การสิ้นสุดของปัญหาการขาดแคลนพลูโทเนียมของนาซาอาจเป็นไปได้ ในวันจันทร์ที่ 18 มีนาคมTHหัวหน้าแผนกวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ของนาซ่า Jim Green ประกาศว่าการผลิตพลูโทเนียม -238 (Pu-238) โดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) กำลังอยู่ในขั้นตอนการทดสอบที่นำไปสู่การเริ่มต้นการผลิตเต็มรูปแบบใหม่
“ ภายในสิ้นปีปฏิทินเรามีแผนสมบูรณ์จากกระทรวงพลังงานว่าจะสามารถตอบสนองความต้องการของเราได้ 1.5 ถึง 2 กิโลกรัมต่อปี” กรีนกล่าวเมื่อวันที่ 44TH การประชุมวิทยาศาสตร์ดวงจันทร์และดาวเคราะห์ถูกจัดขึ้นที่วูดแลนด์รัฐเท็กซัสเมื่อวันจันทร์ที่ผ่านมา
ข่าวนี้มาเร็วเกินไป เราได้เขียนก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการขาดแคลนพลูโทเนียมที่ใกล้เข้ามาและผลที่ตามมาสำหรับการสำรวจอวกาศในอนาคต พลังงานแสงอาทิตย์มีเพียงพอในกรณีส่วนใหญ่เมื่อคุณสำรวจระบบสุริยจักรวาลภายใน แต่เมื่อคุณออกไปไกลกว่าแถบดาวเคราะห์น้อยคุณต้องใช้พลังงานนิวเคลียร์เพื่อทำมัน
การผลิตไอโซโทป Pu-238 เป็นผลมาจากสงครามเย็น ผลิตครั้งแรกโดยเกลนซีบอร์กในปี 2483 ไอโซโทปเกรดอาวุธของพลูโทเนียม (-239) ผลิตโดยการทิ้งระเบิดเนปจูนเนียม (ซึ่งเป็นผลผลิตจากการสลายตัวของยูเรเนียม -238) ด้วยนิวตรอน ใช้ไอโซโทปเป้าหมายเดียวกันของ Neptunium-237 ในเครื่องปฏิกรณ์เร็วและ Pu-238 เป็นผลลัพธ์ Pu-238 ผลิตพลังงานความร้อนสลายตัว 280 เท่าที่ 560 วัตต์ต่อกิโลกรัมเมื่อเทียบกับอาวุธเกรด Pu-239 และเหมาะสำหรับเป็นแหล่งพลังงานขนาดกะทัดรัดสำหรับการสำรวจอวกาศลึก
นับตั้งแต่ปี 1961 ยานอวกาศกว่า 26 แห่งในสหรัฐอเมริกาได้เปิดตัวเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กตริกไอโซโทปรังสีหลายภารกิจ (MMRTG หรือก่อนหน้านี้เพียงแค่ RTGs) เป็นแหล่งพลังงานและสำรวจดาวเคราะห์ทุกดวงยกเว้นดาวพุธ RTG ถูกใช้โดย Apollo Lunar Surface Experiments Package (ALSEP) วิทยาศาสตร์บรรจุบนยานอวกาศบนดวงจันทร์และ Cassini, Mars Curiosity และ New Horizons enroute เพื่อสำรวจพลูโตในเดือนกรกฎาคม 2015 ล้วนเป็นพลังงานนิวเคลียร์ทั้งหมด
พลูโตเนียมขับเคลื่อน RTGs คือ เท่านั้น เทคโนโลยีที่เราใช้อยู่ในปัจจุบันซึ่งสามารถทำการสำรวจอวกาศได้ ยานอวกาศจูโนของนาซ่าจะเป็นคนแรกที่ไปถึงดาวพฤหัสบดีในปี 2559 โดยไม่ต้องใช้ RTG ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์ แต่จะต้องใช้แผงโซลาร์ขนาดใหญ่ 2.7 x 8.9 เมตรจำนวน 3 ตัวเพื่อทำมัน
ปัญหาคือการผลิตพลูโทเนียมในสหรัฐอเมริกาหยุดในปี 1988 เมื่อสิ้นสุดสงครามเย็น พลูโทเนียม -238 เท่าไหร่นาซาและ DOE ได้ถูกจัดเก็บไว้แล้ว แต่มันได้รับการคาดการณ์ว่ามันมีมากพอสำหรับภารกิจเรือธงขนาดใหญ่มากกว่าหนึ่งภารกิจและอาจเป็นภารกิจชั้นลูกเสือขนาดเล็ก นอกจากนี้เมื่อผลิตอาวุธเกรดพลูโทเนียม -239 แล้วก็ไม่มีการแปรรูปไอโซโทป Pu-238 ที่ต้องการอีกครั้ง พลูโทเนียมที่ปัจจุบันมีอำนาจอยากรู้อยากเห็นทั่วพื้นผิวของดาวอังคารถูกซื้อมาจากรัสเซียและแหล่งที่มาสิ้นสุดลงในปี 2010 นิวฮอไรซันติดตั้ง MMRTG อะไหล่ที่สร้างขึ้นสำหรับแคสสินีซึ่งเปิดตัวในปี 1999
เป็นโบนัสเพิ่มพลูโตเนียมขับเคลื่อนภารกิจมักจะเกินความคาดหวังเช่นกัน ตัวอย่างเช่นยานอวกาศ Voyager 1 & 2 มีระยะเวลาภารกิจดั้งเดิมห้าปีและตอนนี้คาดว่าจะดำเนินต่อไปจนถึงทศวรรษที่ห้าของการปฏิบัติการ Mars Curiosity ไม่ประสบกับปัญหาของ "แผงรับแสงอาทิตย์ที่เต็มไปด้วยฝุ่นละออง" ที่เต็มไปด้วยวิญญาณและโอกาสและสามารถทำงานผ่านฤดูหนาวอันยาวนานของดาวอังคาร อนึ่งในขณะที่วิญญาณและโอกาสไม่ใช่ผู้ใช้พลังงานนิวเคลียร์พวกเขา เคยทำ พลูโทเนียมออกไซด์ใช้เม็ดเล็ก ๆ ในข้อต่อเพื่อให้ร่างกายอบอุ่นและยังมีสารกัมมันตรังสีที่เป็นแหล่งของนิวตรอนในสเปกโตรมิเตอร์ เป็นไปได้ค่อนข้างที่หน่วยสืบราชการลับของมนุษย์ต่างดาวจะสะดุดเมื่อยานอวกาศทั้งห้าหนีออกจากระบบสุริยะของเรา (Pioneer 10 & 11, Voyagers 1 & 2 และ New Horizons) สามารถนัดวันที่ออกจากโลกโดยการวัดการสลายตัวของแหล่งพลังงานพลูโทเนียม (Pu-238 มีอายุครึ่งชีวิต 87.7 ปีและในที่สุดก็สลายตัวหลังจากเปลี่ยนผ่านไอโซโทปของลูกสาวมาเป็นตะกั่ว -206)
การดำเนินการผลิตปัจจุบันของ Pu-238 จะดำเนินการที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ (ORNL) โดยใช้เครื่องปฏิกรณ์ไอโซโทปที่มีฟลักซ์สูง (HFIR) “ Old” Pu-238 ยังสามารถฟื้นขึ้นมาใหม่ได้ด้วยการเพิ่ม Pu-238 ที่ผลิตขึ้นใหม่
“ สำหรับทุก ๆ 1 กิโลกรัมเราจะได้รับพลูโทเนียมเก่าสองกิโลกรัมโดยการผสมมัน…มันเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการของเราในการใช้ประโยชน์จากแหล่งพลังงานที่มีอยู่ในความหนาแน่นของพลังงานที่เราต้องการ” กรีนบอกแผนการสำรวจดาวอังคารล่าสุด กรรมการ
อย่างไรก็ตามการผลิตแบบเต็มเป้าหมาย 1.5 กิโลกรัมต่อปีอาจจะหยุดสักครู่ สำหรับบริบท Mars-Rover Rover Curiosity ใช้ Pu-238 4.8 กิโลกรัมและ New Horizons ประกอบด้วย 11 กิโลกรัม ไม่มีภารกิจไปยังดาวเคราะห์นอกโลกได้ออกจากโลกตั้งแต่เปิดตัว Curiosity ในเดือนพฤศจิกายน 2011 และภารกิจต่อไปที่น่าจะเล่นกีฬา RTG คือรถแลนด์โรเวอร์ Mars 2020 ที่เสนอ ความคิดเห็นบนกระดานวาดภาพเช่นผู้ลงจอดบนทะเลสาบไททันและภารกิจของดาวพฤหัสบดีไอซีมูนส์ล้วนเป็นพลังงานนิวเคลียร์
นอกเหนือจากการผลิตพลูโทเนียมใหม่แล้วองค์การนาซ่าวางแผนที่จะมี RTG ใหม่สองเครื่องขนานกับเครื่องกำเนิดไอโซโทปรังสีสเตอร์ลิงขั้นสูง (ASRG) ในปี 2559 ในขณะที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ASRG อาจไม่ เสมอ เป็นอุปกรณ์ที่เลือก ตัวอย่างเช่นความอยากรู้อยากเห็นใช้ความร้อนเหลือทิ้งของ MMRTG เพื่อทำให้เครื่องมืออุ่นผ่านการหมุนเวียนของฟรีออน ความอยากรู้อยากเห็นก็ต้องระบายความร้อนทิ้งที่ผลิตโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 110 วัตต์ในขณะที่ถูกสุ่มขึ้นมาในเปลือก aero shell ระหว่างทางไปดาวอังคาร
และแน่นอนว่ายังมีข้อควรระวังเพิ่มเติมที่มาพร้อมกับการเปิดตัวบรรจุภัณฑ์นิวเคลียร์ ประธานาธิบดีแห่งสหรัฐอเมริกาต้องลงนามในการเปิดตัว Curiosity จาก Florida Space Coast การเปิดตัวของ Cassini, New Horizons และ Curiosity นั้นทำให้ผู้ประท้วงกระจัดกระจายเช่นเดียวกับที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียร์ ไม่ต้องกังวลว่าโรงไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงผลิตพอโลเนียมกัมมันตรังสีเรดอนและทอเรียมเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้ที่ไม่พึงประสงค์ทุกวัน
การเปิดตัวดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นโดยไม่มีอันตรายแม้ว่าจะมีความเสี่ยงที่สามารถบรรเทาและจัดการได้ หนึ่งในอุบัติเหตุนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ที่มีชื่อเสียงมากที่สุดเกิดขึ้นในช่วงต้นของโครงการอวกาศของสหรัฐอเมริกาที่มีการสูญเสียดาวเทียม RTG-5BN-3 พร้อมติดตั้ง RTG นอกชายฝั่งของมาดากัสการ์หลังจากเปิดตัวในปี 1964 และเมื่ออพอลโล 13 ต้องยกเลิก และกลับสู่โลกมนุษย์อวกาศได้รับคำสั่งให้ทิ้ง ราศีกุมภ์ Module Landing พร้อมกับการทดลองวิทยาศาสตร์ที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์มีความหมายสำหรับพื้นผิวของดวงจันทร์ในมหาสมุทรแปซิฟิกใกล้เกาะฟิจิ (พวกเขาไม่ได้บอกคุณ ที่ ในภาพยนตร์) หนึ่งสงสัยว่ามันจะคุ้มค่าที่จะ "ฟื้นคืนชีพ" RTG นี้จากพื้นมหาสมุทรสำหรับภารกิจอวกาศในอนาคต ในการปล่อยนิวเคลียร์ครั้งก่อนเช่น New Horizons NASA วางโอกาสของ“ การเกิดอุบัติเหตุจากการยิงที่สามารถปล่อยพลูโทเนียม” ได้ที่ 350 ต่อ 1 ต่อจากนั้น RTG ที่มีการป้องกันก็คือ“ มีวิศวกรรมมากเกินไป” เพื่อเอาตัวรอดจากการระเบิดและผลกระทบ ด้วยน้ำ
แต่ความเสี่ยงนั้นคุ้มค่าที่จะได้รับในแง่ของการค้นพบระบบสุริยะใหม่ ในอนาคตใหม่ที่กล้าหาญของการสำรวจอวกาศการเริ่มต้นการผลิตพลูโทเนียมเพื่อจุดประสงค์ที่สงบสุขทำให้เรามีความหวัง ในการถอดความคาร์ลเซแกนการเดินทางในอวกาศเป็นหนึ่งในการใช้ประโยชน์จากฟิชชันนิวเคลียร์ที่ดีที่สุดที่เราสามารถนึกได้!
