Der NASA geht das Plutonium 238 aus

Der Hochflussisotopenreaktor im Oak Ridge National Laboratory produziert kleine Mengen Plutonium-238 für die NASA und reichert Neptunium-237 an. Die

schleppende Produktion von Kernbrennstoffen bedroht die Pläne der NASA, Raumfahrzeuge mit thermoelektrischen Generatoren zu starten. Wenn das Problem nicht gelöst ist, müssen Sie sich auf Sonnenenergie beschränken.

Der ideale Kraftstoff ist Plutonium-238 (Pu-238). Vier Kilogramm Treibstoff reichen aus, um das Schiff jahrzehntelang mit Energie zu versorgen. Die NASA hat in ihrer Geschichte 140 kg Plutonium ausgegeben, unter anderem für Experimente im Rahmen des Apollo-Programms, für die Galileo-Mission zum Jupiter und für den Versand der Pioneer- und Voyager-Geräte. Derzeit versorgt Plutonium den Curiosity Rover, die Cassini-Umlaufbahn am Saturn und das Raumschiff New Horizons, das zum Gürtel Kuipers fliegt, mit Wärme und Strom.

Plutonium wäre sehr nützlich für Robotersonden, die in die Tiefen des Satelliteneises im Sonnensystem eintauchen können, wo sich unterirdische Ozeane befinden. Für Flugzeuge, die in der Atmosphäre anderer Planeten fliegen und neue Gebiete erkunden. Damit Schiffe auf Seen und Flüssen mit flüssigem Methan und Ethan auf der Oberfläche von Titan fahren können. Für viele andere Missionen. Aber Plutonium endet und es besteht der Verdacht, dass Kernbrennstoff aufgegeben werden muss, wenn keine willensstarke politische Entscheidung getroffen wird.

In den Vereinigten Staaten wurde die Produktion von Plutonium-238-Isotopen 1988 eingestellt. Das US-Energieministerium unterzeichnete 1992 einen Fünfjahresvertrag über den Kauf von 10 kg Isotop aus Russland und die Möglichkeit, die Versorgung auf nicht mehr als 40 kg zu erhöhen. Im Rahmen des Vertrages wurden mehrere Verträge geschlossen, der Vertrag wurde verlängert. Im Jahr 2009 wurden die Lieferungen aufgrund einer Umstrukturierung der russischen Atomindustrie unterbrochen, und die NASA befindet sich derzeit in einer schwierigen Position, schreibt Scientific American.

Versuche des Energieministeriums, eine Pu-238-Anreicherung im Oak Ridge National Laboratory festzustellen, führen zu keinem akzeptablen Ergebnis: Die Produktion des Neptunium-237-Isotops ist zu gering.

Derzeit sind die Reserven der NASA nur 35 Kilogramm Pu-238, und der radioaktive Zerfall von 18 von 35 Kilogramm ist zu schwach, um in den vorhandenen thermoelektrischen Generatoren der NASA verwendet zu werden. Experten zufolge reichen 17 kg Kraftstoff für nur vier Generatoren aus, von denen einer bereits im Rahmen der Mission Mars 2020 für den Rover reserviert ist.

Nach einer fünfundzwanzigjährigen Pause nahm das US-Energieministerium 2013 die Produktion von Plutonium-238 im Oak Ridge National Laboratory wieder auf. Das Projekt stieß jedoch auf technische Schwierigkeiten und lag bereits hinter dem Zeitplan zurück, sodass es unwahrscheinlich war, dass die geplante Kapazität von 1,5 kg Plutonium pro Jahr erreicht wurde 2021 Jahre. Stattdessen sprechen die Ingenieure davon, bis 2019 0,5 kg pro Jahr zu produzieren.

Das Problem wurde im Kongress wiederholt angesprochen, als versucht wurde, Informationen von der NASA über den aktuellen Stand der Dinge, über die Menge an benötigtem Plutonium und mögliche Wege, um es zu erhalten, zu erhalten, aber die National Space Agency schweigt. Es gab auch einen Versuch, das Efficient Space Exploration Act zu verabschieden, um die materielle Unterstützung der NASA zu planen, aber er saß auch in parlamentarischen Ausschüssen fest.

Mit anderen Worten, jetzt hat die NASA keinen Plan und kein klares Verständnis dafür, was als nächstes zu tun ist, schreibt Scientific American. Unabhängige Experten kritisieren die Position der NASA, wonach keine zusätzlichen Plutoniumreserven erforderlich sind. Wie, und der aktuelle Bestand reicht für die geplanten Missionen. Dies ist jedoch ein klassisches Beispiel für einen Teufelskreis. Es gibt genügend aktuellen Bestand, da nur wenige Missionen geplant sind. Es sind nur wenige Missionen geplant, da Plutonium fehlt. Wenn es mehr Kraftstoff gäbe, würde es wahrscheinlich gefunden werden, wo es verwendet werden kann.

Zum Beispiel träumen Wissenschaftler seit mehreren Jahrzehnten davon, eine Sonde nach Europa, dem Satelliten des Jupiter, zu schicken, wo theoretisch Leben unter dem Eis existieren könnte. Diese Pläne verzögern sich jedoch ständig, da zu viel Plutonium benötigt wird. Das jüngste Jupiter Europa Orbiter-Projekt benötigte also 17,6 kg Pu-238, also mehr als die NASA.

Das Problem wird durch die Tatsache weiter verschärft, dass der Kongress und das Weiße Haus 2013 die Kosten für den Neustart der Plutonium-Produktionslinie und den Betrieb von Forschungslabors auf die NASA verlagerten. Jetzt belaufen sich diese Kosten auf 50 Millionen US-Dollar pro Jahr. Da die Kosten auf die Schultern der NASA fielen, war es notwendig, die Mittel für einige wissenschaftliche und technische Programme zu kürzen, einschließlich Programme zur Schaffung neuer Generatortypen, die den Plutoniumverbrauch senken könnten. Wieder ein Teufelskreis.

Ingenieure versuchen, das Problem anders zu lösen. Zum Beispiel gibt es die Idee, nicht eine Plutoniumsonde nach Europa zu bringen, sondern einen solarbetriebenen Orbiter, der eine Reihe kluger Manöver ausführt und sich der Oberfläche aus nächster Nähe nähert.

In mancher Hinsicht übertreffen Solarmodule sogar thermoelektrische Generatoren: Sie wiegen weniger und werden je nach den Anforderungen des Geräts mit der erforderlichen Leistung eingesetzt. Für eine Mission nach Europa benötigen Sie also Sonnenkollektoren mit einer Fläche von 50 m ² . Dieser Batterietyp wird auf dem Juno-Gerät getestet, das im Juli 2016 bei Jupiter eintreffen wird.

Angesichts eines Plutoniummangels sind die Ingenieure gezwungen, sich auf Solarenergie zu verlassen und die Technologie zu verbessern: Um die Effizienz von Solarzellen mithilfe von Konzentratoren und Spiegeln zu steigern, müssen Paneele eines neuen Designs verwendet werden.

Aber egal wie sehr sich die Ingenieure bemühen, es gibt solche Missionen, dass es grundsätzlich unmöglich ist, Sonnenenergie bereitzustellen. Wenn Sie darüber nachdenken, würde dasselbe Fila-Abstiegsfahrzeug jetzt auf dem Kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko weiterarbeiten, wenn es einen thermoelektrischen Generator und keine Sonnenkollektoren hätte. Im Allgemeinen muss man entweder mit Russland verhandeln oder eine politische Entscheidung treffen, um das Atomprogramm wieder aufzunehmen, das nach dem Ende des Kalten Krieges gestoppt wurde.

Source: https://habr.com/ru/post/de384199/