We hebben krachtiger nucleaire motoren nodig om de ruimte te verkennen. De productie van plutonium-238 groeit

Vorig jaar brak Voyager 2 eindelijk doorin de interstellaire ruimte, met meer dan 18 miljard kilometer afgelegd. Deze epische missie werd mogelijk gemaakt door kernenergie, over de technologie waarvan ruimtevaartuigen al tientallen jaren opereerden. Ruimtevaartuigen vergelijkbaar met het Voyager-paar zijn uitgerust met radio-isotopen thermo-elektrische generatoren (RTG's). Deze motoren vertrouwen op het feit dat warmte vrijkomt wanneer radioactieve stoffen worden vernietigd. Door het transformeren van de warmte die wordt gegenereerd door het verval van plutonium-238 (P-238) in elektriciteit, blijft het ruimtevaartuig werken lang nadat de zonnestralen vage schittering zijn geworden.

Wat vliegen "Voyagers"

RTG's houden ons ook tegen. Als we ruimteschepen - of mensen - verder, sneller en vaker willen verzenden, kunnen we niet blijven vertrouwen op dezelfde nucleaire technologie die al tientallen jaren wordt gebruikt. Hoe breiden we ons bereik uit?

Onze plutonium-238 aandelen zijn bijna uitgeput. Zijn eerste batches werden in de VS gemaakt als een bijproduct van de creatie van combat plutonium-239 tijdens de Koude Oorlog. Om onderzoek voort te zetten, heeft NASA nog veel meer nodig.

Oak Ridge National Laboratory heeft het overgenomende taak van zijn productie in 2012. Zelfs een paar gram produceren was een langzaam en handmatig proces. Maar vorige maand kondigden wetenschappers van Oak Ridge aan dat ze eindelijk een manier hadden ontwikkeld om de productie van neptunium en aluminiumpellets die nodig zijn voor de productie van P-238 te automatiseren en te verhogen. De korrels worden getransformeerd in kostbare P-238 bij het persen in aluminium buizen met daaropvolgende bestraling in de reactor.

Het maken van deze pellets was de meest problematische plaats.in dit proces, en het verwijderen van mensen uit deze vergelijking vereist ook veel van het experiment. "In veel nucleaire banen moet je" bakken en kijken ", zegt programmamanager Bob Wam. "Je ontwerpt door veel veiligheid in het ontwerp te steken; uitstappen; Kijk of het werkt zoals je verwachtte. " Na vele jaren van werken aan de automatisering van meten en produceren, is alles gelukt.

Nu produceert het lab 50 gram P-238 injaar, maar binnenkort plannen om op te gaan tot 400 gram per jaar. Volgens voorspellingen zal het jaarlijkse doel van NASA van 1,5 kilogram binnen twee jaar worden bereikt. Hoe meer P-238 we hebben, hoe meer missies we naar de deep space kunnen sturen.

Kleine stappen in de ruimte

NASA verkent ook het efficiënter makenRTG - Geavanceerde Multi-Purpose RTG of UMRITEG. Maar om een ​​doorbraak te maken, moet je op zoek naar iets nieuws. Uiteindelijk zullen krachtigere systemen nodig zijn. Alleen kernsplitsing kan dergelijke macht op korte termijn bieden, zegt David Poston van het Los Alamos National Laboratory.

Postton - de belangrijkste ontwikkelaar van de reactor voorKilopower, een prototype kernsplijtingsreactor die NASA vorig jaar met succes heeft getest. Hij zal in staat zijn om lange missies van energie te voorzien, misschien zelfs planetaire buitenposten van mensen. "De manier waarop we het in de praktijk brengen, vereenvoudigde alles", zegt Poston. "We hebben de afgelopen 30 jaar veel reactorprogramma's in de ruimte gehad, maar ze zijn allemaal mislukt. Meestal omdat het te duur bleek te zijn. " Momenteel is de kracht van Kilopower 4 kilowatt, maar wetenschappers hopen het tot 10 kW te overklokken.

Gigantisch racen

Meer recent meerfuturistische ideeën, waaronder de ontploffing van atoombommen in de achterkant van het ruimtevaartuig in de zogenaamde gepulseerde kernmotor (uiteraard had hij een aantal praktische problemen). Maar sommige mensen werken nog steeds om gekke ideeën tot leven te brengen.

Een van deze teams werkt in PrincetonSatellietsystemen, die megawatt energie willen opwekken met behulp van fusie. Ja, we gingen van watts naar kilowatts en megawatts. U bent waarschijnlijk bekend met de synthese - het gebeurt elke dag in de lucht, dankzij onze zon. Synthese produceert meerdere malen meer energie dan splijting, maar het is moeilijk te beheersen.

Princeton Satellite Systems is in ontwikkelingdirecte fusiemotor die magnetische velden gebruikt om stroom te genereren in het plasma en deze op te warmen tot 1 miljard graden Celsius. Het team zegt dat, in theorie, een auto zo groot als een minivan zou kunnen produceren, de reistijd tussen zonnestelsels met meer dan de helft zou kunnen verkorten (een trip naar Pluto zou vier jaar duren, geen negen) en er zou meer energie overblijven.

"Als je energie hebt tegen de tijd dat jeWanneer je je bestemming bereikt, kun je een heleboel hele leuke experimenten doen ", zegt Charles Swanson, een natuurkundige. "Een van de coolste dingen die Cassini deed, zijn radarbeelden van de satelliet van Saturnus Titan. Maar de radar heeft veel energie nodig en is beperkt qua mogelijkheden. De aanwezigheid van megawattvoeding maakt opties vrij. "

Het bedrijf heeft enorm veel geld ontvangen vanNASA en het Amerikaanse ministerie van Energie, dus iemand gelooft in het succes van deze gebeurtenis. Maar laten we eerlijk zijn, het succes zal niet snel komen. Thermonucleaire fusie bevindt zich in de vroegste stadia van onderzoek.

Denk je dat we het in het leven zullen zien? Vertel het ons in onze chat in Telegram.