Навіть сьогодні, стоячи на межі міжзоряного простору, вони все ще надсилають назад слабкі, але цінні сигнали, незважаючи на те, що їхні сонячні панелі давно вийшли з ладу, а всі їхні підсистеми одна за одною вийшли з ладу.
Це дивовижне виживання стало можливим не завдяки магії чи науковій фантастиці, а завдяки об'єкту розміром зі сміттєвий бак: радіоізотопному термоелектричному генератору (РТГ), який використовує енергію розпаду плутонію-238.
Завдяки простому механізму, відсутності рухомих частин, відсутності поломок з часом, але достатньому для підтримки потужності протягом десятиліть, саме ця потужність увійшла в історію «Вояджера» та створила золотий стандарт космічної енергетики на десятиліття.
Але плутоній-238 не є безмежним ресурсом. NASA зараз майже повністю залежить від цього обмеженого виробництва, тоді як попит на місії в далекий космос зростає.
Це відкрило нагальну потребу в новому паливі, яке могло б замінити або принаймні доповнити плутоній.
Рішення довгострокової енергетичної проблеми міжзоряних місій
А назва, яка останнім часом набирає обертів, — це америцій, синтетичний елемент, який непомітно з'являється в тих самих детекторах диму, якими багато домогосподарств користуються щодня.
Вперше створений у 1944 році в рамках Манхеттенського проекту, америцій-241 – це ізотоп з періодом напіврозпаду 432 роки. Це в п'ять разів довше, ніж у плутонію-238, що робить його ідеальним кандидатом для місій тривалістю не десятиліття, а століття або й більше.
Зокрема, америцій-241 не потрібно виробляти з нуля. Він природним чином утворюється в ядерних відходах під час розпаду плутонію-241. Це означає, що серед тонн ядерних відходів, що зберігаються у Великій Британії та багатьох інших країнах, є довгострокове джерело енергії для космічної промисловості, яке чекає на своє використання.
Європа прокладає шлях до космічної енергетичної автономії за допомогою RTG америцію
У ширшому сенсі, америцій пропонує кілька стратегічних переваг. Європа вже давно залежить від плутонію зі Сполучених Штатів та Росії, що серйозно обмежує її плани щодо дослідження далекого космосу.
Завдяки америцію континент міг би стати повністю енергетично незалежним, побудувати незалежний ланцюг поставок та зменшити геополітичні ризики. Протягом останнього десятиліття Університет Лестера разом з Європейським космічним агентством (ЄКА) та Космічним агентством Великої Британії постійно випробовували америційні РІТЕГи (радіоізотопні термоелектричні генератори), прагнучи вперше відправити цей елемент у космос у найближчі роки.
Звичайно, америцій не ідеальний; америцій-241 виробляє лише приблизно одну п'яту тепла плутонію-238, а це означає, що РІТЕГи повинні бути більшими та важчими, щоб генерувати таку ж кількість енергії.
Це серйозна проблема в аерокосмічному проектуванні, де кожен кілограм визначає вартість та експлуатаційні характеристики.
Однак, америцій демонструє свою перевагу, коли його використовують для малопотужних місій з наддовгим терміном служби, таких як міжзоряні зонди, геологічні обсерваторії на крижаних супутниках або пристрої, які, як очікується, дрейфуватимуть у космосі сотні років без втручання людини.
Ще один перспективний підхід полягає в поєднанні америцію з технологією двигуна Стірлінга, яка може перетворювати тепло на електрику з ефективністю до 25 відсотків, що значно вище, ніж 5 відсотків традиційних термоелектричних систем.
У разі успіху, РИТЕГи Стірлінга на основі америцію можуть виробляти достатню потужність без значного збільшення кількості палива. Хоча двигуни Стірлінга мають рухомі частини та викликають занепокоєння щодо їхньої надійності, проектування системи для роботи з кількома перетворювачами для забезпечення резервування відкриває перспективу вирішення цієї проблеми.
Випробування все ще тривають, і початкові результати вважаються позитивними.
Ключ до багатовікових місій
Якщо розглядати ці два види палива поруч із плутонієм, вони виглядають як дві різні філософії. Плутоній потужний, компактний і забезпечує високу енергію, що робить його придатним для місій з високою потужністю. Тим часом америцій міцний і має надзвичайну довговічність, що робить його придатним для місій, де час має вирішальне значення.
Неважко уявити майбутнє, де обидва ізотопи існуватимуть пліч-о-пліч, виконуючи різні цілі, але разом ведучи людство до нових горизонтів.
Прямо зараз NASA запропонувало сміливу місію під назвою «Міжзоряний зонд», метою якої є подолання відстані до 150 мільярдів кілометрів від Землі, за будь-які межі, яких коли-небудь досягало людство.
Щоб зонди могли проіснувати століттями та продовжувати передавати дані додому, америцій є майже єдиним життєздатним варіантом, який відповідає вимозі довговічності. У ширшому контексті америцій може служити не лише для дослідження космосу, але й для підтримки глибоководних досліджень, досліджень полярного клімату або забезпечення стабільним живленням віддалених районів.
Космічний корабель «Вояджер-1» (Фото: NASA).
Незважаючи на труднощі оптимізації потужності та конструкції, очевидно, що америцій стає символом нової ери. Ця ера визначається не вибуховою силою, яку колись демонстрував плутоній, а довговічністю, стабільністю та здатністю працювати з часом.
У холодному та безмежному всесвіті, де всі технології мають свої межі, саме фактор довговічності справді визначає виживання космічного корабля.
Майбутнє дослідження космосу, можливо, визначатиметься не розмірами ракет, а тим, яке ядерне паливо непомітно випромінює тепло всередині кораблів, що перетинають міжзоряний простір.
Америцій, з його ніжною, але вічною силою, готовий взяти на себе цю роль.
Джерело: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/americium-nguyen-to-co-the-thay-doi-cach-loai-nguoi-chinh-phuc-khong-giant-20251125154617659.htm
Коментар (0)