JAV Energetikos departamentas pranešė, kad iki šių metų pabaigos parengs planą, kaip atnaujinti plutonio izotopo 238 gamybą, kad per metus būtų galima pagaminti bent 1,5–2 kilogramus šios medžiagos. Ši naujiena paskelbta labai laiku – vis daugiau kosmoso tyrinėtojų ėmė reikšti abejones, kad plutonio-238 (PU-238) trūkumas gali tapti didele kliūtimi rengiant kosmoso tyrinėjimo misijas.
JAV Energetikos departamentas pranešė, kad iki šių metų pabaigos parengs planą, kaip atnaujinti plutonio izotopo 238 gamybą, kad per metus būtų galima pagaminti bent 1,5–2 kilogramus šios medžiagos. Ši naujiena paskelbta labai laiku – vis daugiau kosmoso tyrinėtojų ėmė reikšti abejones, kad plutonio-238 (PU-238) trūkumas gali tapti didele kliūtimi rengiant kosmoso tyrinėjimo misijas.
Saulės energijos modulių paprastai pakanka siunčiant zondus vidinių Saulės sistemos planetų link, tačiau tolimojo kosmoso tyrimams plutonis kol kas yra bemaž vienintelė alternatyva.
Plutonis pirmą kartą buvo pagamintas JAV mokslininko Gleno Siborgo (Glen Seaborg) 1940 metais.
Vienas kilogramas plutonio-238 skildamas išskiria 560 vatų energijos, todėl yra idealus kompaktiškas energijos šaltinis kosminiuose aparatuose.
Plutonio generatoriaus su Stirlingo varikiu schema
Nuo 1961 metų dvidešimt šeši NASA kosminiai zondai ir marsaeigiai naudojo šį kurą – vadinamuosiuose radioizotopų termoelektriniuose generatoriuose (Radioisotope Thermoelectric Generators) plutonio išskiriama šiluma varė Stirlingo variklį, o jis suko elektros generatorių.
Astronautų palikti mokslinių tyrimų instrumentai Mėnulyje taip pat turi šį energijos šaltinį.
Plutonio išskiriamą šilumą naudojantys generatoriai yra bene vienintelė praktiškai išbandyta technologija, tinkama atlikti tolimojo kosmoso tyrimus. NASA „Juno“ kol kas yra pirmasis į tolimą kelionę 2011 metais paleistas zondas, neturintis termoelektrinio generatoriaus – jis naudoja tris didelius 2,7 x 8,9 metrų saulės modulius. „Juno“ turėtų pasiekti Jupiterį 2016 metais.
Plutonio-238 gamyba JAV buvo nutraukta 1988 metais, pasibaigus šaltajam karui. Tiesa, informacija, kiek šios medžiagos dar liko NASA ir Gynybos ministerijos sandeliuose yra valstybinė paslaptis, bet manoma, kad jos pakaktų tik vienai didesnei kosminei misijai ir gal būt dar vienam nedideliam žvalgybiniam zondui. Plutonis, kuris yra šiuo metu Marso paviršiumi važinėjančiame marsaeigyje „Curiousity“, buvo nupirktas iš Rusijos, ir manoma, kad tai buvo paskutinės Rusijos plutonio-238 atsargos.
O NASA kosminiam zondui, „New Horizons“ kurio tikslas – ištirti Plutoną ir jo palydovus (jis paleistas 2006 metais), buvo panaudota atsarginė Europos kosminės agentūros „Cassinni“ zondo, paleisto dar 1997 metais ištirti Saturno ir jo palydovus, plutonio jėgainė.
Į zondą „New Horizons“ statomas radioizotopų termoelektrinis generatorius
Beje, plutonio energiją naudojantys zondai dažnai viršija lūkesčius, pavyzdžiui, buvo tikimasi, kad „Voyager 1“ ir „Voyager 2 turėtų veikti penkis metus, tačiau jie jau tuoj pradės savo penktąjį dešimtmetį. Marsaeigis „Curiousity“ nesusiduria su apdulkėjusių fotovoltinių elementų problemomis, nuo kurių kenčia kiti du marsaeigiai – „Spirit“ ir „Opportunity“, ir gali dirbti visą ilgą Marso žiemą neribodamas elektros sąnaudų.
Tiesa, „Spirit“ ir „Opportunity“ turi šiek tiek plutonio oksido – jis nėra skirtas elektros gamybai, bet jo tablečių išskiriama šiluma palaiko reikiamą mechaninių sistemų temperatūrą, o radioaktyvus kiuris (Cm) yra neutronų šaltinis šių marsaeigių spektrometrams.
Net įmanoma, kad jei kuris nors iš į tolimą kelionę už Saulės sistemos ribų paleistų kosminių zondų – „Pioneer 10“ ir „Pioneer 11“, „Voyager 1“ ir „Voyager 2“ kada nors pakliūtų protingai gyvybei, iš plutonio likučio būtų galima nuspręsti, kada zondas buvo paleistas iš Žemės.Plutonio-238 skilimo pusperiodis yra 87,7 metai, ir jis po galiausiai po skilimų sekos virsta švinu-206.
Tiesa, laiko pasigaminti plutoniui dar yra – manoma, kad kita kosminė misija, kuriai reikės radioizotopų termoelektrinio generatoriaus bus naujas marsaeigis, kurį planuojama paleisti 2020 metais. Palyginimui, Marsaeigyje „Curiosity“ yra 4.8 kilogramų plutonio, zonde „New Horizons“ – 11 kilogramų. NASA apie 2016 žada pristatyti ir efektyvesnį Pažangų radioizotopų termoelektrinį generatorių (Advanced Stirling Radioisotope Generator, ASRG).
Tačiau dar tik neapibrėžtai užsimenamoms misijoms į Titaną ar Jupiterio palydovus taip pat nesimato kitos alternatyvos kaip plutonio kuras..
Be abejo, grėsmės kyla tokių kosminių zondų paleidimo metu – įvykus avarijai, generatorius su radioaktyvia medžiaga nukristų į Žemę. Viena tokių avarijų įvyko 1964 metais, kuomet nepavyko į orbitą iškelti Žemės palydovo, ir jis nukrito į vandenyną netoli Madagaskaro.
Tačiau pavojus nusveria galimi atradimai, o branduolinės energijos panaudojimas kosmosui tyrinėti tikriausiai būtų vienas iš geriausių jos pritaikymų.
