Sobota, Listopad 18

Použití jaderné energie při průzkumu Marsu

V první části dokončíme cesty mířící kolem plynných obrů do mezihvězdných prostorů z minulého dílu a potom se plně zaměříme na průzkum Marsu a jeho povrchu. I když je tato planeta poměrně blízko Slunci, hrály jaderné zdroje energie zásadní roli při jeho zkoumání, jinak by totiž vědecké přístroje neměly dostatečnou teplotu ke svému provozu.

Mise Voyager 1 a 2 začaly v roce 1977 a jsou následníky misí Pioneer. Oba Voyagery dohromady přinesly lidstvu nejdůležitější zjištění v historii amerického vesmírného programu. Každá sonda Voyager nese devět radioizotopových topných článků a tři radioizotopové termoelektrické generátory typu MHW-RTG (Multi-hundred Watt Radioisotope Themoelectric Generator). Tento typ zdroje elektřiny je specifický pro program Voyager a má elektrický výkon 157 W (tepelný výkon je 2400 W), dohromady tedy každá sonda měla k dispozici zdroj elektřiny o výkonu 471 W. Energetické zdroje pracují dodnes, což znamená, že jsou v provozu již 37 let. Ukončení provozu sondy Voyager 2 je předpokládáno v roce 2025, před tím ale budou postupně vypínány jednotlivé výzkumné a stabilizační přístroje s tím, jak bude klesat výkon energetických zdrojů.

Nákres radioizotopového termoelektrického generátoru typu MHW-RTG. Každá ze sond Voyager používala tři. (Zdroj: Solarsystem.nasa.gov)
Nákres radioizotopového termoelektrického generátoru typu MHW-RTG. Každá ze sond Voyager používala tři. (Zdroj: Solarsystem.nasa.gov)
Rozložený radioizotopový topný článek. Největší dutý válec je tepelné stínění z uhlíkových vláken, pod ním jsou tři do sebe zasunuté duté grafitové válce sloužící jako ochranná vrstva. Napravo od nich se nachází palivová peletka plutonia-238 pokrytá slitinou platiny a rhodia a vedle ní grafitová ucpávka. V horní řadě uprostřed je víčko vnějšího obalu z uhlíkových vláken a vpravo americká mince pro představu o rozměrech. Ta v našich zeměpisných šířkách neslouží příliš dobře, takže  si uvedeme, že vnější obal má průměr 2,5 cm a výšku 3,3 cm. Tento topný článek poskytuje 1 W tepelného výkonu pro ohřev přístrojů. (Zdroj: Rps.nasa.gov)
Rozložený radioizotopový topný článek. Největší dutý válec je tepelné stínění z uhlíkových vláken, pod ním jsou tři do sebe zasunuté duté grafitové válce sloužící jako ochranná vrstva. Napravo od nich se nachází palivová peletka plutonia-238 pokrytá slitinou platiny a rhodia a vedle ní grafitová ucpávka. V horní řadě uprostřed je víčko vnějšího obalu z uhlíkových vláken a vpravo americká mince pro představu o rozměrech. Ta v našich zeměpisných šířkách neslouží příliš dobře, takže si uvedeme, že vnější obal má průměr 2,5 cm a výšku 3,3 cm. Tento topný článek poskytuje 1 W tepelného výkonu pro ohřev přístrojů. (Zdroj: Rps.nasa.gov)

Sonda Voyager 1 proletěla kolem Jupiteru a Saturnu a v září 2013 se dostala za hranici Sluneční soustavy, stala se tak nejvzdálenějším lidským výtvorem od planety Země. Během své cesty mimo jiné fotografovala Zemi ze vzdálenosti čtyř miliard kilometrů, z níž se jevila jako bleděmodrá kulička. Sonda Voyager 2 je jediným plavidlem, které zblízka studovalo čtyři plynné obry (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun). Objevilo nové měsíce obíhající Uran a Neptun a gejzíry tekutého dusíku na Tritonu, největším Neptunově měsíci. Na Zemi odeslala stovky fotografií, které lidstvo dosud nemělo šanci pořídit.

Rudá skvrna na Jupiteru zachycená sondou Voyager elektricky napájenou a ohřívanou jadernou energií. (Zdroj: Voyager.nasa.gov)
Rudá skvrna na Jupiteru zachycená sondou Voyager elektricky napájenou a ohřívanou jadernou energií. (Zdroj: Voyager.nasa.gov)

Saturn zachycený sondou Voyager 2. Představu o pokroku snímací technologie oproti sondám Pioneer 10 a 11 můžete získat srovnáním s fotografií Satrunu v minulém článku. (Zdroj: Voyager.nasa.gov)
Saturn zachycený sondou Voyager 2. Představu o pokroku snímací technologie oproti sondám Pioneer 10 a 11 můžete získat srovnáním s fotografií Satrunu v minulém článku. (Zdroj: Voyager.nasa.gov)

Průzkum Rudé planety

Sondy Viking 1 a 2 vypuštěné v roce 1975 byly prvním pokusem NASA o získání informací přímo z povrchu Rudé planety. Každá z těchto dvou misí měla dvě části: planetární sondu obíhající planetu a přistávací modul. Obě mise Viking odeslaly na Zemi mnoho fotografií Marsu zblízka i přímo z jeho povrchu a přinesly vědcům řadu informací o chemických prvcích přítomných na Marsu (Nachází se zde mimo jiné uhlík, dusík, kyslík a fosfor, což jsou všechny prvky nezbytné pro život na naší planetě). Každá sonda měla 42,6W radioizotopový termoelektrický generátor, jehož plánovaná doba provozu byla minimálně 90 dní, avšak vydržely dodávat elektřinu sondě Viking 1 šest let a v případě sondy Viking 2 čtyři roky.

Schéma radioizotopového termoelektrického generátoru SNAP-19 použitého přistávacími moduly sond Viking 1 a 2 a také planetárními sondami Pioneer 1 a 2 mířícími do mezihvězdným prostor. (Zdroj: Solarsystem.nasa.gov)
Schéma radioizotopového termoelektrického generátoru SNAP-19 použitého přistávacími moduly sond Viking 1 a 2 a také planetárními sondami Pioneer 1 a 2 mířícími do mezihvězdným prostor. (Zdroj: Solarsystem.nasa.gov)

Sonda Viking 1 nebyla prvním kosmickým plavidlem, které přistálo na Marsu, ale byla prvním úspěšným. V roce 1971 se sovětská mise pokusila o přistání na povrchu Marsu, ale přistávací modul bohužel vydržel v provozu jen několik sekund a pak došlo ke ztrátě spojení se Zemí. Sondy Viking 1 a 2 odeslaly na Zemi přes 55 000 fotografií Marsu včetně první fotografie sebe sama na povrchu Rudé planety pořízené přistávacím modulem Viking 2. Tato fotografie se stala jednou z nejpopulárnějších v historii amerického vesmírného programu.

Model přistávacího modulu sondy Viking 1. (Zdroj: Jpl.nasa.gov)
Model přistávacího modulu sondy Viking 1. (Zdroj: Jpl.nasa.gov)
Fotografie přistávacího modulu sondy Viking 2 na povrchu Rudé planety. Pod krytem s americkou vlajkou se nachází zdroj energie a anténa nad ním je namířena k Zemi. Vlajka kromě vlasteneckých pohnutek, měla i další důvod pro svou přítomnost na přistávacích modulech - spolu s bílo-červeno-modrými symboly sloužila k určení správného vyvážení barev, což v tak odlišném prostředí od našeho není jednoduchá záležitost. (Zdroj: Nssdc.gsfc.nasa.gov)
Fotografie přistávacího modulu sondy Viking 2 na povrchu Rudé planety. Pod krytem s americkou vlajkou se nachází zdroj energie a anténa nad ním je namířena k Zemi. Vlajka kromě vlasteneckých pohnutek, měla i další důvod pro svou přítomnost na přistávacích modulech – spolu s bílo-červeno-modrými symboly sloužila k určení správného vyvážení barev, což v tak odlišném prostředí od našeho není jednoduchá záležitost. (Zdroj: Nssdc.gsfc.nasa.gov)

V roce 1996 posunula NASA výzkum Marsu o stupeň dále, protože zde přistála s modulem Mars Pathfinder a vypustila vozítko Sojourner o velikosti mikrovlnné trouby. Původně měla mise trvat sedm dní, ale nakonec se protáhla na dvanáctinásobek. Vozítko bylo napájeno solárními panely a pomocí třech radioizotopových topných článků byly vědecké přístroje udržovány při teplotě, při níž byly schopné provozu.

Další vozítka zamířila na povrch Marsu v roce 2003, byly to Spirit a Opportunity, která měla na Rudé planetě hledat vodu a zkoumat proměny tamního klimatu a jiné stopy, které by nasvědčovaly, že by na Marsu byl jednou možný život. Obě vozítka si opět brala elektřinu ze solárních panelů a teplo z radioizotopových topných článků. Vozítko Spirit zkoumalo Rudou planetu šest let a našlo přesvědčivé důkazy o tom, že byla kdysi vlhčí a teplejší, než je dnes, takže krátkodobě umožňovala existenci kapalné vody. Později zapadlo v písku a nebylo schopno se vyprostit. Zapadnutí do duny jemného písku se nevyhnulo ani vozítku Opportunity, to se ale vyprostilo a pokračuje v průzkumu povrchu Marsu, přičemž stále odesílá na Zemi úchvatné fotografie krajiny Rudé planety.

Umělecké pojetí vozítka Opportunity opouštějícího přistávací modul. (Zdroj: Marsrovers.jpl.nasa.gov)
Umělecké pojetí vozítka Opportunity opouštějícího přistávací modul. (Zdroj: Marsrovers.jpl.nasa.gov)
Fotografie západu Slunce na Marsu zachycená vozítkem Spirit byla uskutečnitelná jen díky radioizotopovým topným článkům, které zajistily snímacím zařízením dostatečnou teplotu k provozu. (Zdroj: Jpl.nasa.gov)
Fotografie západu Slunce na Marsu zachycená vozítkem Spirit byla uskutečnitelná jen díky radioizotopovým topným článkům, které zajistily snímacím zařízením dostatečnou teplotu k provozu. (Zdroj: Jpl.nasa.gov)

Posledním vozítkem zkoumajícím povrch Marsu je Curiosity, která zde přistála v srpnu 2012. Na rozdíl od svých předchůdců je napájeno i poháněno pomocí radioizotopového termoelektrického generátoru, který byl vyvinut americkým ministerstvem energetiky a výzkumnými ústavy Idaho National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory, Los Alamos National Laboratory a Sandia National Laboratory. Vozítko má velikost automobilu typu SUV a veze s sebou mnoho vědeckých přístrojů ke zkoumání složení skal a klimatu. Jeho dalším cílem je určení, zda zde někdy existoval život a příprava cesty pro budoucí misi s lidskou posádkou. Vozítko Curiosity je mnohonásobně výkonnější než jeho předchůdci na Rudé planetě a očekává se, že bude v provozu minimálně dva roky, během nichž bude brousit horniny a vrtat do skal v dosud na Marsu nevídaném rozsahu.

Autoportrét vozítka Curiosity. Všimněte si, že na rozdíl od svých předchůdců nemá solární panely, ale v jeho zadní části můžete vidět bílý radiátor radioizotopového termoelektrického generátoru. (Zdroj: Nasa.gov)
Autoportrét vozítka Curiosity. Všimněte si, že na rozdíl od svých předchůdců nemá solární panely, ale v jeho zadní části můžete vidět bílý radiátor radioizotopového termoelektrického generátoru. (Zdroj: Nasa.gov)
Pohled vozítka Curiosity dozadu, na němž je lépe vidět vnější plášť radioizotopového termoelektrického generátoru. (Zdroj: Nasa.gov)
Pohled vozítka Curiosity dozadu, na němž je lépe vidět vnější plášť radioizotopového termoelektrického generátoru. (Zdroj: Nasa.gov)
Radioizotopový termoelektrický generátor na palubě vozítka Curiosity. (Zdroj: Inl.gov)
Radioizotopový termoelektrický generátor na palubě vozítka Curiosity. (Zdroj: Inl.gov)

Zdroj: Breakingenergy.com

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *