الأمريسيوم: العنصر الذي قد يُغيّر طريقة غزو البشر للفضاء

(دان تري) - منذ ما يقرب من نصف قرن من الزمان، غادرت مركبتان فضائيتان من طراز فوييجر الأرض بمهمة استكشاف الحدود غير المستكشفة للنظام الشمسي.

وحتى اليوم، وهم يقفون على حافة الفضاء بين النجوم، ما زالوا يرسلون إشارات ضعيفة ولكنها ذات قيمة، على الرغم من حقيقة أن ألواحهم الشمسية قد ماتت منذ فترة طويلة وتم إغلاق جميع أنظمتهم الفرعية واحدة تلو الأخرى.

ولم يأتي هذا البقاء المذهل من السحر أو الخيال العلمي، بل من جسم بحجم سلة المهملات: مولد حراري كهربائي يعمل بالنظائر المشعة (RTG)، والذي يستخدم الطاقة الناتجة عن تحلل البلوتونيوم 238.

بفضل آلية بسيطة، وعدم وجود أجزاء متحركة، وعدم وجود أعطال بمرور الوقت، ومع ذلك ما يكفي من الطاقة للحفاظ على الطاقة لعقود من الزمن، فإن هذه هي الطاقة التي دفعت فوييجر إلى التاريخ وأوجدت المعيار الذهبي للطاقة الفضائية لعقود من الزمن.

لكن البلوتونيوم-238 ليس موردًا غير محدود. تعتمد ناسا الآن بشكل شبه كامل على هذا الإنتاج المحدود، في حين يتزايد الطلب على مهمات الفضاء العميق.

وقد فتح هذا الباب أمام الحاجة الملحة إلى وقود جديد يمكن أن يحل محل البلوتونيوم أو يكمله على الأقل.

حلول لمشكلة الطاقة طويلة الأمد في البعثات بين النجوم

والاسم الذي حظي بقدر كبير من الضجة في الآونة الأخيرة هو الأمريسيوم، وهو عنصر صناعي بدأ يظهر بهدوء في أجهزة الكشف عن الدخان التي تستخدمها العديد من المنازل كل يوم.

إن العنصر المعروف فقط بدوره في الحفاظ على سلامة الأشخاص في أجهزة الكشف عن الدخان المنزلية لديه الآن فرصة لأن يصبح المفتاح لطموحات البشرية الأعظم (الصورة: أندرو ماجيل).

أُنتج الأمريكيوم-241 لأول مرة عام 1944 كجزء من مشروع مانهاتن، وهو نظير بعمر نصف يبلغ 432 عامًا. أي أطول بخمس مرات من البلوتونيوم-238، مما يجعله مرشحًا مثاليًا لمهام لا تستمر لعقود، بل لقرون أو أكثر.

على وجه الخصوص، لا يتطلب الأمر إنتاج الأمريسيوم-241 من الصفر، إذ يتشكل طبيعيًا في النفايات النووية عند تحلل البلوتونيوم-241. هذا يعني أنه من بين أطنان النفايات النووية المخزنة في المملكة المتحدة والعديد من الدول الأخرى، يوجد مصدر طاقة طويل الأمد لصناعة الفضاء ينتظر الاستغلال.

أوروبا تمهد الطريق نحو استقلالية الطاقة الفضائية باستخدام RTG أميريسيوم

على نطاق أوسع، يوفر الأمريسيوم العديد من المزايا الاستراتيجية. لطالما اعتمدت أوروبا على البلوتونيوم من الولايات المتحدة وروسيا، مما حدّ بشدة من خططها لاستكشاف الفضاء العميق.

بفضل الأمريكيوم، يمكن للقارة أن تحقق اكتفاءً ذاتيًا كاملاً من الطاقة، وأن تبني سلسلة إمداد مستقلة، وأن تقلل المخاطر الجيوسياسية . على مدار العقد الماضي، دأبت جامعة ليستر، بالتعاون مع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ووكالة الفضاء البريطانية، على اختبار مولدات الطاقة الحرارية الكهربائية (RTGs) المصنوعة من الأمريكيوم، بهدف إرسال هذا العنصر إلى الفضاء لأول مرة في السنوات القادمة.

وبطبيعة الحال، فإن الأميريسيوم ليس مثاليا؛ إذ ينتج الأميريسيوم-241 نحو خمس الحرارة التي ينتجها البلوتونيوم-238 فقط، مما يعني أن مولدات الطاقة الحرارية الكهرومغناطيسية يجب أن تكون أكبر وأثقل لتوليد نفس الكمية من الطاقة.

وهذا يشكل تحديًا كبيرًا في تصميم الطائرات، حيث يحدد كل كيلوغرام التكلفة وقابلية التشغيل.

ومع ذلك، يظهر الأمريسيوم تفوقه عند استخدامه في المهام منخفضة الطاقة وطويلة العمر للغاية مثل المسبارات بين النجوم، والمراصد الجيولوجية على الأقمار الصناعية الجليدية، أو الأجهزة التي من المتوقع أن تنجرف في الفضاء لمئات السنين دون تدخل بشري.

عندما تغادر المركبات الفضائية المستقبلية الأرض وتغامر في الظلام اللامتناهي، فمن المرجح أن يساعدها الأمريسيوم على الاستمرار في إرسال علامات الحياة، حتى بعد أن تختفي الأجيال التي أطلقتها (الصورة: Livescience).

وهناك نهج واعد آخر يتمثل في الجمع بين الأمريسيوم وتكنولوجيا محرك ستيرلينج، التي يمكنها تحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة تصل إلى 25%، وهي نسبة أعلى كثيراً من 5% في أنظمة الطاقة الحرارية الكهربائية التقليدية.

في حال نجاحها، يمكن لمولدات ستيرلينغ الكهروحرارية الحرارية (RTGs) المصنوعة من الأمريسيوم إنتاج طاقة كافية دون زيادة كبيرة في كمية الوقود. ورغم أن محركات ستيرلينغ تحتوي على أجزاء متحركة، إلا أنها أثارت مخاوف بشأن موثوقيتها، إلا أن تصميم النظام ليعمل مع محولات متعددة لتوفير الطاقة يفتح آفاقًا لحل هذه المشكلة.

وتظل التجارب مستمرة، وتعتبر النتائج الأولية إيجابية.

مفتاح البعثات التي استمرت قرونًا

عند وضعهما جنبًا إلى جنب مع البلوتونيوم، يبدو الوقودان وكأنهما فلسفتان مختلفتان. يتميز البلوتونيوم بالقوة والحجم الصغير، ويوفر طاقة عالية، مما يجعله مناسبًا للمهام عالية الطاقة. أما الأمريسيوم، فهو متين وذو عمر افتراضي طويل، مما يجعله مناسبًا للمهام التي يكون فيها الوقت عاملًا حاسمًا.

ليس من الصعب أن نتصور مستقبلاً يتواجد فيه كلا النظيرين جنباً إلى جنب، يخدمان أغراضاً مختلفة ولكنهما معاً يقودان البشرية إلى آفاق أبعد.

في الوقت الحالي، اقترحت وكالة ناسا مهمة جريئة تسمى "المسبار بين النجوم" بهدف الذهاب إلى مسافة 150 مليار كيلومتر من الأرض، وهو ما يتجاوز أي حدود وصل إليها البشر على الإطلاق.

لكي تبقى المسابر صالحةً لقرونٍ وتستمر في إرسال البيانات إلى الأرض، يُعدّ الأمريسيوم الخيارَ الوحيدَ تقريبًا الذي يُلبي شرطَ طول العمر. وفي سياقٍ أوسع، لا يقتصر دور الأمريسيوم على دعم استكشاف الفضاء فحسب، بل يدعم أيضًا استكشاف أعماق البحار، وأبحاث المناخ القطبي، أو توفير طاقةٍ مستقرةٍ للمناطق النائية.

مركبة الفضاء فوييجر-1 (الصورة: ناسا).

رغم تحديات تحسين الطاقة والتصميم، من الواضح أن الأمريسيوم أصبح رمزًا لعصر جديد. لا يُعرّف هذا العصر بالقوة التفجيرية التي كان البلوتونيوم يُظهرها سابقًا، بل بالمتانة والاستقرار والقدرة على العمل على مر الزمن.

في الكون البارد والواسع، حيث كل تكنولوجيا لها حدودها، فإن عامل المتانة هو الذي يحدد حقًا بقاء المركبة الفضائية.

ربما لن يتحدد مستقبل استكشاف الفضاء بحجم الصواريخ، بل بنوع الوقود النووي الذي يشع الحرارة بهدوء داخل السفن التي تجوب الفضاء بين النجوم.

الأميريسيوم، بقوته اللطيفة والأبدية، جاهز لتولي هذا الدور.

المصدر: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/americium-nguyen-to-co-the-thay-doi-cach-loai-nguoi-chinh-phuc-khong-giant-20251125154617659.htm