Americium: Unsur Yang Boleh Mengubah Cara Manusia Menakluk Angkasa

(Dan Tri) - Hampir setengah abad yang lalu, dua kapal angkasa Voyager meninggalkan Bumi dengan misi meneroka sempadan Sistem Suria yang tidak disentuh.

Malah pada hari ini, berdiri di pinggir ruang antara bintang, mereka masih menghantar kembali isyarat yang lemah tetapi berharga, walaupun pada hakikatnya panel solar mereka telah lama mati dan semua subsistem mereka telah ditutup satu demi satu.

Kelangsungan hidup yang luar biasa itu bukan dari sihir atau fiksyen sains, tetapi dari objek sebesar tong sampah: penjana termoelektrik radioisotop (RTG), yang menggunakan tenaga daripada pereputan plutonium-238.

Dengan mekanisme mudah, tiada bahagian bergerak, tiada kerosakan dari semasa ke semasa, namun cukup untuk mengekalkan kuasa selama beberapa dekad, ini adalah kuasa yang mendorong Voyager ke dalam sejarah dan mencipta piawaian emas untuk kuasa angkasa selama beberapa dekad.

Tetapi plutonium-238 bukanlah sumber yang tidak terhad. NASA kini hampir bergantung sepenuhnya kepada pengeluaran terhad ini, sementara permintaan untuk misi angkasa lepas semakin meningkat.

Ini membuka keperluan mendesak untuk bahan api baharu yang boleh menggantikan, atau sekurang-kurangnya melengkapkan, plutonium.

Penyelesaian kepada masalah tenaga jangka panjang misi antara bintang

Dan nama yang mendapat sambutan hangat sejak kebelakangan ini ialah americium, unsur sintetik yang secara senyap-senyap muncul dalam pengesan asap yang digunakan oleh kebanyakan isi rumah setiap hari.

Satu elemen yang hanya dikenali kerana peranannya dalam memastikan orang ramai selamat dalam pengesan asap isi rumah kini berpeluang menjadi kunci kepada cita-cita terbesar manusia (Foto: Andrew Magill).

Pertama kali dicipta pada tahun 1944 sebagai sebahagian daripada Projek Manhattan, americium-241 ialah isotop dengan separuh hayat 432 tahun. Itu lima kali lebih lama daripada plutonium-238, menjadikannya calon ideal untuk misi yang berlangsung bukan beberapa dekad, tetapi berabad-abad atau lebih.

Khususnya, americium-241 tidak perlu dihasilkan dari awal. Ia terbentuk secara semula jadi dalam sisa nuklear apabila plutonium-241 mereput. Ini bermakna bahawa antara banyak sisa nuklear yang disimpan di UK dan banyak negara lain, terdapat sumber tenaga jangka panjang untuk industri angkasa yang menunggu untuk dieksploitasi.

Eropah membuka jalan kepada autonomi tenaga angkasa dengan RTG americium

Secara lebih luas, americium menawarkan beberapa kelebihan strategik. Eropah telah lama bergantung pada plutonium dari Amerika Syarikat dan Rusia, sangat mengehadkan rancangannya untuk penerokaan angkasa lepas.

Dengan americium, benua itu boleh menjadi sara diri tenaga sepenuhnya, membina rantaian bekalan bebas dan mengurangkan risiko geopolitik . Sepanjang dekad yang lalu, Universiti Leicester, bersama-sama dengan Agensi Angkasa Eropah ESA dan Agensi Angkasa UK, telah terus menguji americium RTGs (penjana termoelektrik radioisotop), bertujuan untuk menghantar elemen ke angkasa lepas buat kali pertama pada tahun-tahun akan datang.

Sudah tentu, americium tidak sempurna; americium-241 hanya menghasilkan kira-kira satu perlima haba plutonium-238, bermakna RTG perlu lebih besar dan lebih berat untuk menjana jumlah tenaga yang sama.

Ini merupakan cabaran utama dalam reka bentuk aeroangkasa, di mana setiap kilogram menentukan kos dan kebolehkendalian.

Walau bagaimanapun, americium menunjukkan keunggulannya apabila digunakan untuk misi berkuasa rendah, ultra-panjang hayat seperti probe antara bintang, balai cerap geologi pada satelit berais, atau peranti yang dijangka hanyut di angkasa selama beratus-ratus tahun tanpa campur tangan manusia.

Apabila kapal angkasa masa depan meninggalkan Bumi dan menerokai kegelapan yang tidak terhingga, kemungkinan besar americium akan membantu mereka terus menghantar kembali tanda-tanda kehidupan, walaupun selepas generasi yang melancarkannya tidak lagi wujud (Foto: Livescience).

Satu lagi pendekatan yang menjanjikan ialah menggabungkan americium dengan teknologi enjin Stirling, yang boleh menukar haba kepada elektrik dengan kecekapan sehingga 25 peratus, jauh lebih tinggi daripada 5 peratus sistem termoelektrik tradisional.

Jika berjaya, RTG Stirling berasaskan americium boleh menghasilkan kuasa yang mencukupi tanpa meningkatkan jumlah bahan api dengan ketara. Walaupun enjin Stirling mempunyai bahagian yang bergerak dan telah menimbulkan kebimbangan tentang kebolehpercayaan mereka, mereka bentuk sistem untuk beroperasi dengan berbilang penukar untuk redundansi membuka prospek untuk menyelesaikan masalah ini.

Percubaan masih berterusan dan keputusan awal dianggap positif.

Kunci kepada misi berabad-abad lamanya

Apabila diletakkan bersebelahan dengan plutonium, kedua-dua bahan api itu kelihatan seperti dua falsafah yang berbeza. Plutonium berkuasa, padat dan menyalurkan tenaga tinggi, menjadikannya sesuai untuk misi berkuasa tinggi. Sementara itu, americium tahan lama dan mempunyai jangka hayat yang unggul, menjadikannya sesuai untuk misi di mana masa adalah penting.

Tidak sukar untuk membayangkan masa depan di mana kedua-dua isotop wujud bersebelahan, melayani tujuan yang berbeza tetapi bersama-sama membawa manusia ke ufuk yang lebih jauh.

Pada masa ini, NASA telah mencadangkan misi berani yang dipanggil Interstellar Probe dengan matlamat untuk pergi sejauh 150 bilion kilometer dari Bumi, melangkaui sebarang sempadan yang pernah dicapai manusia.

Untuk probe bertahan selama berabad-abad dan terus menghantar data ke rumah, americium adalah hampir satu-satunya pilihan berdaya maju yang memenuhi keperluan umur panjang. Dalam konteks yang lebih luas, americium bukan sahaja dapat melayani penerokaan angkasa lepas, tetapi juga menyokong penerokaan laut dalam, penyelidikan iklim kutub atau menyediakan kuasa yang stabil ke kawasan terpencil.

Kapal angkasa Voyager-1 (Foto: NASA).

Di sebalik cabaran mengoptimumkan kuasa dan reka bentuk, adalah jelas bahawa americium menjadi simbol era baharu. Era ini tidak ditakrifkan oleh kuasa letupan yang pernah ditunjukkan plutonium, tetapi oleh ketahanan, kestabilan, dan keupayaan untuk beroperasi dari semasa ke semasa.

Dalam alam semesta yang sejuk dan luas, di mana semua teknologi mempunyai hadnya, faktor ketahanan yang benar-benar menentukan kemandirian kapal angkasa.

Masa depan penerokaan angkasa lepas, mungkin, tidak akan ditentukan oleh berapa besar roket itu, tetapi oleh jenis bahan api nuklear yang secara senyap-senyap memancarkan haba di dalam kapal yang merentas ruang antara bintang.

Americium, dengan kuasa yang lembut namun kekal, bersedia untuk mengambil peranan itu.

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