pioneer 10 и 11, Voyagers 1 и 2, и New Horizons), которые могли бы определить дату их отбытия с Земли измерением распада их источника энергии Плутония. (Pu-238 имеет полураспад 87.7 лет и в итоге распадается после перехода через длинный ряд дочерних изотопов в свинец-206).


New Horizons  в Payload Hazardous Servicing Facility в Космическом Центре Кеннеди. Отметьте RTG (черный), торчащий из космического корабля. Предоставлено: NASA/Uwe W.

Текущее производство Pu-238 будет выполнять Oak Ridge National Laboratory (ORNL), используя свой High Flux Isotope Reactor (HFIR). "Старый" Pu-238 может быть возрожден добавлением вновь произведенного Pu-238 к нему.

"Для каждого 1 кг, мы восстановим 2 кг старого Плутония их смешиванием... это важная часть нашего процесса для того, чтобы использовать наши существующие запасы в плотности энергии, как мы хотим", сообщил Green на недавнем комитете по планированию освоения Марса.

Полное целевое производство 1.5 кг в год могло бы быть некоторое время. Для сравнения, марсоход Curiosity использует 4.8 кг Pu-238, а New Horizons содержит 11 кг. Никакие миссии к внешним планетам не покинули Землю с момента запуска Curiosity в ноябре 2011 года, и следующая миссия вероятно с RTG - это предполагаемый марсоход 2020 года. Идеи по разработке посадочного модуля в озере на Титане и миссии к ледяной луне Юпитера все будут иметь ядерный источник энергии.


Инженеры выполняют примерку MMRTG на Curiosity в Космическом Центре Кеннеди. Заключительная установка MMRTG произошла вечером перед запуском. Предоставлено: NASA/Cory Huston.

Вместе с новым производством Плутония, НАСА планирует иметь два новых RTG, названных Advanced Stirling Radioisotope Generators (ASRGs), доступными до 2016 года. Хотя более эффективный ASRG моежт не всегда быть устройством выбора. Например, Curiosity использует потери тепла своего MMRTG для поддержания тепла инструментов через циркуляцию фреона. Curiosity также должен давать выход отходящему теплу, производимому 110 ваттным генератором во время сидения взаперти в своей аэрооболочке на пути к Марсу.


Срез Advanced Stirling Radioisotope Generator. Предоставлено: DOE/NASA.

И конечно, есть дополнительные меры предосторожности, которые появляются с запуском ядерного груза. Президент США должен был расписываться за запуск Curiosity с Космического Побережья Флориды. Запуск Cassini, New Horizons и Curiosity все тянули за собой протестующих,когда делали что-либо связанное с ядерной энергией. Не говоря уже о том, что электростанции, сжигающие уголь, производят радиоактивный Полоний, Радон и Торий как нежелательные побочные продукты ежедневно.


RTG (на переднем плане на плите), оставленный на Луне астронавтами во время миссии Аполлон 14. Предоставлено: NASA/Alan Shepard.

Говорили, что запуски не без опасности, хотя и с риском, который может быть смягчен и управляем. Один из самых пресловутых космических ядерных аварий произошел в начале космической программы США с потерей спутника Transit-5BN-3, оборудованного RTG у побережья Мадагаскара вскоре после запуска в 1964 году. И когда Аполлон 13 должен был прервать миссию и вернуться к Земле, астронавтам приказали выбросить Модуль Приземления Aquarius вместе с научными экспериментами на ядерной энергии, предназначенные для поверхности Луны, в Тихий Океан около острова Фиджи. (Они не говорят вам, ЧТО в фильме) Одни чудеса, если будет экономически эффективным "воскресить" этот RTG с океанского дна для будущей космической миссии. На предыдущих, оборудованных ядерным источником энергии, запусках, таких как New Horizons, НАСА положили шанс "запуска аварии, которая могла бы выпустить Плутоний" в 350 к 1 против расчетного тогда, защищенный RTG является "переусложненным продуктом", чтобы пережить взрыв и удар с водой.

Но риски стоят выгоды от новых открытий в Солнечной Системе. В прекрасном новом будущем освоения космоса, возобновление производства Плутония для мирных целей дает нам надежду. Перефразируя Карла Сагана, космическое путешествие - это одно из самых лучших применений ядерного синтеза, о котором мы можем думать!


Название прочитанной вами статьи "США возобновили производство плутония для освоения глубокого космоса".

Похожие статьи:
Категория: Космические корабли | Просмотров: 3502 | Теги: New Horizons, Видео, плутоний, глубокий космос, США, voyager, исследование космоса, Curiosity, Pioneer, Фотографии | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]