|
Заканчивается ядерное топливо для космических путешествий
|
|
|
|
Спускаемый аппарат Philae миссии Rosetta проработал всего 60 часов на комете, поскольку приземлился в тени скалы, где не смог подзарядить солнечные батареи. Почему нельзя было снабдить его надежным источником питания, скажем, ядерной батареей, которая питает «Вояджер» уже много лет? Это весьма простой вопрос с интереснейшим ответом, который начинается холодной войной и заканчивается будущим освоения космоса.
|
|
|
|
Когда дело доходит до космических миссий, плутоний-238 представляется идеальным топливом: работает долго и относительно безопасен (подробности позже). Без него у нас нет никакой надежды забраться дальше Марса, потому что там становится слишком темно, чтобы полагаться на солнечные батареи, самый распространенный альтернативный источник питания в космосе. Проблема в том, что плутоний-238 в мире стремительно заканчивается. Потому что мы перестали делать ядерное оружие.
|
|
Рожденный в холодной войне
|
 |
|
Плутоний-238 — это побочный продукт производства плутония-239, который известен в качестве основного ингредиента для ядерного оружия. Во время холодной войны, которая породила космическую гонку, это было весьма удобно. Саванна-Ривер в Южной Каролине, который производил плутоний-239 для бомб, отдавал плутоний-238 спутникам и космическим зондам. После того как Саванна-Ривер закрылся в 80-х годах, NASA начало покупать плутоний-238 в России.
|
|
|
| На плутонии-238 в космос отправились два космических аппарата «Вояджер»,
марсоход «Кьюриосити» и нескольких других космических зондов, исследующих
темные внешние пределы нашей Солнечной системы. |
|
|
|
Плутоний-238 — идеальное топливо для космических аппаратов. Будучи высокорадиоактивной, его излучение не проникает через другой материал, делая плутоний-238 относительно безопасным. Облаченные в иридий, гранулы плутония-238 светятся красным, выделяя большое количество тепла. Пока эти гранулы не трескаются, радиация не представляет проблемы. Их помещают в радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ), которые превращают тепло в электричество. Этот процесс может длиться годы и даже десятилетия — благодаря этому «Вояджеры» до сих пор исследуют космос и межзвездное пространство в данный момент.
|
|
|
|
Здесь, на Земле, запасы плутония-238 и его поставки стремительно сокращаются. Согласно недавней статье, опубликованной в Nature, у NASA есть только 35 килограммов плутония-238, менее половины из которого можно использовать в качестве топлива. Следующая миссия на Марс, запланированная на 2020 год, заберет 5 килограммов. Россия больше не продает плутоний-238, возможно, потому что он тоже на исходе или закончился.
|
|
|
|
Этот изотоп не встречается в природе. Ни у кого на Земле больше нет плутония-238.
|
|
|
|
Может быть, стоит снова начать производство плутония-238?
|
|
|
|
Теперь у нас есть план. В 2013 году NASA приступило к выплате Министерству энергетики по 50 миллионов долларов в год для разработки программы по производству плутония-238. Поскольку все заводы, которые его производили, уже закрыты, это будет крайне непросто. И очень долго. Даже если все пойдет по плану, Министерство энергетики начнет делать по 1,1 килограмму плутония-238 в год к 2021 году.
|
|
|
|
В настоящее время план производства включает в себя создание не менее трех лабораторий по всей стране:
|
|
|
|
Национальная лаборатория Айдахо: материал-прекурсор, нептуний-237, извлекается из топлива ядерных реакторов.
|
|
Оук Ридж в Теннесси: реактор перерабатывает нептуний-237 для производства плутония-238. Плутоний-238 и остатки нептуния-237 используются в качестве топлива и перерабатываются.
|
|
Лос-Аламос, Нью-Мексико: плутоний-238 спрессовывают в гранулы и хранят.
|
|
|
|
В процессе этого у США, наконец, будет плутоний-238, который можно использовать. Также есть план по превращению лаборатории в Айдахо во вторую фабрику по работе с нептунием-237, потому что все ее мощности до сих пор работают.
|
|
|
|
На деле же, большая часть второй половины плана остается под вопросом. Представитель Министерства энергетики подтвердил, что ученые Оук Ридж сейчас начинают экспериментировать над химическим процессом по извлечению плутония-238 из нептуния-237 в процессе облучения. Затем последует утомительный, но важный процесс масштабирования этой последовательности. Он займет не меньше семи лет.
|
|
Неопределенное будущее
|
|
|
|
С текущим запасом NASA и производственным планом Министерства энергетики, у США достаточно плутония-238 для оснащения двух миссий за десять лет на ближайшие несколько десятилетий. Это, конечно, лучше, чем ничего, но при этом наводит на мысли о том, каким сдерживающим фактором на самом деле является ядерное топливо для исследования космоса.
|
|
|
|
В свете всего этого становится понятно, почему миссия «Розетта» не была хорошим кандидатом для РИТЭГ. Европейскому космическому агентству пришлось бы покупать плутоний-238 у США или России, и ни одно из этих государств не захотело бы расстаться с драгоценным ресурсом. Солнечные батареи остались жизнеспособным вариантом, в отличие от, скажем, грядущей миссией «Новые горизонты» NASA к Плутону, где слишком темно, чтобы полагаться на солнечный свет.
|
|
|
|
Холодная война способствовала освоению космосу, и ядерное топливо эпохи холодной войны все еще питает наши современные космические аппараты. Несмотря на весь ужас холодной войны и экологическую катастрофу, вызванную производством ядерного топлива, у нас хотя бы есть возможность выйти за пределы Земли и заглянуть в необъятные просторы космоса.
|
|
|
|
http://hi-news.ru/space/u-nas-zakanchivaetsya-yadernoe-toplivo-dlya-kosmicheskix-puteshestvij.html
|
