211service.com
Potrzebujemy mocniejszych silników jądrowych, aby eksplorować dalej i szybciej w kosmos
NASA
Ostatni rok, Podróżnik 2 w końcu przedarł się w przestrzeń międzygwiezdną po przebyciu ponad 11,2 miliarda mil. Ta epicka misja była możliwa dzięki energii jądrowej, technologii, która od dziesięcioleci napędza statki kosmiczne.
Statki kosmiczne, takie jak para Voyager, są zasilane radioizotopowymi generatorami termoelektrycznymi (RTG). Silniki te opierają się na fakcie, że substancje radioaktywne uwalniają ciepło podczas rozkładu. Przekształcając ciepło generowane przez rozpad plutonu-238 (P-238) w energię elektryczną, statki kosmiczne poruszają się jeszcze długo po tym, jak promienie słoneczne są już odległym przebłyskiem.
Ale RTG również nas ograniczają. Jeśli chcemy wysyłać statki kosmiczne – lub ludzi – dalej, szybciej i częściej, nie możemy polegać na tych samych technologiach nuklearnych sprzed dziesięcioleci. Jak możemy rozszerzyć nasz zasięg?
Co się teraz dzieje
Nasze dostawy plutonu-238 wyczerpują się. Oryginalna partia została wyprodukowana w Stanach Zjednoczonych jako produkt uboczny wytwarzania plutonu-239 przeznaczonego do broni podczas zimnej wojny. Aby kontynuować eksplorację, NASA potrzebuje znacznie więcej.
Oak Ridge National Lab podjęło się produkcji tego w 2012 roku. Był to powolny ręczny proces, aby wyprodukować nawet kilka gramów. Ale w zeszłym miesiącu naukowcy z Oak Ridge ogłoszony w końcu opracowali sposób na zautomatyzowanie i zwiększenie skali produkcji peletek neptunowych i aluminiowych potrzebnych do wytworzenia P-238. Peletki są przekształcane w cenny P-238 poprzez prasowanie i zamykanie ich w aluminiowych rurkach i napromienianie w reaktorze.
Stworzenie tych granulek było największym wąskim gardłem w tym procesie, a usunięcie ludzi z równania wymagało wielu eksperymentów. W wielu pracach nuklearnych jest gotować i wyglądać, mówi kierownik programu Bob Wham. Projektujesz go, kładąc na projekcie wiele czynników bezpieczeństwa; wyjmij to; i zobacz, czy działa tak, jak oczekiwałeś. Po latach pracy nad automatyzacją pomiarów i produkcji tak się stało.
Laboratorium wytwarza obecnie 50 gramów P-238 rocznie, ale spodziewa się, że wkrótce będzie nawet 400 gramów rocznie. Przewiduje, że będzie w stanie osiągnąć roczny cel NASA w wysokości 1,5 kg w ciągu dwóch lat. Im więcej mamy P-238, tym więcej misji możemy wysłać w kosmos.
Małe kroki
NASA zbadała również tworzenie bardziej wydajnych RTG zwanych eMMRTG lub ulepszonych wielozadaniowych RTG. Ale żeby naprawdę zrobić większy krok naprzód, musimy spojrzeć na coś nowego. W końcu będziemy potrzebować systemów o większej mocy. Tylko rozszczepienie może to zapewnić w dowolnym krótkoterminowym scenariuszu, mówi badacz z Los Alamos National Laboratory, David Poston.
NASA
Wchodzić Kilomoc .
Poston jest głównym projektantem reaktora Kilopower, prototypowego reaktora rozszczepienia, który NASA pomyślnie przetestowany ostatni rok. Mogłaby zapewnić moc podczas długich misji, być może nawet dla ludzkich placówek planetarnych. Sposób, w jaki przekształciliśmy to w wykonalność, polegał na uproszczeniu rzeczy, mówi Poston. W ciągu ostatnich 30 lat mieliśmy mnóstwo programów dotyczących reaktorów kosmicznych, ale wszystkie zawiodły. Przede wszystkim dlatego, że stały się zbyt drogie. Kilopower ma obecnie moc 4 kilowatów, ale naukowcy mają nadzieję osiągnąć 10 kW.
Gigantyczne skoki
Od jakiegoś czasu pojawiły się pomysły nuklearne typu „pie-in-the-sky”, w tym zdetonowanie bomb atomowych z tyłu statku kosmicznego w tak zwanym jądrowy napęd impulsowy (możesz zauważyć kilka praktycznych problemów z tym). Ale niektórzy ludzie wciąż pracują nad urzeczywistnieniem równie szalonych pomysłów.
Jeden z tych zespołów pracuje w Princeton Satellite Systems, która chce generować megawaty energii za pomocą syntezy jądrowej. Tak, przeszliśmy od watów do kilowatów do megawatów. Zapewne znasz fuzję — dzieje się to na niebie każdego dnia dzięki uprzejmości naszego słońca. Fuzja wytwarza kilka razy więcej energii niż rozszczepienie, ale jest trudna do kontrolowania.
Princeton Satellite Systems opracowuje bezpośredni napęd termojądrowy , który wykorzystuje pola magnetyczne do generowania prądu w plazmie i podgrzewania jej do 1 miliarda °C. Zespół twierdzi, że siła ciągu, jaką wytworzyłaby (teoretycznie) maszyna wielkości minivana, skróciłaby czas podróży między układami słonecznymi o ponad połowę (podróże do Plutona zajęłyby około czterech lat, a nie dziewięciu), z zapasem energii.
Oak Ridge National Laboratory, Departament Energii Stanów Zjednoczonych
Jeśli masz moc, kiedy tam dotrzesz, możesz przeprowadzić wiele naprawdę fajnych eksperymentów, mówi fizyk firmy Charles Swanson. Jedna z najfajniejszych rzeczy Cassini zrobił to zdjęcia radarowe Tytana, księżyca Saturna. Ale radar jest energochłonny i był ograniczony. Posiadanie megawata mocy uwalnia opcje.
Firma otrzymała mnóstwo funduszy od NASA i Departamentu Energii USA, więc wygląda na to, że ktoś wierzy, że ten księżycowy strzał może zadziałać. Ale bądźmy szczerzy: nie nastąpi to w najbliższym czasie – ani nawet za naszego życia. Fusion jest wciąż na najwcześniejszym etapie badań na Ziemi.
Mimo to nadal fajnie jest wyobrazić sobie, co może to umożliwić. To mógłby być skokiem, którego potrzebujemy, aby przyspieszyć nasze podróże na planety zewnętrzne i nie tylko.