General

Нам потрібно більше потужних ядерних двигунів, щоб досліджувати космос. Виробництво плутонію-238 зростає

У минулому році «Вояджер-2» остаточно прорвавсяв міжзоряний простір, пройшовши більше 18 мільярдів кілометрів. Ця епічна місія стала можливою завдяки ядерної енергії, на технології якої космічні апарати працювали десятиліттями. Космічні апарати, подібні парі "Вояджер", оснащені радіоізотопними термоелектричними генераторами (РІТЕГ). Ці двигуни покладаються на те, що в міру руйнування радіоактивних речовин виділяється тепло. Перетворюючи тепло, вироблене при розпаді плутонію-238 (P-238), в електрику, космічний апарат продовжує працювати ще довго після того, як сонячні промені стають тьмяним відблиском.

На чому летять «Вояджери»

РІТЕГ також стримують нас. Якщо ми хочемо відправляти космічні кораблі - або людей - далі, швидше і частіше, ми не можемо продовжувати покладатися на ті ж самі ядерні технології, які використовували десятиліттями. Як нам розширити наш охоплення?

Наші запаси плутонію-238 практично вичерпані. Перші його партії проводилися в США як побічний продукт створення бойового плутонію-239 під час холодної війни. Щоб продовжувати дослідження, NASA потрібно набагато більше.

Національна лабораторія Ок-Рідж взяла на себезавдання його виробництва в 2012 році. Виробництво навіть кількох грамів було повільним і ручним процесом. Але минулого місяця вчені з Ок-Рідж оголосили, що нарешті-то розробили спосіб автоматизації та збільшення виробництва нептуніевих і алюмінієвих гранул, необхідних для виробництва P-238. Гранули перетворюються в дорогоцінний P-238 в процесі спрессовиванія в алюмінієвих трубках з подальшим опроміненням в реакторі.

Створення цих гранул було найпроблемнішим місцемв цьому процесі, і виведення людей з цього рівняння також вимагало багато експериментів. «У багатьох ядерних роботах потрібно« випікати і дивитися », говорить менеджер програми Боб Уем. «Ви проектуєте, вкладаючи багато чинників безпеки в дизайн; дістаєте; дивіться, чи працює так, як ви очікували ». Після багатьох років роботи по автоматизації вимірювань і виробництва, все вийшло.

Тепер лабораторія проводить 50 грамів P-238 врік, але найближчим часом планує вийти до 400 грамів на рік. За прогнозами, річний мети NASA в 1,5 кілограма вдасться досягти протягом двох років. Чим більше у нас P-238, тим більше місій ми зможемо відправляти в дальній космос.

Маленькі кроки в космос

NASA також досліджує створення більш ефективнихРІТЕГ - вдосконалених багатоцільових РІТЕГ, або УМРІТЕГ. Але щоб здійснити прорив, потрібно шукати щось нове. В кінцевому підсумку знадобляться більш потужні системи. Тільки ядерне поділ може забезпечити таку міць в короткостроковому сценарії, говорить Девід Постон з Національної лабораторії Лос-Аламоса.

Посттон - головний розробник реактора дляKilopower, прототипу реактора поділу, який NASA успішно протестувала в минулому році. Він зможе забезпечувати довгі місією енергією, можливо навіть планетарні аванпости людей. «Те, як ми втілили це в реальності, спростило все», говорить Постон. «У нас було багато програм космічних реакторів за останні 30 років, але всі вони провалилися. Головному чином тому, що виявилися занадто дорогими ». В даний час потужність Kilopower становить 4 кіловата, але вчені сподіваються розігнати його до 10 кВт.

гігантські скачки

Не так давно розглядалися і більшфутуристичні ідеї, включаючи детонацію атомних бомб в задній частині космічного апарату в так званому імпульсному ядерному двигуні (очевидно, у нього був ряд практично проблем). Але деякі люди все ще працюють над тим, щоб втілити в життя божевільні ідеї.

Одна з цих команд працює в PrincetonSatellite Systems, яка прагне генерувати мегавати енергії за допомогою термоядерного синтезу. Так, ми перейшли від ват до кіловата і мегават. Ви напевно знайомі з синтезом - він відбувається в небі кожен день, завдяки нашому сонця. Синтез виробляє в кілька разів більше енергії, ніж розподіл, але його важко контролювати.

Princeton Satellite Systems розробляєдвигун на прямому синтезі, який використовує магнітні поля для генерації струму в плазмі і його нагрівання до 1 мільярда градусів Цельсія. Команда каже, що тяга, яку в теорії зможе виробляти машина розміром з мінівен, могла б скоротити час у дорозі між сонячними системами більш ніж наполовину (поїздка на Плутон зайняла б чотири роки, а не дев'ять), і ще енергія залишилася б.

«Якщо у вас буде енергія до моменту, коли видосягнете пункту призначення, ви можете провести багато дійсно крутих експериментів », говорить фізик компанії Чарльз Свонсон. «Одна з найкрутіших речей, які зробив« Кассіні », це радіолокаційні знімки супутника Сатурна Титана. Але радар вимагає багато енергії і обмежений в можливостях. Наявність мегаватної потужності звільняє варіанти ».

Компанія отримала величезну кількість коштів відNASA і Міністерства енергетики США, так що хто-то вірить в успіх цього заходу. Але будемо чесні, успіх прийде не скоро. Термоядерний синтез знаходиться на самих ранніх стадіях дослідження.

Як думаєте, побачимо це при житті? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.