общ

Нуждаем се от по-мощни ядрени двигатели, за да изследваме пространството. Производството на плутоний-238 нараства

Миналата година Voyager 2 най-накрая пробив междузвездното пространство, покривайки повече от 18 милиарда километра. Тази епична мисия стана възможна благодарение на ядрената енергия, върху технологията на която космическият кораб работи десетилетия. Космическия кораб, подобен на двойката Вояджър, е оборудван с радиоизотопни термоелектрически генератори (RTG). Тези двигатели разчитат на факта, че с разрушаването на радиоактивни вещества се отделя топлина. Преобразувайки топлината, генерирана от разпадането на плутоний-238 (P-238) в електричество, космическият кораб продължава да работи дълго след като слънчевите лъчи станат неясни.

Какво лети "Вояджърс"

RTGs също ни задържат. Ако искаме да изпратим космически кораби - или хора - по-далеч, по-бързо и по-често, не можем да продължим да разчитаме на същата ядрена технология, която използвахме от десетилетия. Как да разширим обхвата си?

Нашите резерви на плутоний-238 са почти изчерпани. Първите му партиди са направени в САЩ като страничен продукт от създаването на боен плутоний-239 по време на Студената война. За да продължи изследванията, НАСА се нуждае от много повече.

Националната лаборатория на Oak Ridge поезадачата за производството й през 2012 г. Производството дори на няколко грама е бавен и ръчен процес. Но миналия месец учените от Oak Ridge обявиха, че най-накрая са разработили начин за автоматизиране и увеличаване на производството на нептуний и алуминиеви пелети, необходими за производството на P-238. Гранулите се трансформират в скъпоценен Р-238 в процеса на пресоване в алуминиеви тръби с последващо облъчване в реактора.

Изработването на тези пелети е най-проблемното място.в този процес и премахването на хората от това уравнение също изискваше много експерименти. „В много от ядрените работни места трябва да се„ пекат и гледат “, казва мениджърът на програмата Боб Уам. - Вие проектирате, като поставите много фактори за безопасност в дизайна; излезе; Вижте дали работи по начина, който сте очаквали. " След много години работа по автоматизацията на измерването и производството, всичко се изработи.

Сега лабораторията произвежда 50 грама P-238година, но скоро планира да отиде до 400 грама годишно. Според прогнозите годишната цел на НАСА от 1,5 килограма ще бъде постигната в рамките на две години. Колкото повече P-238 имаме, толкова повече мисии ще можем да изпратим в дълбокия космос.

Малки стъпки в космоса

НАСА също изследва възможността за по-голяма ефективностRTGs - Разширено многоцелево RTGs или UMRITAG. Но за да направите пробив, трябва да потърсите нещо ново. В крайна сметка ще са необходими по-мощни системи. Само ядреното делене може да осигури такава мощност в краткосрочния сценарий, казва Дейвид Постън от Националната лаборатория в Лос Аламос.

Postton - основният разработчик на реактораKilopower, прототип на ядрен реактор, който NASA успешно изпробва миналата година. Той ще може да осигурява дълги мисии с енергия, може би дори планетарни предни постове на хора. „Начинът, по който го реализираме, опрости всичко“, казва Постън. „През последните 30 години имахме много програми за космически реактори, но всички те се провалиха. Най-вече защото се оказа твърде скъпо. В момента мощността на Kilopower е 4 киловата, но учените се надяват да я разбият до 10 kW.

Гигантски състезания

Напоследък ощефутуристични идеи, включително детонация на атомни бомби в задната част на космическия кораб в т. нар. пулсиращ ядрен двигател (очевидно той имаше редица практически проблеми). Но някои хора все още работят, за да заживеят луди идеи.

Един от тези екипи работи в ПринстънСателитни системи, които се стремят да генерират мегавати енергия чрез синтез. Да, преминахме от ватове на киловати и мегавати. Вероятно сте запознати със синтеза - това се случва на небето всеки ден, благодарение на нашето слънце. Синтезът произвежда няколко пъти повече енергия от делението, но е трудно да се контролира.

Princeton Satellite Systems се развивадвигател с директно сливане, който използва магнитни полета за генериране на ток в плазмата и затоплянето му до 1 милиард градуса по Целзий. Екипът твърди, че на теория един автомобил с размер миниван би могъл да произвежда, може да намали времето за пътуване между слънчевите системи с повече от половината (пътуването до Плутон ще отнеме четири години, а не девет) и ще остане повече енергия.

- Ако имате енергия по времето, когато виеКогато стигнете до местоназначението си, можете да направите много наистина страхотни експерименти, ”казва Чарлз Суонсън, физик. - Едно от най-хубавите неща, които направи Касини, са радарните изображения на спътника на Сатурн Титан. Но радарът изисква много енергия и е ограничен в възможностите. Наличието на мегават мощност освобождава опции.

От компанията получиха огромни сумиНАСА и американското министерство на енергетиката, така че някой вярва в успеха на това събитие. Но нека бъдем честни, успехът няма да дойде скоро. Термоядрен синтез е в най-ранните си етапи на изследване.

Мислите ли, че ще го видим в живота? Разкажете ни в нашия чат в Telegram.