Το τέλος της έλλειψης πλουτωνίου της NASA μπορεί να είναι ορατό. Τη Δευτέρα 18 Μαρτίουου, Ο επικεφαλής της πλανητικής επιστήμης της NASA, Jim Green, ανακοίνωσε ότι η παραγωγή Plutonium-238 (Pu-238) από το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών (DOE) βρίσκεται επί του παρόντος σε φάσεις δοκιμής που οδηγούν σε επανεκκίνηση παραγωγής πλήρους κλίμακας.
"Μέχρι το τέλος του ημερολογιακού έτους, θα έχουμε ένα πλήρες σχέδιο από το Υπουργείο Ενέργειας σχετικά με το πώς θα μπορούν να ικανοποιούν τις απαιτήσεις μας από 1,5 έως 2 κιλά ετησίως." Ο Green είπε στο 44ου Σεληνιακή και Πλανητική Επιστήμη Διάσκεψη που πραγματοποιείται στο Woodlands του Τέξας την περασμένη Δευτέρα.
Αυτές οι ειδήσεις δεν έρχονται ούτε πολύ σύντομα. Έχουμε γράψει προηγουμένως για την επικείμενη έλλειψη πλουτωνίου και τις συνέπειές της για τη μελλοντική εξερεύνηση σε βάθος. Η ηλιακή ενέργεια είναι επαρκής στις περισσότερες περιπτώσεις όταν εξερευνάτε το εσωτερικό ηλιακό σύστημα, αλλά όταν βγείτε έξω από τον αστεροειδή ιμάντα, χρειάζεστε πυρηνική ενέργεια για να το κάνετε.
Η παραγωγή του ισότοπου Pu-238 ήταν μια τυχερή συνέπεια του Ψυχρού Πολέμου. Παρασκευάστηκε για πρώτη φορά από τον Glen Seaborg το 1940, το ισότοπο βαθμού όπλου του πλουτωνίου (-239) παράγεται μέσω βομβαρδισμού του Ποσειδώνα (το οποίο είναι το ίδιο προϊόν αποσύνθεσης του ουρανίου-238) με νετρόνια. Χρησιμοποιήστε το ίδιο ισότοπο στόχου του Neptunium-237 σε έναν γρήγορο αντιδραστήρα, και το Pu-238 είναι το αποτέλεσμα. Το Pu-238 παράγει 280 φορές τη θερμότητα αποσύνθεσης στα 560 watt ανά χιλιόγραμμο σε σχέση με τα όπλα Pu-239 και είναι ιδανικό ως μια συμπαγής πηγή ενέργειας για βαθιά εξερεύνηση του διαστήματος.
Από το 1961, έχουν ξεκινήσει περισσότερα από 26 διαστημικά σκάφη των ΗΠΑ που μεταφέρουν θερμοηλεκτρικές γεννήτριες πολλαπλών αποστολών ραδιοϊσοτόπων (MMRTG, ή παλαιότερα απλά RTGs) ως πηγές ισχύος και έχουν εξερευνήσει κάθε πλανήτη εκτός από τον υδράργυρο. Τα RTGs χρησιμοποιήθηκαν από το επιστημονικό ωφέλιμο φορτίο Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) που άφησαν οι αστροναύτες στη Σελήνη, και οι Cassini, Mars Curiosity και New Horizons εισέρχονται για να εξερευνήσουν τον Πλούτωνα τον Ιούλιο του 2015 είναι όλα πυρηνικά.
Τα RTGs με πλουτώνιο είναι τα μόνο τεχνολογία που χρησιμοποιούμε επί του παρόντος και μπορεί να πραγματοποιήσει εξερεύνηση σε βάθος. Το διαστημικό σκάφος Juno της NASA θα είναι το πρώτο που θα φτάσει στον Δία το 2016 χωρίς τη χρήση πυρηνικού RTG, αλλά θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσει 3 τεράστια ηλιακά πάνελ 2,7 x 8,9 μέτρων για να το κάνει.
Το πρόβλημα είναι ότι η παραγωγή πλουτωνίου στις ΗΠΑ σταμάτησε το 1988 με το τέλος του Ψυχρού Πολέμου. Πόσο έχει ταξινομηθεί το Plutonium-238 της NASA και το DOE, αλλά εικάζεται ότι έχει το πολύ για μια ακόμη μεγάλη αποστολή Flag Ship class και ίσως μια μικρή αποστολή Scout class. Επιπλέον, μόλις κατασκευαστεί το πλουτώνιο-239 ποιότητας όπλων, δεν υπάρχει επανεπεξεργασία του επιθυμητού ισότοπου Pu-238. Το πλουτώνιο που τροφοδοτεί επί του παρόντος την περιέργεια στην επιφάνεια του Άρη αγοράστηκε από τους Ρώσους και αυτή η πηγή έληξε το 2010. Οι New Horizons είναι εξοπλισμένοι με ένα εφεδρικό MMRTG που κατασκευάστηκε για το Cassini, το οποίο κυκλοφόρησε το 1999.
Ως πρόσθετο μπόνους, οι αποστολές με πλουτώνιο συχνά υπερβαίνουν επίσης τις προσδοκίες. Για παράδειγμα, το διαστημικό σκάφος Voyager 1 & 2 είχε αρχική διάρκεια αποστολής πέντε ετών και τώρα αναμένεται να συνεχιστεί καλά στην πέμπτη δεκαετία λειτουργίας τους. Το Mars Curiosity δεν υποφέρει από τα ζητήματα των «σκονισμένων ηλιακών συλλεκτών» που μαστίζουν το Πνεύμα και την Ευκαιρία και μπορούν να λειτουργήσουν κατά τη διάρκεια του μεγάλου χειμώνα του Άρη. Παρεμπιπτόντως, ενώ οι πνεύμα πνευμάτων και ευκαιριών δεν ήταν πυρηνικοί, αυτοί έκανε Χρησιμοποιήστε μικροσκοπικά σφαιρίδια οξειδίου του πλουτωνίου στις αρθρώσεις τους για να παραμείνετε ζεστά, καθώς και ραδιενεργό κούριο για την παροχή πηγών νετρονίων στα φασματόμετρα. Είναι ακόμη πολύ πιθανό ότι οποιαδήποτε εξωγήινη νοημοσύνη σκοντάφτει στα πέντε διαστημόπλοια που διαφεύγουν από το ηλιακό μας σύστημα (Pioneer 10 & 11, Voyagers 1 & 2 και New Horizons) θα μπορούσαν πιθανώς να χρονολογήσουν την αναχώρησή τους από τη Γη μετρώντας την αποσύνθεση της πηγής ισχύος του πλουτωνίου. (Το Pu-238 έχει ημιζωή 87,7 ετών και τελικά αποσυντίθεται μετά τη μετάβαση από μια μακρά σειρά θυγατρικών ισοτόπων στο μόλυβδο-206).
Η τρέχουσα παραγωγή παραγωγής του Pu-238 θα πραγματοποιηθεί στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge (ORNL) χρησιμοποιώντας τον αντιδραστήρα υψηλής ροής ισότοπου (HFIR). Το "Old" Pu-238 μπορεί επίσης να αναβιώσει με την προσθήκη του πρόσφατα κατασκευασμένου Pu-238 σε αυτό.
«Για κάθε 1 κιλό, αναζωογονούμε πραγματικά δύο κιλά του παλαιότερου πλουτωνίου αναμειγνύοντάς το… είναι κρίσιμο μέρος της διαδικασίας μας να μπορούμε να αξιοποιήσουμε την υπάρχουσα προσφορά μας στην ενεργειακή πυκνότητα που το θέλουμε», δήλωσε ο Green στο πρόσφατο σχέδιο εξερεύνησης του Άρη επιτροπή.
Ωστόσο, η πλήρης στοχευμένη παραγωγή 1,5 κιλών ετησίως μπορεί να είναι λίγο αργή. Για λόγους περιβάλλοντος, το Mars rover Curiosity χρησιμοποιεί 4,8 κιλά Pu-238 και το New Horizons περιέχει 11 κιλά. Καμία αποστολή στους εξωτερικούς πλανήτες δεν έχει φύγει από τη Γη από την έναρξη του Curiosity τον Νοέμβριο του 2011 και η επόμενη αποστολή που πιθανότατα θα φέρει RTG είναι το προτεινόμενο rover Mars 2020. Οι ιδέες στον πίνακα σχεδίασης, όπως ένας προσγειωμένος στη λίμνη Τιτάνα και η αποστολή του Δία Icy Moons, θα ήταν όλες πυρηνικές.
Μαζί με τη νέα παραγωγή πλουτωνίου, η NASA σκοπεύει να διαθέσει δύο νέες RTGs που ονομάζονται Advanced Stirling Radioisotope Generators (ASRGs) έως το 2016. Αν και πιο αποτελεσματική, η ASRG μπορεί να μην πάντα γίνε η συσκευή της επιλογής. Για παράδειγμα, το Curiosity χρησιμοποιεί τη θερμότητα MMRTG για να διατηρεί τα όργανα ζεστά μέσω της κυκλοφορίας του Freon. Η περιέργεια έπρεπε επίσης να εξαερώσει την απορριπτόμενη θερμότητα που παρήγαγε η γεννήτρια 110-watt ενώ περιβλήθηκε στο κέλυφος της αεροσκάφους μέχρι τον Άρη.
Και φυσικά, υπάρχουν οι πρόσθετες προφυλάξεις που συνοδεύουν την εκτόξευση πυρηνικού ωφέλιμου φορτίου. Ο Πρόεδρος των Ηνωμένων Πολιτειών έπρεπε να υπογράψει την έναρξη του Curiosity από τη Διαστημική Ακτή της Φλόριντα. Η κυκλοφορία των Cassini, New Horizons και Curiosity προκάλεσε μια σκέδαση διαδηλωτών, όπως και οτιδήποτε σχετίζεται με τα πυρηνικά. Μην πειράζετε ότι οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα παράγουν ραδιενεργό πολόνιο, ραδόνιο και θόριο ως ανεπιθύμητο υποπροϊόν καθημερινά.
Οι εν λόγω εκτοξεύσεις δεν είναι χωρίς κινδύνους, αν και με κινδύνους που μπορούν να μετριαστούν και να διαχειριστούν. Ένα από τα πιο διαβόητα πυρηνικά ατυχήματα που σχετίζονται με το διάστημα συνέβη νωρίς στο διαστημικό πρόγραμμα των ΗΠΑ με την απώλεια ενός εξοπλισμού Transit-5BN-3 εξοπλισμένου με RTG στα ανοικτά των ακτών της Μαδαγασκάρης λίγο μετά την εκτόξευσή του το 1964. Και όταν ο Απόλλων 13 έπρεπε να ματαιώσει και επέστρεψαν στη Γη, οι αστροναύτες κατευθύνθηκαν για να χαράξουν το Υδροχόος Το Landing Module μαζί με τα πυρηνικά επιστημονικά πειράματα που προορίζονται για την επιφάνεια της Σελήνης στον Ειρηνικό Ωκεανό κοντά στο νησί των Φίτζι. (Δεν σας λένε ότι στην ταινία) Αναρωτιέται κανείς αν θα ήταν οικονομικά αποδοτικό να «αναστήσει» αυτό το RTG από τον πυθμένα του ωκεανού για μια μελλοντική διαστημική αποστολή. Σε προηγούμενες πυρηνικές εξοπλισμένες εκτοξεύσεις όπως οι New Horizons, η NASA έθεσε την πιθανότητα ενός «ατυχήματος εκτόξευσης που θα μπορούσε να απελευθερώσει πλουτώνιο» στα 350 προς 1. με το νερό.
Αλλά οι κίνδυνοι αξίζουν το κέρδος από την άποψη των νέων ανακαλύψεων του ηλιακού συστήματος. Σε ένα γενναίο νέο μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος, η επανεκκίνηση της παραγωγής πλουτωνίου για ειρηνικούς σκοπούς μας δίνει ελπίδα. Για να παραφράσω τον Carl Sagan, το διαστημικό ταξίδι είναι μια από τις καλύτερες χρήσεις της πυρηνικής σχάσης που μπορούμε να σκεφτούμε!
