Mums ir vajadzīgi jaudīgāki kodoldzinēji, lai izpētītu kosmosu tālāk un ātrāk

NASA

Pagājušais gads, Ceļotājs 2 beidzot izlauzās starpzvaigžņu telpā pēc ceļojuma vairāk nekā 11,2 miljardi jūdzes. Šī episkā misija bija iespējama, pateicoties kodolenerģijai — tehnoloģijai, kas gadu desmitiem ir darbinājusi kosmosa kuģus.

Kosmosa kuģi, piemēram, Voyager pāris, tiek darbināti ar radioizotopu termoelektriskiem ģeneratoriem jeb RTG. Šie dzinēji balstās uz to, ka radioaktīvās vielas sadaloties izdala siltumu. Pārvēršot plutonija-238 (P-238) sabrukšanas radīto siltumu elektroenerģijā, kosmosa kuģi turpina kustēties vēl ilgi pēc tam, kad saules stari ir pamanīti tālu.

Bet arī RTG mūs ierobežo. Ja mēs vēlamies nosūtīt kosmosa kuģus vai cilvēkus tālāk, ātrāk un biežāk, mēs nevaram turpināt paļauties uz tām pašām gadu desmitiem vecajām kodoltehnoloģijām. Kā mēs varam paplašināt savu sasniedzamību?

Kas notiek šobrīd

Mūsu plutonija-238 krājumi izsīkst. Sākotnējā partija tika ražota ASV kā blakusprodukts, veidojot ieročiem piemērotu plutoniju-239 aukstā kara laikā. Lai turpinātu izpēti, NASA ir nepieciešams daudz vairāk.

Oak Ridge National Lab uzņēmās uzdevumu to ražot 2012. gadā. Tas bija lēns manuāls process, lai pagatavotu pat dažus gramus. Bet pagājušajā mēnesī Oak Ridge pētnieki paziņoja viņi beidzot izstrādāja veidu, kā automatizēt un palielināt neptūnija un alumīnija granulu ražošanu, kas nepieciešamas P-238 ražošanai. Granulas tiek pārveidotas par vērtīgu P-238, presējot un ievietojot tās alumīnija caurulēs un apstarojot reaktorā.

Šo granulu izveide bija lielākais šķērslis šajā procesā, un cilvēku izņemšana no vienādojuma prasīja daudz eksperimentu. Daudzos kodoldarbos tas ir pavārs un izskats, saka programmas vadītājs Bobs Vams. Jūs to izstrādājat, dizainam liekot daudz drošības faktoru; ņemt to ārā; un pārbaudiet, vai tas darbojas tā, kā jūs gaidījāt. Pēc gadiem ilga darba, automatizējot mērīšanu un izgatavošanu, tas notika.

Tagad laboratorija ražo 50 gramus P-238 gadā, bet drīzumā sagaida līdz 400 gramiem gadā. Tā prognozē, ka divu gadu laikā tas spēs sasniegt NASA gada mērķi 1,5 kg. Jo vairāk mums ir P-238, jo vairāk misiju mēs varam nosūtīt uz dziļo kosmosu.

Mazie soļi

NASA ir arī pētījusi efektīvāku RTG, ko sauc par eMMRTG, vai uzlabotu vairāku misiju RTG izveidi. Taču, lai tiešām spertu lielāku soli uz priekšu, ir jāskatās uz kaut ko jaunu. Galu galā mums būs vajadzīgas lielākas jaudas sistēmas. Tikai skaldīšana to var nodrošināt jebkura veida tuvākā laika scenārijā, saka Losalamos Nacionālās laboratorijas pētnieks Deivids Postons.

NASA

Ievadiet Kilo jauda .

Postons ir galvenais NASA reaktora projektētājs Kilopower, kodolskaldīšanas reaktora prototipam veiksmīgi pārbaudīts pagājušais gads. Tas varētu nodrošināt jaudu ilgu misiju laikā, iespējams, pat cilvēku planētu priekšposteņiem. Tas, kā mēs to attīstījām, lai būtu iespējams, vienkāršoja lietas, saka Postons. Pēdējo 30 gadu laikā mums ir bijušas daudzas kosmosa reaktoru programmas, taču tās visas ir izgāzušās. Lielākoties tāpēc, ka tās kļuva pārāk dārgas. Kilopower šobrīd jauda ir 4 kilovati, bet pētnieki cer sasniegt 10 kW.

Milzu lēcieni

Jau kādu laiku ir bijušas dažas brīnišķīgas kodolidejas, tostarp atombumbu detonēšana kosmosa kuģa aizmugurē. kodolenerģijas impulsa dzinējspēks (Jūs, iespējams, varēsit pamanīt dažas praktiskas problēmas ar šo). Bet daži cilvēki joprojām strādā, lai dažas tikpat trakas idejas pārvērstu par realitāti.

Viena no šīm komandām ir Princeton Satellite Systems, kas vēlas iegūt megavatus jaudas, izmantojot kodolsintēzi. Jā, mēs esam pārgājuši no vatiem uz kilovatiem uz megavatiem. Jūs droši vien esat pazīstams ar kodolsintēzi — tas notiek debesīs katru dienu, pateicoties mūsu saulei. Kodolsintēze rada vairākas reizes vairāk enerģijas, ko rada dalīšanās, taču to ir grūti kontrolēt.

Princeton Satellite Systems izstrādā a tiešā kodolsintēzes piedziņa , kas izmanto magnētiskos laukus, lai radītu strāvu plazmā un sasildītu to līdz 1 miljardam °C. Komanda apgalvo, ka vilces spēks, ko (teorētiski) radītu minivena izmēra mašīna, vairāk nekā uz pusi samazinātu ceļojumu laiku starp Saules sistēmām (ceļojumi uz Plutonu aizņemtu aptuveni četrus gadus, nevis deviņus), ja būtu rezerves jauda.

Ouk Ridžas Nacionālā laboratorija, ASV Enerģētikas departaments

Ja jums ir spēks, kad tur nokļūstat, varat veikt daudz patiešām lielisku eksperimentu, saka firmas fiziķis Čārlzs Svonsons. Viena no foršākajām lietām Cassini izdarīja Saturna pavadoņa Titāna radara attēlus. Bet radars ir izsalcis enerģijas un bija ierobežots. Megavatu jauda atbrīvo iespējas.

Uzņēmums ir saņēmis lielu finansējumu no NASA un ASV Enerģētikas departamenta, tāpēc šķiet, ka kāds tic, ka šis mēness šāviens varētu darboties. Bet būsim atklāti: tas nenotiks drīz vai pat mūsu dzīves laikā. Kodolsintēze joprojām ir agrīnā pētniecības stadijā uz Zemes.

Tomēr joprojām ir jautri iedomāties, ko tas varētu darīt. Tas varētu ir lēciens, kas mums nepieciešams, lai paātrinātu mūsu ceļojumus uz ārējām planētām un tālāk.

paslēpties