Спускаемият апарат Philae на мисията Rosetta работи само 60 часа на кометата, доколкото попадна в сянка, където не бе възможно да се дозаредят акумулаторните му батерии.
Защо нямаше възможност да бъде оборудван с надежден източник на енергия, например, ядрена батерия, която захранва и отоплява “Вояджър” вече много години?
Това изглежда съвсем прост въпрос но е с много интересен отговор, който започва от времето на студената война и завършва с бъдещото усвояване на космоса.
Когато работата опира до космическите мисии, плутоний-238 (Pu238) е идеалното гориво – работи дълго и е относително безопасен. Без него човечеството няма никаква надежда да достигне по-далеч от Марс, защото там става прекалено тъмно, за да се разчита на слънчевите батерии – най-разпространеният алтернативен източник на електроенергия в космоса. Проблемът е в това, че в световен мащаб Pu238 стремително свършва.
Роден от студената война
Pu238 е страничен продукт при производството на Pu239, който е известен като основен градивен елемент за ядреното оръжие. По време на студената война, която породи космическата надпревара, това беше съвсем удобно.
Заводът Саванна Ривър в Южна Каролина, който произвеждаше Pu239 за ядрени бомби, отпускаше Pu238 за спътници и космически сонди. След като през 80-те години Саванна Ривър бе затворен, NASA започна да купува Pu238 от Русия.
На Pu238 в космоса се отправиха два космически апарата “Вояджър”, марсоходът “Кюриосити” и няколко други космически сонди, изследващи тъмните отдалечени предели на нашата Слънчева система.
Pu238 е идеалното гориво за космическите апарати
Въпреки, че е високо радиоактивен, излъчването му не преминава през някои материали, което го прави относително безопасен. Обвитите в иридий гранули от Pu238 светят червено, отделяйки голямо количество топлина. Докато тези гранули са цели, радиацията не представлява проблем. Те се поставят в радиоизотопните термоелектрически генератори (РИТЕГ), които превръщат топлината в електричество.
Този процес може да продължи години, даже десетилетия – благодарение на това космическите сонди “Вояджър” продължават да изследват космоса и междузвездното пространство.
На Земята запасите от Pu238 стремително намаляват
Съгласно статията, публикувана наскоро в Nature, NASA разполага само с 35 килограма Pu238, от който само половината може да се използва като гориво за РИТЕГ. Следващата мисия до Марс, която е планирана за 2020 година, ще глътне 5 килограма . Русия също не продава Pu238, може би, защото също привършва или е свършил.
Този изотоп не се среща в природата. Никой друг на Земята няма как да разполага с Pu238.
Заслужава ли си да се възстанови производството на Pu238
През 2013 година NASA започна да изплаща годишно на Министерството на енергетиката (МЕ) по 50 милиона долара за разработване на програмата за производство на Pu238. Доколкото всички заводи, които са го произвеждали вече са затворени, това няма да е никак лесно и ще бъде много продължително.
Даже ако всичко върви по план, МЕ ще започне да произвежда ежегодно по 1,1 килограм Pu238 към 2021 година.
Какви са по-конкретно плановете?
Засега планът за производството включва създаване на не по-малко от три лаборатории на различни места в страната:
Националната лаборатория Айдахо – материал-прекурсор, нептуний-237, извлича се ОЯГ.
Оук Ридж в Теннесси – реактор ще преработва нептуний-237 за производството на плутоний-238. Плутоний-238 и остатъците от нептуний-237 се използват като гориво и се преработват.
Лос-Аламос, Ню-Мексико – плутоний-238 се пресова в гранули и са съхранява там.
В края на тази верига от технологични процеси САЩ ще разполага с Pu238, който може да се използва в РИТЕГ.
Също така има план за превръщане на лабораторията Айдахо във втора фабрика за работа с нептуний-237, защото и сега тези мощности са в експлоатация.
На практика голяма част от втората половина на плана си остава под въпрос. Представител на МЕ е потвърдил, че учените от Оук Ридж тепърва започват да експериментират над химическия процес за извличане на Pu238 от нептуний-237 под действие на допълнително облъчване. След успешното им завършване следва изморителният но важен процес на мащабиране на тези технологични дейности. Той ще продължи не по-малко от 7 години.
Неясното бъдеще
С наличния запас на NASA и от производствения план на МЕ, САЩ ще разполага с достатъчно Pu238 за обезпечаване на две десетгодишни мисии през следващите няколко десетилетия. Това, разбира се е по-добре от нищо, но въпреки това навежда на мисълта – какъв сдържащ фактор в действителност представлява ядреното гориво за РИТЕГ при изследването на космоса.
РИТЕГ и мисията “Rosetta”
В светлината на всичко това става ясно, защо мисията “Rosetta” не е била добър кандидат за РИТЕГ. На Европейската космическа агенция би се наложило да купува Pu238 от САЩ или Русия. Но нито една от двете държави би поискала да се разделя с този скъпоценен ресурс.
Слънчевите батерии са си останали жизнеспособен вариант за изследване на близкия космос. Но за разлика, например, от приближаващата мисия “Нови хоризонти” на NASA към планетата Плутон – там е прекалено тъмно, че да се разчита на слънчевата светлина ка
