211service.com
Vi trenger kraftigere atommotorer for å utforske lenger og raskere ut i verdensrommet
NASA
I fjor, Voyager 2 brøt til slutt gjennom i det interstellare rommet etter å ha reist mer enn 11,2 milliarder kroner miles. Dette episke oppdraget ble muliggjort av atomkraft, teknologien som har drevet romfartøyer i flere tiår.
Romfartøyer som Voyager-paret drives med radioisotop termoelektriske generatorer, eller RTG-er. Disse motorene er avhengige av at radioaktive stoffer frigjør varme når de brytes ned. Ved å konvertere varmen som genereres av nedbrytningen av plutonium-238 (P-238) til elektrisitet, fortsetter romfartøyer lenge etter at solstrålene er et fjernt glimt.
Men RTG-er begrenser oss også. Hvis vi ønsker å sende romfartøy – eller mennesker – lenger, raskere og oftere, kan vi ikke fortsette å stole på de samme tiår gamle kjernefysiske teknologiene. Hvordan kan vi utvide rekkevidden vår?
Hva skjer akkurat nå
Vår forsyning av plutonium-238 holder på å tørke. Den originale batchen ble laget i USA som et biprodukt av å lage plutonium-239 av våpenkvalitet under den kalde krigen. For å fortsette å utforske trenger NASA mye mer.
Oak Ridge National Lab tok på seg oppgaven med å produsere den i 2012. Det var en langsom manuell prosess å lage selv noen få gram. Men forrige måned, forskere ved Oak Ridge annonsert de hadde endelig utviklet en måte å automatisere og skalere opp produksjonen av neptunium og aluminiumpellets som trengs for å lage P-238. Pellets omdannes til dyrebare P-238 ved å presse og omslutte dem i aluminiumsrør og bestråle dem i en reaktor.
Å lage disse pellets var den største flaskehalsen i prosessen, og å ta mennesker ut av ligningen tok mye eksperimentering. I mye atomarbeid er det kokk og utseende, sier programleder Bob Wham. Du designer det, setter mange sikkerhetsfaktorer på design; ta den ut; og se om den fungerer som forventet. Etter år med arbeid med å automatisere måling og produksjon, gjorde det det.
Laboratoriet lager nå 50 gram P-238 i året, men forventer å være opp til 400 gram i året snart. Den spår at den vil kunne nå NASAs årlige mål på 1,5 kg innen to år. Jo flere P-238 vi har, jo flere oppdrag kan vi sende til verdensrommet.
Små skritt
NASA har også undersøkt å lage mer effektive RTG-er kalt eMMRTG-er, eller forbedrede multi-mission RTG-er. Men for å virkelig ta et større skritt fremover, må vi se på noe nytt. Til slutt vil vi trenge systemer med høyere kraft. Bare fisjon kan levere det i alle typer nærliggende scenarioer, sier Los Alamos National Laboratory-forsker David Poston.
NASA
Tast inn Kilokraft .
Poston er sjefsreaktordesigner for Kilopower, en prototype fisjonsreaktor som NASA vellykket testet i fjor. Det kan gi kraft i løpet av lange oppdrag, muligens til og med for menneskelige planetariske utposter. Måten vi utviklet det til å være gjennomførbart var å forenkle ting, sier Poston. Vi har hatt mange romreaktorprogrammer de siste 30 årene, men de har alle mislyktes. Mest fordi de ble for dyre. Kilopower har i dag en effekt på 4 kilowatt, men forskerne håper å nå 10 kW.
Kjempesprang
Det har vært noen kjernefysiske ideer en stund, inkludert detonerende atombomber på baksiden av romfartøyet i det som kalles kjernefysisk pulsfremdrift (du kan kanskje oppdage noen praktiske problemer med den). Men noen jobber fortsatt med å gjøre noen like gale ideer til virkelighet.
Et av disse teamene er hos Princeton Satellite Systems, som ønsker å generere megawatt kraft ved hjelp av fusjon. Ja, vi har gått fra watt til kilowatt til megawatt. Du er sikkert kjent med fusjon – det skjer på himmelen hver dag takket være solen vår. Fusjon produserer flere ganger mengden energi som fisjon skaper, men det er vanskelig å kontrollere.
Princeton Satellite Systems utvikler en direkte fusjonsdrift , som bruker magnetiske felt til å generere strøm i plasma og varme det opp til 1 milliard °C. Teamet sier at kraften som maskinen i minivan-størrelse (teoretisk sett) ville produsere ville kutte reisetiden mellom solsystemet med mer enn halvparten (turer til Pluto ville ta omtrent fire år i stedet for ni), med strøm til overs.
Oak Ridge National Laboratory, US Dept. of Energy
Hvis du har kraft når du kommer dit, kan du gjøre mange kule eksperimenter, sier firmaets fysiker Charles Swanson. En av de kuleste tingene Cassini gjorde er radarbilder av Saturns måne Titan. Men radaren er strømsyk og var begrenset. Å ha en megawatt strøm frigjør alternativer.
Selskapet har mottatt en båtlast med finansiering fra NASA og det amerikanske energidepartementet, så det ser ut som om noen tror at dette månebildet kan fungere. Men la oss være ærlige: det kommer ikke til å skje når som helst snart - eller til og med i løpet av vår levetid. Fusjon er fortsatt i de tidligste stadiene av forskning her på jorden.
Likevel er det fortsatt morsomt å forestille seg hva det kan gjøre mulig. Den kunne være spranget vi trenger for å få fart på turene våre til de ytre planetene og utover.