แม้กระทั่งทุกวันนี้ แม้จะยืนอยู่บนขอบของอวกาศระหว่างดวงดาว พวกมันก็ยังคงส่งสัญญาณที่อ่อนแต่มีค่ากลับมา แม้ว่าแผงโซลาร์เซลล์ของพวกมันจะตายไปนานแล้วและระบบย่อยทั้งหมดของพวกมันก็ถูกปิดตัวลงทีละระบบก็ตาม
การรอดชีวิตอันน่าทึ่งนี้ไม่ได้มาจากเวทมนตร์หรือวิทยาศาสตร์นิยาย แต่มาจากวัตถุที่มีขนาดเท่าถังขยะ: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกไอโซโทปรังสี (RTG) ซึ่งใช้พลังงานจากการสลายตัวของพลูโตเนียม-238
ด้วยกลไกที่เรียบง่าย ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ไม่มีการเสียหายตามกาลเวลา แต่เพียงพอที่จะรักษาพลังงานไว้ได้นานหลายทศวรรษ นี่คือพลังงานที่ผลักดันยานโวเอเจอร์ให้กลายเป็นประวัติศาสตร์ และสร้างมาตรฐานทองคำสำหรับพลังงานในอวกาศมาหลายทศวรรษ
แต่พลูโทเนียม-238 ไม่ใช่ทรัพยากรที่ไร้ขีดจำกัด ปัจจุบัน NASA เกือบทั้งหมดต้องพึ่งพาการผลิตที่จำกัดนี้ ขณะที่ความต้องการในภารกิจอวกาศลึกกำลังเพิ่มขึ้น
สิ่งนี้เปิดโอกาสให้มีความต้องการเชื้อเพลิงชนิดใหม่อย่างเร่งด่วน ซึ่งสามารถทดแทนหรืออย่างน้อยก็เสริมพลูโตเนียมได้
แนวทางแก้ไขปัญหาพลังงานระยะยาวของภารกิจระหว่างดวงดาว
และชื่อที่ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในช่วงนี้คือ อะเมริเซียม ซึ่งเป็นธาตุสังเคราะห์ที่ปรากฏขึ้นอย่างเงียบๆ ในเครื่องตรวจจับควันที่หลายๆ บ้านใช้ทุกวัน
อะเมริเซียม-241 ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2487 โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนฮัตตัน เป็นไอโซโทปที่มีครึ่งชีวิต 432 ปี ซึ่งยาวนานกว่าพลูโทเนียม-238 ถึงห้าเท่า ทำให้เหมาะเป็นอย่างยิ่งสำหรับภารกิจที่กินเวลานานหลายทศวรรษ แต่อาจเป็นศตวรรษหรือมากกว่านั้น
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อะเมริเซียม-241 ไม่จำเป็นต้องผลิตขึ้นเองตั้งแต่ต้น อะเมริเซียม-241 เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในกากนิวเคลียร์เมื่อพลูโทเนียม-241 สลายตัว ซึ่งหมายความว่าในบรรดากากนิวเคลียร์จำนวนหลายตันที่เก็บไว้ในสหราชอาณาจักรและอีกหลายประเทศ ยังมีแหล่งพลังงานระยะยาวสำหรับอุตสาหกรรมอวกาศที่รอการใช้ประโยชน์อยู่
ยุโรปปูทางสู่พลังงานอวกาศอัตโนมัติด้วย RTG อเมริเซียม
กล่าวโดยกว้างๆ แล้ว อะเมริเซียมมีข้อได้เปรียบเชิงกลยุทธ์หลายประการ ยุโรปพึ่งพาพลูโตเนียมจากสหรัฐอเมริกาและรัสเซียมาเป็นเวลานาน ซึ่งทำให้แผนการสำรวจอวกาศลึกมีข้อจำกัดอย่างมาก
ด้วยอะเมริเซียม ทวีปนี้สามารถพึ่งพาตนเองด้านพลังงานได้อย่างเต็มที่ สร้างห่วงโซ่อุปทานที่เป็นอิสระ และลดความเสี่ยง ทางภูมิรัฐศาสตร์ ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา มหาวิทยาลัยเลสเตอร์ ร่วมกับสำนักงานอวกาศยุโรป (ESA) และสำนักงานอวกาศสหราชอาณาจักร ได้ดำเนินการทดสอบอะเมริเซียม RTG (เครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกจากไอโซโทปรังสี) อย่างต่อเนื่อง โดยมีเป้าหมายที่จะส่งธาตุนี้ขึ้นสู่อวกาศเป็นครั้งแรกในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
แน่นอนว่าอะเมริเซียมไม่สมบูรณ์แบบ อะเมริเซียม-241 ผลิตความร้อนได้เพียงหนึ่งในห้าของพลูโตเนียม-238 ซึ่งหมายความว่า RTG จะต้องมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่าเพื่อสร้างพลังงานในปริมาณเท่ากัน
นี่เป็นความท้าทายที่สำคัญในการออกแบบการบินและอวกาศ โดยน้ำหนักทุกกิโลกรัมจะกำหนดต้นทุนและการใช้งาน
อย่างไรก็ตาม อะเมริเซียมแสดงให้เห็นถึงความเหนือกว่าเมื่อใช้ในภารกิจที่ใช้พลังงานต่ำและมีอายุการใช้งานยาวนานมาก เช่น ยานสำรวจระหว่างดวงดาว หอสังเกตการณ์ทางธรณีวิทยาบนดาวเทียมน้ำแข็ง หรืออุปกรณ์ที่คาดว่าจะล่องลอยอยู่ในอวกาศเป็นเวลาหลายร้อยปีโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์
แนวทางที่มีแนวโน้มอีกประการหนึ่งคือการรวมอะเมริเซียมเข้ากับเทคโนโลยีเครื่องยนต์สเตอร์ลิง ซึ่งสามารถแปลงความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงถึง 25 เปอร์เซ็นต์ สูงกว่าระบบเทอร์โมอิเล็กทริกแบบดั้งเดิมที่มีประสิทธิภาพสูงเพียง 5 เปอร์เซ็นต์มาก
หากประสบความสำเร็จ เครื่องยนต์สเตอร์ลิง RTG ที่ใช้เชื้อเพลิงอะเมริเซียมจะสามารถผลิตพลังงานได้เพียงพอโดยไม่ต้องเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าเครื่องยนต์สเตอร์ลิงจะมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและมีข้อกังวลเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือ แต่การออกแบบระบบให้ทำงานร่วมกับตัวแปลงหลายตัวเพื่อสำรองพลังงานได้นั้น เปิดโอกาสให้สามารถแก้ไขปัญหานี้ได้
การทดลองยังคงดำเนินต่อไปและผลเบื้องต้นถือว่าเป็นบวก
กุญแจสำคัญของภารกิจที่ยาวนานหลายศตวรรษ
เมื่อนำมาวางคู่กับพลูโทเนียม เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดนี้ดูเหมือนจะเป็นปรัชญาที่แตกต่างกัน พลูโทเนียมมีพลังงานสูง ขนาดกะทัดรัด และให้พลังงานสูง จึงเหมาะสำหรับภารกิจที่มีกำลังสูง ขณะเดียวกัน อะเมริเซียมมีความทนทานและอายุการใช้งานยาวนาน จึงเหมาะสำหรับภารกิจที่ให้ความสำคัญกับเวลา
ไม่ใช่เรื่องยากที่จะจินตนาการถึงอนาคตที่ไอโซโทปทั้งสองมีอยู่เคียงข้างกันเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันแต่เมื่อรวมกันแล้วจะนำมนุษยชาติไปสู่ขอบเขตที่ไกลออกไป
ขณะนี้ NASA ได้เสนอภารกิจอันท้าทายที่เรียกว่า Interstellar Probe โดยมีเป้าหมายที่จะเดินทางไปไกลจากโลกถึง 150,000 ล้านกิโลเมตร ซึ่งเกินขอบเขตใดๆ ที่มนุษย์เคยไปถึง
เพื่อให้หัววัดสามารถคงอยู่ได้นานหลายศตวรรษและส่งข้อมูลกลับไปยังประเทศบ้านเกิดได้อย่างต่อเนื่อง อะเมริเซียมแทบจะเป็นทางเลือกเดียวที่ใช้งานได้จริงและตอบโจทย์ความต้องการด้านอายุการใช้งาน ในบริบทที่กว้างขึ้น อะเมริเซียมไม่เพียงแต่จะทำหน้าที่ใน การสำรวจ อวกาศเท่านั้น แต่ยังสนับสนุนการสำรวจใต้ทะเลลึก การวิจัยสภาพภูมิอากาศขั้วโลก หรือการให้พลังงานที่เสถียรแก่พื้นที่ห่างไกลได้อีกด้วย
ยานอวกาศโวเอเจอร์-1 (ภาพ: NASA)
แม้จะเผชิญกับความท้าทายในการปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานและการออกแบบ แต่ก็เป็นที่แน่ชัดว่าอะเมริเซียมกำลังกลายเป็นสัญลักษณ์ของยุคสมัยใหม่ ยุคนี้ไม่ได้ถูกกำหนดโดยพลังระเบิดที่พลูโทเนียมเคยแสดงออกมา แต่ด้วยความทนทาน เสถียรภาพ และความสามารถในการทำงานอย่างต่อเนื่อง
ในจักรวาลอันกว้างใหญ่และหนาวเย็น ซึ่งเทคโนโลยีทุกอย่างล้วนมีขีดจำกัด ปัจจัยด้านความทนทานคือสิ่งที่กำหนดความอยู่รอดของยานอวกาศอย่างแท้จริง
อนาคตของการสำรวจอวกาศอาจไม่ได้ถูกกำหนดโดยขนาดของจรวด แต่จะถูกกำหนดโดยเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ชนิดใดที่แผ่ความร้อนอย่างเงียบๆ เข้าไปในยานอวกาศที่เคลื่อนที่ข้ามอวกาศระหว่างดวงดาว
อะเมริเซียมซึ่งมีพลังอันอ่อนโยนแต่คงอยู่ชั่วนิรันดร์พร้อมที่จะรับบทบาทนั้น
ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/americium-nguyen-to-co-the-thay-doi-cach-loai-nguoi-chinh-phuc-khong-giant-20251125154617659.htm
การแสดงความคิดเห็น (0)