Potrzebujemy więcej potężnych silników jądrowych, aby badać kosmos. Produkcja plutonu-238 rośnie

W zeszłym roku Voyager-2" w końcu przedarł się w te ... przestrzeń, po przejściu ponad 18 miliardów kilometrów. Ta epicka misja stała się możliwa dzięki energii jądrowej, technologii, której statki kosmiczne pracowały przez dziesiątki lat. Statki kosmiczne, takie parze "Вояджеров", wyposażone w радиоизотопными elektrotermicznych generatory (РИТЭГ). Silniki te polegają na tym, że w miarę zniszczenia substancji radioaktywnych wydziela ciepło. Przekształca ciepło wytworzone przez w przypadku rozpadu plutonu-238 (P-238), w energię elektryczną, sonda nadal działa jeszcze długo po tym, jak promienie słoneczne stają się słabe połyskiem.

Na czym lecą "Вояджеры"

РИТЭГ także powstrzymują nas. Jeśli chcemy wysyłać statki kosmiczne — lub ludzi — dalej, szybciej i częściej, nie możemy dłużej polegać na tych samych technologii jądrowych, które są używane przez dziesięciolecia. Jak poszerzać zasięg?

Nasze zapasy plutonu-238 praktycznie wyczerpane. Pierwsze jego partii były produkowane w USA jako produkt uboczny tworzenia walki plutonu-239 w czasie zimnej wojny. Aby kontynuować badania, NASA trzeba znacznie więcej.

Narodowe laboratorium Oak Ridge wzięła na siebie zadanie jego produkcji w 2012 roku. nawet kilka gramów był powolny i ręcznym procesem. Ale w zeszłym miesiącu naukowcy z Oak Ridge ogłosili, że w końcu opracowali sposób automatyzacji i zwiększenia produkcji нептуниевых i aluminiowych granulek, niezbędnych do produkcji P-238. Granulki są przekształcane w cenny P-238 w procesie спрессовывания w aluminiowych rurkach z kolejnych napromieniowania w reaktorze.

Tworzenie tych granulek było najbardziej problematycznym miejscem w tym procesie, i wydalanie ludzi z tego równania również wymagał wiele eksperymentów. "W wielu jądrowych pracach trzeba piec i zobacz", mówi kierownik programu Bob Wem. "Projektowania, inwestując wiele czynników bezpieczeństwa w projekt; wyjmujesz; zobacz, czy działa tak, jak można się spodziewać". Po wielu latach pracy w automatyzacji pomiarów i produkcji, wszystko się udało.

Teraz laboratorium produkuje 50 gramów P-238 w roku, ale w najbliższym czasie planuje wyjść do 400 gramów rocznie. Przewiduje się, że roczny cel NASA 1,5 kilograma uda się osiągnąć w ciągu dwóch lat. Im więcej mamy P-238, tym więcej misji będziemy mogli wysyłać w kosmos.

Małe kroki w kosmos

NASA bada również tworzenie bardziej efektywnych РИТЭГ — zaawansowanych wielofunkcyjnych РИТЭГ, lub УМРИТЭГ. Ale aby dokonać przełomu, trzeba szukać czegoś nowego. W końcu potrzebne bardziej zaawansowane systemy. Tylko jądrowego podział może zapewnić taką moc w krótkim czasie scenariusze, mówi David Постон z Narodowego laboratorium Los Alamos.

Посттон — główny programista reaktora dla Kilopower, prototypu reaktora podziału, który NASA pomyślnie протестировало w zeszłym roku. On będzie w stanie zapewnić długie misją energią, być może nawet planetarne placówki ludzi. "To, jak my zrobiliśmy to w rzeczywistości, jemu wszystko", mówi Постон. "Mieliśmy wiele programów kosmicznych reaktorów w ciągu ostatnich 30 lat, ale one wszystkie nie powiodło się. Głównym sposób, bo okazały się zbyt drogie". Obecnie moc Kilopower wynosi 4 kilowatów, ale naukowcy mają nadzieję rozpędzić go do 10 kw.

Gigantyczne skoki

Nie tak dawno temu były rozpatrywane i bardziej futurystyczne pomysły, w tym detonacji bomb atomowych w tylnej części statku kosmicznego w tak zwanym impulsowym jądrowej silniku (oczywiście, miał szereg praktycznie problemów). Ale niektórzy ludzie wciąż pracują nad tym, aby wcielić w życie szalone pomysły.

Jedna z tych drużyn działa w Princeton Satellite Systems, która stara się wygenerować мегаватты energii za pomocą termojądrowy. Tak, przeszliśmy od wat do киловаттам i мегаваттам. Pan na pewno zna z syntezą — to się dzieje w niebie każdego dnia, dzięki naszemu słońcu. Synteza produkuje kilka razy więcej energii, niż dzielenie, ale trudne do opanowania.

Princeton Satellite Systems opracowuje silnik na bezpośredniej syntezie, który wykorzystuje pole magnetyczne do generowania prądu w osoczu i jego ogrzewania do 1 miliarda stopni Celsjusza. Zespół mówi, że drążek, który w teorii jest w stanie produkować samochód wielkości minivana, mogłaby skrócić czas podróży między systemami słonecznymi ponad połowę (wyjazd na Pluton zajęła cztery lata, a nie dziewięć), i jeszcze energia pozostała.

"Jeśli masz energię do momentu, kiedy dojdziesz do miejsca docelowego, można spędzić wiele naprawdę fajnych eksperymentów", mówi fizyk firmy Charles Swanson. "Jedna z najfajniejszych rzeczy, które zrobił "Cassini", to radarowe zdjęcia z satelity Saturna-Tytana. Ale radar wymaga dużo energii i jest ograniczony w możliwościach. Obecność мегаваттной mocy zwalnia opcje".

Firma otrzymała ogromną ilość środków z NASA i Departamentu energii USA, tak, że ktoś wierzy w sukces tego przedsięwzięcia. Ale bądźmy szczerzy, sukces przyjdzie szybko. Termojądrowej syntezy znajduje się na bardzo wczesnym etapie badań.

Jak myślicie, zobaczymy to w życiu? Powiedz .