Středa, 30 září
Shadow

NASA za pět let dojde plutonium pro vesmírné mise

Peletka plutonia 238, které vlastním radioaktivním rozpadem produkuje tolik tepla, že se rozžhaví dočervena. Plutonium-238 nelze použít v jaderných zbraních, zato však našlo mnoho civilních oblastí jako baterka, která nepotřebuje dobíjet - například v kardiostimulátorech nebo vesmírných pohonech. Zdroj: nazeleno.cz
Peletka plutonia 238, které vlastním radioaktivním rozpadem produkuje tolik tepla, že se rozžhaví dočervena. Plutonium-238 nelze použít v jaderných zbraních, zato však našlo mnoho civilních oblastí jako baterka, která nepotřebuje dobíjet - například v kardiostimulátorech nebo vesmírných pohonech. Zdroj: nazeleno.cz

Plutonium 238 (s poločasem rozpadu 87 let) představuje v současnosti nejefektivnější zdroj energie použitelný ve vesmírných sondách (z jednoho gramu je možno získat výkon o hodnotě přibližně půl wattu). Využívá ho například americká Curiosity, která nedávno přistála na Marsu, a sondy Voyager, které co nevidět opustí Sluneční soustavu na cestě do hlubin vesmíru. Současné zásoby plutonia pocházejí z dob studené války, která však skončila před více než 20 lety, a další zatím naštěstí na obzoru není. Američané ukončili výrobu plutonia v roce 1988, našli však velmi chytrý způsob, jak jej získávat: z Ruska. Tyto dodávky zajistily provoz americké sondy Galileo a dalších kosmických lodí, pracujících za hranicemi zemské oběžné dráhy.

Jenomže v roce 2009 si ruská strana, s obavou pozorující stálé zmenšování vlastních zásob plutonia,, jehož výrobu sama chvíli předtím zastavila (alespoň podle oficiálních zdrojů), navýšila cenu na více než 6 milionů dolarů za kilogram, což donutilo agenturu NASA pro svůj omezený rozpočet přestat s nákupem.

Tehdy měla NASA 5 kilogramů plutonia 238, tyto zásoby jí podle očekávání vystačí při uvážené spotřebě přibližně do roku 2018. Pokud NASA hodlá začít s výrobou vlastního plutonia, například 2 kilogramů ročně, musí začít s přípravou už teď, a ani v tomto případě není zaručeno, že za pět let bude k dispozici. Největší překážkou není překvapivě nedostatek času či technické potíže, ale americký Kongres, který nechce uvolnit 100 milionů dolarů potřebných (podle propočtů NASA) k zahájení projektu. Problémy s rozpočtem vesmírné agentury jsou dlouhodobé (viz například zde), o řadu grantů se dělí s jinými výzkumnými institucemi. Ačkoliv jde o malý zlomek amerických výdajů na armádní rozpočet, nemá patrně vesmírná agentura dostatečně dobré lobbisty.

V dané situaci se nabízejí tři možná řešení. Prvním je nainstalovat na sondy určené pro výzkum Marsu, Jupiteru a Saturnu (společně s jejich měsíci) solární panely. Nedostatky takového řešení tkví v tom, že na Marsu dochází k prachovým bouřím schopným znemožnit fungování jakéhokoli zařízení používajícího sluneční panely, nemluvě o polárních oblastech planety, kde není v zimním období jednoduše dost slunečního světla. Na oběžných drahách Jupiteru, Saturnu a například Pluta je sluneční záření 25krát, 100krát a více než 2000krát slabší, než záření dopadající na Zemi. Navíc hmotnost solárních panelů rozhodně není zanedbatelná, u sondy typu New Horizons obíhající kolem Pluta tvoří více než 99 % celkové hmotnosti, což je téměř technické barbarství.

Druhá možnost, nedávno navržená vývojáři NASA pro sondy přistávající na Venuši, spočívá v použití cyklu lithium–oxid uhličitý a Stirlingova motoru (solární panely nejsou na povrchu této horké planety se stokrát hustší atmosférou, než je ta zemská, použitelné). Do motoru s lithiem je nasáván oxid uhličitý z atmosféry, se kterým lithium reaguje za vzniku karbonátu a plynných produktů (například kyslíku). Takový pohon nepotřebuje žádné zásoby oxidovadla, což je velký problém u raket. Podle autora tohoto nápadu, výzkumníka Michaela Paula z Pennsylvánské státní univerzity (profil zde) by tato technologie mohla být při patřičném financování dovedena k praktické použitelnosti v roce 2020. Problém je, že svou životností se tento pohon ani zdaleka nevyrovná plutoniovému, navíc je potřeba zabudovat do sondy těžkou pumpu, nebo snížit výkon motoru, aby byl její pohyb co nejméně náročný na palivo.

Třetí variantou jsou nové technologie získávání plutonia. Před nedávnem odborníci z Vesmírného střediska pro jaderný výzkum (Center for Space Nuclear Research) navrhli používat místo standardního kazetového „dopravníkový“ způsob výroby. Klasicky je neptunium 237 na rok vloženo do jaderného reaktoru, kde se začne vlivem neutronů přeměňovat na plutonium 238, které se v čisté formě získá následnými složitými chemickými procesy. Nabízí se obestavět reaktor malými nádobami s neptuniem 237, které z nich bude možno po několika dnech vyjmout. Za tuto dobu se na plutonium 238 přemění přibližně 0,01 % původního materiálu, tedy místo menšího množství koncentrovaného substrátu by bylo použito velké množství méně koncentrovaného Tento nový přístup by přinesl zkrácení doby ozáření neptunia 237, omezení množství nepotřebných izotopů, vyskytujících se při delším ozařování látky neutrony, dále pak mnohem jednoduší a levnější způsob chemického čištění plutonia od jeho příměsí a snížení nákladů na obnovení výroby plutonia až na 50 milionů dolarů.

Těžko říct, čemu dá nakonec NASA přednost. V tuto chvíli je už však jisté jedno: pokud se nezačne tento problém rychle řešit, tak je s dlouholetými misemi na vzdálené planety Sluneční soustavy konec.

Poznámka Atominfo.cz: jedním ze zdrojů pro tento článek bylo několik velmi zajímavých statí na webu Newscientist.com. Bohužel je na těchto stránkách vyžadovaná registrace a po ní se zobrazuje jen na 70 hodin.

Hlavní článek: Space fuel crisis: NASA confronts the plutonium pinch

Zajímavé odkazy k tématu: Will NASA ever recover Apollo 13’s plutonium from the sea?

Curiosity’s dirty little secret

Zdroj: Atomic-energy.ru, Newscientist.com, Nasa.gov, Txchnologist.com

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..