Ameryk: pierwiastek, który może zmienić sposób, w jaki ludzie podbijają kosmos

(Dan Tri) - Prawie pół wieku temu dwie sondy kosmiczne Voyager opuściły Ziemię z misją zbadania nieodkrytych dotąd rubieży Układu Słonecznego.

Nawet dzisiaj, stojąc na skraju przestrzeni międzygwiezdnej, wciąż wysyłają słabe, ale wartościowe sygnały, pomimo faktu, że ich panele słoneczne dawno już się wyłączyły, a wszystkie podsystemy wyłączyły się jeden po drugim.

To niezwykłe ocalenie było dziełem nie magii ani science fiction, lecz obiektu wielkości kosza na śmieci: radioizotopowego generatora termoelektrycznego (RTG), który wykorzystuje energię pochodzącą z rozpadu plutonu-238.

Prosty mechanizm, brak ruchomych części, brak awarii z upływem czasu, a jednocześnie wystarczająca moc, aby dostarczać energię przez dziesięciolecia – to właśnie ta moc sprawiła, że ​​Voyager przeszedł do historii i przez dziesięciolecia wyznaczał złoty standard zasilania przestrzeni kosmicznej.

Jednak pluton-238 nie jest zasobem nieograniczonym. NASA jest obecnie niemal całkowicie uzależniona od tej ograniczonej produkcji, podczas gdy zapotrzebowanie na misje w głębokim kosmosie rośnie.

Stworzyło to pilną potrzebę znalezienia nowego paliwa, które mogłoby zastąpić pluton lub przynajmniej go uzupełnić.

Rozwiązania długoterminowego problemu energetycznego misji międzygwiezdnych

Ostatnio sporo mówi się o ameryku, syntetycznym pierwiastku, który po cichu pojawia się w czujnikach dymu używanych na co dzień w wielu domach.

Element znany jedynie ze swojej roli w zapewnianiu bezpieczeństwa osobom korzystającym z domowych czujników dymu ma teraz szansę stać się kluczem do realizacji największego celu ludzkości (zdjęcie: Andrew Magill).

Ameryk-241, wytworzony po raz pierwszy w 1944 roku w ramach Projektu Manhattan, to izotop o okresie półtrwania wynoszącym 432 lata. To pięć razy dłużej niż pluton-238, co czyni go idealnym kandydatem do misji trwających nie dekady, ale stulecia lub dłużej.

W szczególności ameryk-241 nie musi być produkowany od podstaw. Powstaje naturalnie w odpadach jądrowych podczas rozpadu plutonu-241. Oznacza to, że wśród ton odpadów jądrowych składowanych w Wielkiej Brytanii i wielu innych krajach, istnieje długoterminowe źródło energii dla przemysłu kosmicznego, czekające na eksploatację.

Europa otwiera drogę do autonomii energetycznej w kosmosie dzięki amerykowi RTG

Mówiąc szerzej, ameryk oferuje szereg strategicznych korzyści. Europa od dawna polega na plutonie ze Stanów Zjednoczonych i Rosji, co poważnie ogranicza jej plany dotyczące eksploracji głębokiego kosmosu.

Dzięki amerykowi kontynent mógłby stać się w pełni samowystarczalny energetycznie, zbudować niezależny łańcuch dostaw i ograniczyć ryzyko geopolityczne . W ciągu ostatniej dekady Uniwersytet w Leicester, we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) i Brytyjską Agencją Kosmiczną (UK Space Agency), nieustannie testował radioizotopowe generatory termoelektryczne z ameryku, dążąc do wysłania tego pierwiastka w kosmos po raz pierwszy w nadchodzących latach.

Oczywiście ameryk nie jest materiałem idealnym; ameryk-241 wytwarza zaledwie jedną piątą ciepła, jakie wytwarza pluton-238, co oznacza, że ​​RTG musiałyby być większe i cięższe, aby wygenerować tę samą ilość energii.

Stanowi to ogromne wyzwanie w projektowaniu samolotów i maszyn, w których każdy kilogram decyduje o kosztach i funkcjonalności.

Ameryk wykazuje jednak przewagę, gdy jest wykorzystywany w misjach o małej mocy i bardzo długim czasie działania, takich jak sondy międzygwiazdowe, obserwatoria geologiczne na lodowych satelitach lub urządzenia, które mają dryfować w kosmosie przez setki lat bez ingerencji człowieka.

Gdy przyszłe statki kosmiczne opuszczą Ziemię i zanurzą się w nieskończonej ciemności, ameryk prawdopodobnie pomoże im nadal wysyłać znaki życia, nawet gdy pokolenia, które je wysłały, przestaną istnieć (zdjęcie: Livescience).

Innym obiecującym podejściem jest połączenie ameryku z technologią silnika Stirlinga, który może przetwarzać ciepło na energię elektryczną z wydajnością sięgającą 25 procent, czyli znacznie wyższą niż 5 procent uzyskiwane przez tradycyjne systemy termoelektryczne.

Jeśli się powiedzie, turbiny Stirlinga RTG na bazie ameryku mogłyby wytwarzać wystarczającą moc bez znaczącego zwiększania ilości paliwa. Chociaż silniki Stirlinga mają ruchome części i budzą obawy co do ich niezawodności, zaprojektowanie systemu do pracy z wieloma konwerterami w celu zapewnienia redundancji otwiera perspektywę rozwiązania tego problemu.

Badania wciąż trwają, a wstępne wyniki uważa się za pozytywne.

Klucz do wielowiekowych misji

Połączone z plutonem, te dwa paliwa wydają się być dwiema różnymi filozofiami. Pluton jest mocny, kompaktowy i dostarcza dużą energię, dzięki czemu nadaje się do misji o dużej mocy. Z kolei ameryk jest trwały i charakteryzuje się wyjątkową żywotnością, co czyni go idealnym rozwiązaniem w misjach, w których czas ma kluczowe znaczenie.

Łatwo wyobrazić sobie przyszłość, w której oba izotopy będą istnieć obok siebie, służąc różnym celom, ale razem prowadząc ludzkość ku dalszym horyzontom.

NASA zaproponowała właśnie śmiałą misję o nazwie Interstellar Probe, której celem jest dotarcie na odległość 150 miliardów kilometrów od Ziemi, poza wszelkie granice, do których dotarł człowiek.

Aby sondy mogły przetrwać stulecia i nadal przesyłać dane do domu, ameryk jest niemal jedyną realną opcją spełniającą wymagania dotyczące długowieczności. W szerszym kontekście ameryk mógłby służyć nie tylko eksploracji kosmosu, ale także wspierać eksplorację głębin morskich, badania klimatu polarnego lub zapewniać stabilne zasilanie odległym obszarom.

Sonda kosmiczna Voyager-1 (zdjęcie: NASA).

Pomimo wyzwań związanych z optymalizacją mocy i konstrukcji, jasne jest, że ameryk staje się symbolem nowej ery. Era ta nie jest definiowana przez siłę wybuchu, jaką niegdyś charakteryzował się pluton, lecz przez trwałość, stabilność i zdolność do działania w czasie.

W zimnym i rozległym wszechświecie, w którym wszelka technologia ma swoje ograniczenia, to właśnie trwałość decyduje o przetrwaniu statku kosmicznego.

Przyszłość eksploracji kosmosu prawdopodobnie nie będzie zależeć od wielkości rakiet, ale od rodzaju paliwa jądrowego, które dyskretnie emituje ciepło wewnątrz statków przemierzających przestrzeń międzygwiezdną.

Ameryk, ze swoją łagodną, ​​ale nieustającą mocą, jest gotowy podjąć się tej roli.

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