NASA fica sem plutônio 238

O reator isotópico de alto fluxo no laboratório nacional de Oak Ridge produz pequenas quantidades de plutônio-238 para a NASA, enriquecendo o neptônio-237. A

produção lenta de combustível nuclear ameaça os planos da NASA de lançar naves espaciais usando geradores termoelétricos. Se o problema não for resolvido, você deverá limitar-se à energia solar.

O combustível ideal é o plutônio-238 (Pu-238). Quatro quilos de combustível são suficientes para fornecer energia ao navio por décadas. A NASA gastou 140 kg de plutônio em sua história, inclusive em experimentos no âmbito do programa Apollo, na missão Galileo a Júpiter e no envio dos dispositivos Pioneer e Voyager. No momento, o plutônio está fornecendo calor e eletricidade ao veículo espacial Curiosity, à estação orbital Cassini em Saturno e à sonda New Horizons voando para o cinturão de Kuiper.

O plutônio seria muito útil para sondas robóticas que podem mergulhar nas profundezas do gelo satélite no sistema solar, onde existem oceanos subterrâneos de água. Para aeronaves que voam na atmosfera de outros planetas e exploram novos territórios. Para navios viajarem em lagos e rios de metano líquido e etano na superfície de Titã. Para muitas outras missões. Mas o plutônio está acabando e há uma suspeita de que o combustível nuclear terá que ser abandonado se uma decisão política de força de vontade não for tomada.

Nos Estados Unidos, a produção de isótopos de plutônio-238 foi interrompida em 1988. O Departamento de Energia dos EUA assinou um contrato de cinco anos em 1992 para comprar 10 kg de isótopo da Rússia e a possibilidade de aumentar o suprimento para não mais de 40 kg. Como parte do contrato, vários contratos foram concluídos, o contrato foi prorrogado. Em 2009, as entregas foram interrompidas devido a uma reestruturação da indústria nuclear russa, e a NASA agora está em uma posição difícil, escreve a Scientific American.

As tentativas do Departamento de Energia de estabelecer o enriquecimento de Pu-238 no Laboratório Nacional de Oak Ridge não dão um resultado aceitável: a produção do isótopo de neptúnio-237 é muito pequena.

Atualmente, as reservas da NASA são de apenas 35 kg de Pu-238 e o decaimento radioativo de 18 de 35 kg é muito fraco para ser usado nos geradores termoelétricos existentes da NASA. Segundo especialistas, 17 kg de combustível serão suficientes para apenas quatro geradores, um dos quais já está reservado para o rover como parte da missão Mars 2020.

Em 2013, após um hiato de vinte e cinco anos, o Departamento de Energia dos EUA retomou a produção de plutônio-238 no Laboratório Nacional de Oak Ridge, mas o projeto encontrou dificuldades técnicas e já estava atrasado, portanto era improvável que atingisse a capacidade planejada de 1,5 kg de plutônio por ano em 2021 ano. Em vez disso, os engenheiros estão falando em produzir 0,5 kg por ano até 2019.

O problema foi repetidamente levantado no Congresso, tentando obter informações da NASA sobre o estado atual das coisas, sobre a quantidade de plutônio necessária e possíveis maneiras de obtê-lo, mas a Agência Espacial Nacional permanece em silêncio. Houve também uma tentativa de aprovar a Lei de Exploração Espacial Eficiente para planejar o apoio material da NASA, mas ele também ficou preso nas comissões parlamentares.

Em outras palavras, agora a NASA não tem um plano e um entendimento claro do que fazer a seguir, escreve a Scientific American. Especialistas independentes criticam a posição da NASA, que afirma que não são necessárias reservas adicionais de plutônio. Como, e o estoque atual é suficiente para as missões planejadas. Mas este é um exemplo clássico de um círculo vicioso. Há estoque atual suficiente porque poucas missões estão planejadas. Poucas missões estão planejadas porque falta plutônio. Se houvesse mais combustível, provavelmente seria encontrado onde usá-lo.

Por exemplo, há várias décadas, os cientistas sonham em enviar uma sonda para a Europa, o satélite de Júpiter, onde a vida poderia teoricamente existir sob o gelo. Mas esses planos são constantemente adiados devido ao excesso de plutônio necessário. Assim, o mais recente projeto Jupiter Europa Orbiter exigiu 17,6 kg de Pu-238, ou seja, mais do que a NASA.

O problema é ainda mais agravado pelo fato de que em 2013 o Congresso e a Casa Branca transferiram para a NASA os custos de reiniciar a linha de produção de plutônio e a operação de laboratórios de pesquisa. Agora, esses custos chegam a US $ 50 milhões por ano. Como os custos caíram sobre os ombros da NASA, foi necessário reduzir o financiamento de alguns programas científicos e técnicos, incluindo programas para criar novos tipos de geradores que pudessem reduzir o consumo de plutônio. Mais uma vez, um círculo vicioso.

Os engenheiros tentam resolver o problema de maneira diferente. Por exemplo, existe uma idéia de lançar na Europa não uma sonda de plutônio, mas um orbital movido a energia solar, que executará uma série de manobras inteligentes, aproximando-se da superfície a uma curta distância.

Em alguns aspectos, os painéis solares até superam os geradores termoelétricos: pesam menos e são acionados com a energia necessária, dependendo das necessidades do dispositivo. Portanto, para uma missão na Europa, você precisa de painéis solares com uma área de 50 m ² . Esse tipo de bateria será testado no dispositivo Juno, que chegará a Júpiter em julho de 2016.

Diante de uma deficiência de plutônio, os engenheiros são forçados a confiar na energia solar e aprimorar a tecnologia: aumentar a eficiência das células solares usando concentradores e espelhos, painéis de um novo design.

Mas, por mais que os engenheiros se esforcem, existem missões que são fundamentalmente impossíveis de fornecer energia solar. De qualquer forma, se você pensar bem, o mesmo veículo de descida Fila continuaria a operar no cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko se tivesse um gerador termoelétrico e não painéis solares. Em geral, é preciso negociar com a Rússia ou tomar uma decisão política para retomar o programa nuclear, que foi interrompido após o fim da Guerra Fria.

Source: https://habr.com/ru/post/pt384199/